Estudio y diseño del sistema de agua potable y unidades básicas sanitarias del barrio Guanchilaca, parroquia Changaimina, cantón Gonzanamá

(1)

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La Universidad Católica de Loja

ÁREA TÉCNICA

TITULACIÓN DE INGENIERO CIVIL

“Estudio y diseño del sistema de agua potable y unidades básicas

sanitarias del barrio Guanchilaca, parroquia Changaimina, cantón

Gonzanamá”

TRABAJO DE FIN DE TITULACIÓN

AUTOR:

Coronel Camacho, Félix Mauricio

DIRECTOR:

Carrión Coronel, Eduardo Fernando, MSc.

LOJA – ECUADOR

(2)

MSc.

Eduardo Fernando Carrión Coronel

DIRECTOR DEL TRABAJO DE FIN DE TITULACIÓN

De mi consideración:

El presente trabajo de fin de titulación: “Estudio y diseño del sistema de agua potable y unidades básicas sanitarias del barrio Guanchilaca, parroquia Changaimina, cantón Gonzanamá” realizado por Coronel Camacho Félix Mauricio, ha sido orientado y revisado durante su ejecución, por lo que se aprueba la presentación del mismo.

Loja, abril de 2014.

f:___________________________________ MSc. Eduardo Fernando Carrión Coronel

(3)

DECLARACIÓN DE AUTORÍA Y CESIÓN DE DERECHOS

Yo Coronel Camacho Félix Mauricio declaro ser autor del presente trabajo de fin de titulación: “Estudio y diseño del sistema de agua potable y unidades básicas sanitarias del barrio Guanchilaca, parroquia Changaimina, cantón Gonzanamá”, de la Titulación de Ingeniería Civil, siendo Eduardo Fernando Carrión Coronel director del presente trabajo; y eximo expresamente a la Universidad Técnica Particular de Loja y a sus representantes legales de posibles reclamos o acciones legales. Además certifico que las ideas, conceptos, procedimientos y resultados vertidos en el presente trabajo investigativo, son de mi exclusiva responsabilidad.

Adicionalmente declaro conocer y aceptar la disposición del Art. 67 del Estatuto Orgánico de la Universidad Técnica Particular de Loja que en su parte pertinente dice: “Forman parte del patrimonio de la Universidad la propiedad intelectual de investigaciones, trabajos científicos o técnicos y tesis de grado que se realicen a través, o con apoyo financiero, académico o institucional (operativo) de la Universidad”.

f:________________________________ Coronel Camacho Félix Mauricio.

(4)

DEDICATORIA

Con todo aprecio dedico este trabajo:

A Dios quien es mi fortaleza y guía, me ha concedido el privilegio de acceder a una formación y con su infinita sabiduría siempre me ha otorgado lo necesario para salir adelante.

A toda mi familia en especial a mi madre que siempre ha estado dispuesta a darme su apoyo incondicional.

A todas las personas con las que he podido compartir mi existencia sin duda he compartido experiencias buenas y malas, de las cuales me han dejado grandes enseñanzas.

(5)

AGRADECIMIENTO

Deseo expresar mi sincero agradecimiento y reconocimiento por el apoyo

brindado a:

A la Universidad Técnica Particular de Loja, Titulación de Ingeniería Civil, a sus

dignas autoridades administrativas y académicas, quienes han hecho posible mi

formación integral y crecimiento como persona.

Al MSc. Eduardo Fernando Carrión, quien guio y aportó en el desarrollo exitoso

del presente proyecto.

Al Gobierno Autónomo Descentralizado Municipal de Gonzanamá, por darme la

oportunidad de desarrollar mí trabajo de fin de titulación.

A todos mis familiares y amigos, especialmente a mi madre por todo el apoyo

dado a mi formación.

(6)

CARATULA i

APROBACIÓN DEL DIRECTOR DEL TRABAJO DE FIN DE TITULACIÓN ii

DECLARACIÓN DE AUTORIA Y CESIÓN DE DERECHOS iii

DEDICATORIA iv

AGRADECIMIENTO v

ÍNDICE DE CONTENIDOS vi

RESUMEN ... 1

ABSTRACT ... 2

INTRODUCCIÓN ... 3

1. ESTUDIOS PRELIMINARES DEL PROYECTO ... 4

1.1. Información general ... 5

1.1.1.Organización solicitante ... 5

1.1.2.Proyecto ... 5

1.1.3.Justificación del proyecto ... 5

1.2. Objetivos ... 5

1.2.1.General ... 5

1.2.2.Específicos ... 5

1.3. Ubicación geográfica y política del proyecto ... 6

1.4. Clima ... 7

1.5. Geología y suelo ... 8

1.5.1.Usos del suelo... 8

1.6. Topografía de la zona ...10

1.7. Hidrografía ...10

1.8. Información social de la zona de estudio ...11

1.8.1.Vías de acceso...11

1.8.2.Población ...12

(7)

1.9.1.Salud ...15

1.9.2.Educación ...15

1.9.3.Otros ...15

1.10.Evaluación sanitaria del sitio en estudio ...15

1.10.1. Sistema de agua no tratada ...15

1.10.2. Sistema de eliminación de excretas ...21

1.10.3. Conclusiones de la evaluación sanitaria ...24

2. BASES DE DISEÑO... 25

2.1. Período de diseño ...26

2.2. Análisis poblacional ...26

2.2.1.Población actual ...26

2.2.2.Población futura de diseño ...26

2.3. Nivel de servicio del proyecto ...30

2.4. Dotación del proyecto...31

2.5. Demanda y variaciones de consumo ...31

2.5.1.Consumo medio diario o caudal medio (Qm) ...31

2.5.2.Consumo máximo diario (QMD) ...32

2.5.3.Consumo máximo horario (QMH) ...32

2.6. Caudales de diseño ...33

2.6.1.Caudal de fuente ( ) ...33

2.6.2.Caudal de captación ( ó ) ...33

2.6.3.Caudal de conducción ( ó ) ...34

2.6.4.Caudal de tratamiento ( )...34

2.6.5.Caudal de distribución ( ó ) ...34

2.6.6.Volumen de almacenamiento ...35

(8)

3.1.3.Ensayos y análisis de calidad del agua de la fuente ...39

3.2. Diseño de los componentes del sistema de abastecimiento de agua potable ....44

3.2.1.Captación ...44

3.2.2.Desarenador ...57

3.2.3.Filtro lento descendente ...65

3.2.4.Desinfección ...72

3.2.5.Tanque de almacenamiento volumen 15 m³ ...78

3.2.6.Perfil hidráulico planta de tratamiento ...84

3.2.7.Conexiones domiciliarias ...85

3.3. Diseño y calculo hidráulico de las redes del sistema de abastecimiento de agua potable ...85

3.3.1.Ubicación y definición de las redes ...85

3.3.2.Red de conducción ...87

3.3.3.Red de distribución ...94

3.4. Evaluación del impacto ambiental del nuevo sistema de abastecimiento de agua potable ...99

3.4.1.Metodología ...99

3.4.2.Elementos ambientales considerados ... 100

3.4.3.Matrices de impactos ambientales ... 103

3.4.4.Descripción de los impactos ambientales obtenidos ... 104

3.4.5.Conclusiones y recomendaciones para el manejo ambiental ... 105

3.4.6.Plan de manejo ambiental ... 106

3.5. Presupuesto y cronograma del sistema de abastecimiento de agua potable .... 107

3.5.1.Generalidades ... 107

3.5.2.Presupuesto del sistema de agua potable del barrio Guanchilaca... 108

(9)

3.6.2.Especificaciones técnicas para el SAP del barrio Guanchilaca ... 110

3.7. Manual de operación y mantenimiento ... 111

3.7.2.Manual de operación y mantenimiento para el sistema de agua potable del Barrio Guanchilaca ... 111

3.8. Organización y manual de tarifas ... 111

3.8.2.Manual tarifario ... 112

3.8.3.Cobros adicionales ... 113

3.8.4.Formularios de control ... 115

3.9. Viabilidad económica y social ... 115

3.9.2.Evaluación financiera ... 115

3.9.3.Pasos en la evaluación financiera ... 116

3.9.4.Evaluación social ... 117

3.9.5.Factores que intervienen en la evaluación económica y social ... 117

3.9.6.Resultados de la evaluación económica y social ... 119

3.9.7.Análisis para la toma de decisiones de la evaluación financiera y social ... 119

4. SISTEMA DE ELIMINACIÓN DE EXCRETAS... 120

4.1. Selección del tipo de sistema de eliminación de excretas ... 121

4.2. Diseño de los componentes de la unidad básica sanitaria ... 121

4.2.1.Definiciones del sistema propuesto ... 121

4.2.2.Criterios de diseño ... 122

4.2.3.Pozo de infiltración ... 122

4.2.4.Obras de arte ... 126

4.3. Resultados del diseño de la unidad básica sanitaria ... 127

(10)

(11)

Tabla 1.2. Distribución por edades de la población actual del barrio Guanchilaca. ...13

Tabla 2.1. TGF Parroquia Changaimina ...28

Tabla 2.2. TGF Cantón Gonzanamá. ...28

Tabla 2.3. TGF Zona Rural del Cantón Gonzanamá. ...28

Tabla 2.4. TGF por edades parroquia Changaimina ...28

Tabla 2.5. TGF por edades cantón Gonzanamá ...28

Tabla 2.6. TGF Zona Rural del Cantón Gonzanamá. ...29

Tabla 2.7. Proyección de la población futura del Barrio Guanchilaca. ...29

Tabla 2.8. Niveles de servicio para sistemas de abastecimiento de agua, disposición de excretas y residuos líquidos. ...30

Tabla 2.9. Dotaciones de agua para los diferentes niveles de servicio. ...31

Tabla 2.10. Porcentaje de fugas a considerarse en el diseño de sistemas de abastecimiento de agua potable. ...32

Tabla 2.11. Resumen de caudales de diseño. ...35

Tabla 3.1. Resultados de ensayos practicados. ...38

Tabla 3.2. Composición de la muestra de suelo ensayada. ...38

Tabla 3.3. Tipo de suelo obtenido de la muestra ensayada. ...38

Tabla 3.4. Resultados de las muestra de agua de fuente, calidad física. ...40

Tabla 3.5. Resultados de las muestra de agua de fuente, calidad química. ...41

Tabla 3.6. Resultados de las muestra de agua de fuente, calidad microbiológica. ...42

Tabla 3.7. Procesos de tratamiento sugeridos en función del tipo de fuente de abastecimiento. ...43

Tabla 3.8. Tratamiento según la calidad bacteriológica. ...43

Tabla 3.9. Tratamientos probables. ...43

Tabla 3.10. Valores del coeficiente de fricción del hormigón en diferentes suelos húmedos. ...50

Tabla 3.11. Resultados del diseño hidráulico del azud de derivación de baja altura. ..54

Tabla 3.12. Resultados del diseño hidráulico del pozo de amortiguación. ...55

Tabla 3.13. Resultados del diseño hidráulico de la rejilla de fondo. ...55

Tabla 3.14. Resultados del diseño hidráulico de la galería. ...56

Tabla 3.15. Resultados del diseño hidráulico del cajón de ingreso y vertedor de excesos. ...56

(12)

Tabla 3.20. Características requeridas del lecho de arena. ...68

Tabla 3.21. Resultados del diseño hidráulico del sistema de filtración. ...70

Tabla 3.22. Listado de tuberías y accesorios del filtro lento descendente de arena. ...71

Tabla 3.23. Resultados de la dosificación de cloro en el proceso de desinfección. ...76

Tabla 3.24. Listado de tuberías y accesorios del proceso de desinfección. ...76

Tabla 3.25. Resultados del diseño hidráulico del tanque de reserva V=15m³. ...83

Tabla 3.26. Listado de materiales tanque de reserva V=15m³. ...83

Tabla 3.27. Coeficiente de pérdida para diferentes accesorios. ...89

Tabla 3.28. Resultados del diseño hidráulico línea de conducción. ...92

Tabla 3.29. Ubicación de tanques rompe presión en línea de conducción. ...92

Tabla 3.30. Ubicación de válvulas de aire en línea de conducción. ...92

Tabla 3.31. Ubicación de válvulas de purga en línea de conducción. ...92

Tabla 3.32. Resultados red de conducción, carga dinámica y estática...93

Tabla 3.33. Resultados del diseño hidráulico de la red de distribución. ...96

Tabla 3.34. Ubicación de tanques rompe presión en red de distribución. ...97

Tabla 3.35. Ubicación de válvulas de aire en red de distribución. ...97

Tabla 3.36. Ubicación de válvulas de purga en red de distribución. ...97

Tabla 3.37. Resultados red de distribución, carga dinámica y estática...98

Tabla 3.38. Valores de importancia. ... 100

Tabla 3.39. Componentes considerados en la evaluación de impacto ambiental. ... 100

Tabla 3.40. Matriz 1 Identificación y valoración cualitativa de impactos ambientales. ... 103

Tabla 3.41. Matriz 2 Identificación y valoración cuantitativa de impactos ambientales. ... 104

Tabla 3.42. Resultados del presupuesto referencial. ... 108

Tabla 3.43. Cronograma valorado de trabajos SAP. ... 109

Tabla 3.44. Calculo de la tarifa básica mensual según el monto requerido de ingresos del SAP. ... 112

Tabla 3.45. Índices financieros y sociales obtenidos. ... 119

Tabla 4.1. Tasas recomendadas para la infiltración de los lixiviados en los hoyos. ... 124

(13)

Figura 1.2. Variaciones promedio anuales de parámetros de la estación meteorológica

Cariamanga, del periodo 1980-2010. ... 7

Figura 1.3. Caracterización geológica de la zona de estudio, barrio Guanchilaca. ... 8

Figura 1.4. Mapa de pendientes, barrio Guanchilaca. ...10

Figura 1.5. Hidrografía de la zona de estudio, barrio Guanchilaca. ...11

Figura 1.6. Vías de acceso a la zona de estudio, barrio Guanchilaca. ...12

Figura 1.7. Vivienda típica en el barrio Guanchilaca. ...13

Figura 1.8. Captación del sistema actual de abastecimiento de agua del barrio Guanchilaca. ...16

Figura 1.9. Captación del sistema actual de abastecimiento de agua del barrio Guanchilaca. ...17

Figura 1.10. Presencia de contaminación y deterioro del tanque recolector de caudal. ...18

Figura 1.11. Boca de visita, tanque de reserva actual. ...19

Figura 1.12. Red de distribución no protegida con presencia de daños. ...19

Figura 1.13. Accesorios deteriorados. ...20

Figura 1.14. Tipo de abastecimiento de agua en el barrio Guanchilaca. ...20

Figura 1.15. Cobertura del sistema actual en infraestructura pública. ...21

Figura 1.16. Vista general de la unidad básica sanitaria existente. ...22

Figura 1.17. Accesorios en mal estado. ...22

Figura 1.18. Estado actual de las unidades básicas sanitarias. ...23

Figura 1.19. Cobertura del sistema actual de letrinización en viviendas del barrio Guanchilaca. ...24

Figura 2.1. Proyección de la población futura del Barrio Guanchilaca. ...30

Figura 3.1. Componentes del sistema de abastecimiento de agua potable propuesto. ...44

Figura 3.2. Esquema general vertedero tipo WES. ...46

Figura 3.3. Dimensiones del perfil tipo WES. ...46

Figura 3.4. Transición entre azud y el zampeado del vertedero. ...48

Figura 3.5. Relaciones analíticas entre F1 y h/y1 para un vertedero de cresta ancha.49 Figura 3.6. Esquema general de la estructura de pre tratamiento- desarenador. ...57

Figura 3.7. Esquema general del proceso de filtración lenta con lecho de arena. ...65

(14)

Figura 3.12. Esquema de la geometría de la cúpula. ...79

Figura 3.13. Nomenclatura y esquema general de las redes de tuberías. ...86 Figura 3.14. Sectorización para ubicación de demandas en la red de distribución. ....95

(15)

Anexo 1. Encuesta socio-económica.

Anexo 2. Estudio demográfico.

Anexo 3. Ensayos de laboratorio de agua.

Anexo 4. Ensayos en informe de laboratorio de suelos.

Anexo 5. Datos topográficos.

Anexo 6. Estudio hidrológico.

Anexo 7. Diseño hidráulico de la línea de conducción.

Anexo 8. Diseño hidráulico de las redes de distribución.

Anexo 9. Diseño de unidades de captación y pre tratamiento.

Anexo 10. Diseño de unidades de la planta de tratamiento.

Anexo 11. Presupuesto y cronograma de ejecución.

Anexo 12. Análisis tarifario, evaluación económico-social.

Anexo 13. Especificaciones técnicas.

Anexo 14. Manual de operación y mantenimiento.

(16)

(17)

: Área de varilla

: Ancho

: Coeficientes

: Carga muerta

: Cloro requerido : Carga superficial

: Carga viva

: Densidad relativa

: Diámetro

!: Dotación futura

!": Dosificación de cloro

#: Empuje

$: Coeficiente de fricción

%" : Coeficiente de seguridad al deslizamiento

%"&: Coeficiente de seguridad al volcamiento

': Aceleración de la gravedad

ℎ: Espesor

)!: Altura de carga

)*: Carga de velocidad en un vertedero

) : Altura del agua sobre la cresta del vertedero

)+: Carga total sobre la cresta del vertedero

ℎ,: Pérdida de carga

, ): Factor de mayoración

.: Longitud

./: Longitud del resalto hidráulico

0: Coeficiente de descarga

1: Número

2: Altura del azud

2!: Población al final del periodo de diseño

2/: Presión

4: Caudal

45: Caudal medio

(18)

48=<>?88;ó<: Caudal de conducción del SAP

4>; :@;A?8;ó<: Caudal de distribución del SAP

4,?B<:B: Caudal de fuente del SAP

4:@6:65;B<:=: Caudal de tratamiento del SAP

C: Radio

C+: Número de Reynolds

": Pendiente

D: Espesor de los barrotes en la rejilla

E* : Número de tabletas

D@: Periodo de retención

: Velocidad

!: Volumen

: Velocidad de sedimentación

F, G, H: Velocidad en diferentes zonas del vertedero @: Volumen de reserva o almacenamiento

I , : Eje de abscisas y ordenadas

J8: Tirante crítico

JF, JG, JH: Tirante en diferentes zonas del vertedero

K: Desnivel

L: Rugosidad absoluta de la tubería

M: Peso especifico

(19)

RESUMEN

En el presente proyecto se describen los procesos de diseño de: el sistema de abastecimiento de agua potable y eliminación de excretas para el barrio Guanchilaca. Los diseños están basados en los siguientes estudios y actividades: estudio demográfico, levantamiento topográfico, estudio de suelos, estudio de calidad de agua de la fuente, aforos, estudio hidrológico, trabajo de gabinete, estudio de impacto ambiental, evaluación económica.

En el sistema de abastecimiento se diseñó los siguientes componentes: estructura de captación, unidad de pre tratamiento, línea conducción, planta de tratamiento y redes de distribución. En las unidades básicas sanitarias, se diseñó la estructura para la disposición final de los desechos.

El trabajo antes mencionado soluciona las necesidades de saneamiento del área de influencia del proyecto, mejorando así la calidad de vida y aumentando las posibilidades de desarrollo integral.

(20)

ABSTRACT

In this project described design processes of: drinking water system and excreta disposal for Guanchilaca neighborhood.

The above designs are based on the following studies and activities: demographic survey, topographic survey, soil survey, water quality study of the source, gauging, hydrological study, office work, environmental impact assessment and economic evaluation.

In the water system were designed the following components: intake structure, pre-treatment unit, conduction line, pre-treatment plant and distribution networks. In the basic sanitary units were designed the structure for the final disposal of wastes.

The abovementioned working solves sanitation needs of the area of influence of the project, thus improving the quality of life and increasing the chances of comprehensive development.

(21)

INTRODUCCIÓN

Este trabajo de fin de titulación consiste en realizar el estudio y diseño del sistema de agua potable y unidades básicas sanitarias del barrio Guanchilaca, parroquia Changaimina, cantón Gonzanamá.

Los apartados que posee el presente trabajo de extención, son:

Estudios preliminares del proyecto, aquí se recopila la información base de la zona de influencia como es: ubicación, clima, topografía, usos de suelos, hidrografía, vías de comunicación, servicios, población actual y se hace una evaluación del estado de los sistemas actuales de abastecimiento de agua y eliminación de excretas.

Bases de diseño, en esta parte se realiza un estudio demográfico para estimar la población al final del periodo de diseño, con estos datos se determinan caudales de diseño de diferentes componentes del sistema de abastecimiento de agua potable.

Sistema de agua potable, en esta parte del estudio se diseñan los siguientes componentes: estructura de captación, desarenador, línea de conducción, planta de tratamiento, redes de distribución. Se realizó un presupuesto y cronograma de ejecución de la obra física, detalles constructivos y especificaciones técnicas; además se evalúa el impacto ambiental y análisis socio-económico.

Sistema de eliminación de excretas, se selecciona un diseño aplicable a las particularidades de la zona, estableciendo la unidad básica sanitaria como la estructura que permitirá una evacuación y disposición segura de las aguas residuales domesticas.

Conclusiones y recomendaciones, se describen resultados del diseño y se recomiendan actividades que ayuden a complementar al presente proyecto.

Importancia: es prioridad para las personas el tener acceso a una dotación de agua potable digna y segura, el barrio Guanchilaca al momento no cuenta con un servicio de calidad, de ahí que es imprescindible la ejecución del presente proyecto.

(22)

(23)

1.1. Información general

1.1.1. Organización solicitante

Gobierno Autónomo Descentralizado Cantonal de Gonzanamá.

1.1.2. Proyecto

“Estudio y diseño del sistema de agua potable y unidades básicas sanitarias del barrio Guanchilaca, parroquia Changaimina, cantón Gonzanamá”.

1.1.3. Justificación del proyecto

Considerando que, entre las políticas y lineamientos estratégicos del plan nacional del buen vivir, se proyecta: “fortalecer y ampliar la cobertura de infraestructura básica y de servicios públicos...”, la Universidad Técnica Particular de Loja, mediante su programa “Plan de vinculación con la colectividad”, articula los diferentes saberes universitarios y roles de participación: docente ‐ alumno, para la ejecución de consultorías, programas y proyectos en asociación con organismos externos a la universidad que contribuyan al desarrollo humano y cumplimiento de sus fundamentos y objetivos. Además contribuye con la capacitación de los estudiantes a través de su incorporación a proyectos reales necesarios para mejorar las condiciones de vida de la población, es por ello que mediante convenio interinstitucional entre la UTPL y el Gobierno Autónomo Descentralizado Municipal de Gonzanamá, se ha realizado el presente proyecto para solucionar la problemática de saneamiento del barrio Guanchilaca; el mismo que cuenta con un sistema de abastecimiento de agua no tratada en condiciones malas, prestando el servicio de forma intermitente y con un bajo porcentaje de cobertura, lo que equivale a tener un alto riesgo de enfermedades de origen hídrico y subdesarrollo de la zona.

1.2. Objetivos

1.2.1. General

• Realizar el estudio y diseño del sistema de agua potable y unidades básicas sanitarias del barrio Guanchilaca, parroquia Changaimina, cantón Gonzanamá.

1.2.2. Específicos

(24)

• Evaluar los sistemas actuales de agua potable y de eliminación de excretas de la zona.

• Determinar la calidad y cantidad de agua de la fuente de abastecimiento. • Calcular y diseñar el nuevo sistema de agua potable

• Calcular y diseñar el sistema eliminación de excretas • Elaborar los planos constructivos

• Elaborar el presupuesto referencial, cronograma de ejecución y especificaciones técnicas de la obra.

• Realizar la memoria técnica enmarcada en las especificaciones del formato SENPLADES.

1.3. Ubicación geográfica y política del proyecto

Figura 1.1. Ubicación de la zona de estudio, barrio Guanchilaca.

Fuente: Instituto Geográfico Militar.

Según el sistema geodésico mundial 1984 (WGS 84), la zona de estudio se encuentra ubicada en la zona 17 sur, con las siguientes coordenadas UTM:

(25)

La altitud de la zona del proyecto oscila entre 1760 msnm y 2467 msnm.

El barrio Guanchilaca es uno de los 31 barrios periféricos que se distribuyen a lo largo de la parroquia Changaimina.

Los límites de este barrio están conformados por accidentes geográficos naturales como son la quebrada Grande y el cerro Guanchilaca, estableciendo sus límites de la siguiente forma:

Norte: Barrio Cutana

Este: Cima del cerro Guanchilaca. Sur: Barrio Bella Esperanza Oeste: Barrio Amanuma

Tiene una superficie aproximada de 478 hectáreas equivalente al 4% de la totalidad de la parroquia Changaimina.

1.4. Clima

El clima predominante de la zona del proyecto se lo clasifica como templado cálido según el Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología, en las zonas altas varía de templado a frío. La temperatura media anual es de 18 grados Celsius, con una humedad relativa del 85%.

Figura 1.2. Variaciones promedio anuales de parámetros de la estación meteorológica Cariamanga, del periodo 1980-2010.

(26)

El barrio Guanchilaca, presenta una precipitación media anual de 1385 mm, posee dos estaciones climáticas: húmeda y seca, la primera comprendida entre los meses de diciembre a abril y la segunda comprendía entre los meses de mayo a noviembre.

1.5. Geología y suelo

Geológicamente la zona de estudio se situada en la unidad litológica Sacapalca cuya conformación es de lavas andesíticas, piroclásticas y lutitas.

Figura 1.3. Caracterización geológica de la zona de estudio, barrio Guanchilaca.

Fuente: Mapa geológico nacional de la república del Ecuador, IGM.

Los suelos predominantes de la zona son: alfisol y alfisol +entisol.

1.5.1. Usos del suelo

(27)

Tabla 1.1: Superficie por categorías de uso del cantón Gonzanamá.

SUPERFICIE DE COBERTURA Y USO DEL CANTÓN GONZANAMÁ

COBERTURA USO ÁREA

(ha)

PORCENTAJE

(%)

Embalse

Agua

5.94 0.01

Laguna 0.48 0.00

Ríos 146.23 0.21

Maíz

Agrícola

3700.93 5.43

Café 1.66 0.00

Caña de azúcar (industrial) 189.38 0.28

Proceso de erosión

Tierras improductivas

254.54 0.37

Afloramiento rocoso 43.48 0.06

Banco de arena 114.58 0.17

Cementerio

Antrópico

2.11 0.00

Urbano 135.06 0.20

Centro poblado 168.20 0.25

Maíz, frejol

Agropecuario mixto

33.35 0.05

Pasto cultivado con presencia de arboles 1953.49 2.87

Misceláneo indiferenciado 16359.72 16.88

Pasto cultivado Pecuario 16359.72 23.99

Sin información NA 640.17 0.94

Bosque deciduo premontano de la cordillera occidental

Conservación y protección

136.47 0.20

Bosque montano pluviestacional de la cordillera occidental

518.30 0.76

Bosque siempreverde montano bajo 3.11 0.00

Bosques y matorrales xéricos interandinos montanos bajos

2209.41 3.24

Matorral húmedo montano 10829.15 15.88

Matorral montano xérico andino 17755.45 26.04

Rosetal saxícola montano interandino 428.67 0.63

Pino

Forestal 232.85 0.34

Eucalipto 563.22 0.83

Barbecho Tierras en

descanso

162.55 0.24

Silvopastoril Agropecuario

forestal

80.80 0.12

TOTAL 68181.72 100.00

Fuente: Mapa de cobertura y uso de la tierra, SENPLADES (2012).

Los principales cultivos que se realizan en la zona son: café, maíz, fréjol, zarandaja, caña de azúcar, árboles frutales de naranjo, limones, limas, chirimoyos, mandarinas y pastizales para la crianza de ganado principalmente.

Existen zonas no intervenidas por el hombre en donde se encuentran los siguientes tipos de bosques:

(28)

1.6. Topografía de la zona

Figura 1.4. Mapa de pendientes, barrio Guanchilaca.

El barrio Guanchilaca está asentado en las estibaciones de la cordillera La Punama, el principal accidente topográfico es el cerro Guanchilaca con una elevación de 2467msnm, siendo este el punto más alto mientras tanto el punto más bajo en el cauce de la quebrada Grande 1760 msnm.

La topografía es muy irregular, presenta rangos de pendientes predominantes fuertes del 25% al 70%.

1.7. Hidrografía

(29)

Figura 1.5. Hidrografía de la zona de estudio, barrio Guanchilaca.

1.8. Información social de la zona de estudio

1.8.1. Vías de acceso

Para llegar al barrio Guanchilaca desde la ciudad de Loja por vía terrestre, se debe realizar el siguiente recorrido:

Loja – Catamayo (E35), longitud 34 Km, vía asfaltada con dos carriles de circulación. Catamayo – Gonzanamá (E69), longitud 44 km, carretera asfaltada con dos carriles de circulación, estado malo.

(30)

A partir de la Libertad, se toma un camino de verano de un carril de circulación, con una longitud de 3 km hasta llegar al barrio Guanchilaca.

Figura 1.6. Vías de acceso a la zona de estudio, barrio Guanchilaca.

1.8.2. Población

(31)

Tabla 1.2. Distribución por edades de la población actual del barrio Guanchilaca.

Grupos de edad Sexo Total

Hombre % hombres Mujer % mujeres

De 0 a 4 años 5 2.89 6 3.47 11

De 5 a 9 años 8 4.62 5 2.89 13

De 10 a 14 años 11 6.36 11 6.36 22

De 15 a 19 años 17 9.83 7 4.05 24

De 20 a 24 años 6 3.47 5 2.89 11

De 25 a 29 años 2 1.16 11 6.36 13

De 30 a 34 años 5 2.89 8 4.62 13

De 35 a 39 años 2 1.16 5 2.89 7

De 40 a 44 años 5 2.89 2 1.16 7

De 45 a 49 años 2 1.16 3 1.73 5

De 50 a 54 años 2 1.16 5 2.89 7

De 55 a 59 años 5 2.89 2 1.16 7

De 60 a 64 años 5 2.89 2 1.16 7

De 65 a 69 años 5 2.89 6 3.47 11

De 70 a 74 años 3 1.73 2 1.16 5

De 75 a 79 años 5 2.89 2 1.16 7

Mayor a 80 0 0.00 3 1.73 3

Total 88 -50.87 85 49.13 173

Fuente: Encuesta Socio-Económica de la zona de estudio (2013).

EL 49.13% de los habitantes del barrio Guanchilaca son mujeres y el 50.87% hombres.

1.8.3. Vivienda

Figura 1.7.Vivienda típica en el barrio Guanchilaca.

Fuente: El autor.

Los principales tipos de vivienda que existen en el sector son de tres tipos: • Tierra pisada (adobe) con cubierta de barro cocido (teja).

• Bareque con cubierta de teja.

(32)

El número total de viviendas en el área del proyecto es de 40.

La mayor parte de las viviendas son de una sola planta y están construidas con materiales tradicionales como tabla y ladrillo, las cubiertas son de teja o zinc. Entre las construcciones de hormigón se encuentran la escuela, la capilla y una mínima cantidad de viviendas particulares.

1.8.4. Servicios

- Abastecimiento de agua

La población del barrio Guanchilaca cuenta con sistema de agua no tratada, el cual está en malas condiciones y presta servicios de forma intermitente. Asimismo no tiene una cobertura total la población, ver más información en Evaluación del sistema actual.

- Eliminación de excretas

La eliminación de excretas se realiza mediante un sistema de letrinas, estas son de construcción reciente con 5 años de funcionamiento.

- Eliminación de residuos sólidos

El barrio no cuenta con un medio de recolección masiva de desechos, por lo que la eliminación de los mismos se lo ejecuta de manera individual en cada hogar.

Los desechos biodegradables en su mayoría son eliminados botándolos a huertas o sembríos cercanos a la vivienda y los desechos no biodegradables en su gran mayoría son quemados.

- Energía eléctrica

La entidad encargada de prestar el servicio es la Empresa Eléctrica Regional del Sur, cubre la totalidad del sector.

El barrio no cuenta con sistema de iluminación público.

- Comunicación

(33)

1.9. Infraestructura pública

1.9.1. Salud

El barrio Guanchilaca está bajo la jurisdicción del Área de Salud N˚11 del Ministerio de Salud Pública de Loja. Los centros de salud más cercanos a la zona son:

• Sub centro de salud Changaimina, ubicado en la cabecera parroquial. • Centro de salud Gonzanamá, ubicado en la cabecera cantonal.

• Dispensario del Instituto Ecuatoriano de Seguridad Social Campesino, ubicado en la cabecera parroquial de Changaimina.

1.9.2. Educación

En el barrio Guanchilaca existe un centro educativo de nivel primario y de tipo unidocente, de nombre Nuestra Señora de la Nube.

Otros centros educativos cercanos son:

• Jardín de Infantes Aquiles Pérez de Nivel Pre-primario ubicado en Changaimina. • Unidad Educativa San Vicente de Paul de nivel medio ubicado en Changaimina. • Universidad Técnica Particular de Loja con un Centro Asociado Gonzanamá,

modalidad abierta de nivel superior, ubicado en la cabecera cantonal.

1.9.3. Otros

La zona de estudio además cuenta con infraestructura pública como: • Cancha de uso múltiple.

• Baterías sanitarias de uso múltiple. • Capilla.

1.10. Evaluación sanitaria del sitio en estudio

1.10.1. Sistema de agua no tratada

- Generalidades

(34)

A continuación se describen algunas características del estado actual del sistema de agua no tratada:

• El estado general de los componentes del sistema es malo, hormigones, tuberías, accesorios, entre otros.

• El sistema no cuenta con procesos de potabilización.

• Las redes de distribución han sido construidas sin asesoramiento técnico. • El sistema no cuenta con elementos complementarios como tanques rompe

presión.

- Componentes del sistema actual de abastecimiento de agua

Figura 1.8. Captación del sistema actual de abastecimiento de agua del barrio

Guanchilaca. Fuente: El Autor.

• Captación

(35)

principal curso de agua de la parroquia Changaimina, ubicada en las siguientes coordenadas.

WGS 84 - UTM – 17S Longitud: 666287 Latitud: 9533490 Elevación: 2175 msnm

Los componentes de la estructura de captación son:

- Una pantalla de hormigón simple con un ancho de 0.2 metros, dispuesta perpendicularmente en el cauce de la quebrada.

- Un tanque recolector de caudales de 0.42 metros cúbicos de volumen, de hormigón simple.

El diseño de esta estructura no tiene ningún rigor técnico por lo que no asegura el caudal requerido por la población en términos de calidad y cantidad, se presenta un gran deterioro en todos sus componentes. No cuenta con ningún tipo de protección por que el acceso de animales y personas es fácil, provocando contaminación en la misma.

Figura 1.9. Captación del sistema actual de abastecimiento de agua del

barrio Guanchilaca.

(36)

Figura 1.10. Presencia de contaminación y deterioro del tanque recolector

de caudal. Fuente: El Autor.

• Línea de conducción existente

Desde la captación hasta el tanque de almacenamiento, el agua es conducida en tubería de polietileno de 1 pulgada de diámetro, esta tiene una longitud aproximada de 900 metros. El desnivel entre la captación y el tanque de almacenamiento es de 89 metros, no existen válvulas reguladoras de presión o tanques rompe presión.

• Tanque de almacenamiento existente

El tanque de reserva tiene una sección rectangular con un volumen aproximado de 13.5 metros cúbicos, construido de hormigón simple, con un ancho de pared de 20 cm y cubierto con una loza de hormigón armado de 10 cm de espesor, posee una boca de visita para realizar labores de operación y mantenimiento.

(37)

Figura 1.11. Boca de visita, tanque de reserva actual.

Fuente: El Autor.

• Red de distribución actual

La red de distribución del sistema cuenta con dos ramales:

- Ramal 1: tubería de polietileno, diámetro de ¾ de pulgada, longitud total de 1200 metros.

- Ramal 2: tubería de polietileno, diámetro de ¾ de pulgada, longitud total de 1200 metros.

La red de distribución no cuenta con tanques rompe presión, válvulas de purga, válvulas de aire, y/o accesorios adecuados; algunos tramos se encuentran expuestos a la intemperie lo que ocasiona su deterioro.

(38)

Figura 1.13. Accesorios deteriorados.

Las viviendas que se abastecen de la red de distribución, no cuentan con un medidor para el registro del consumo.

- Cobertura del sistema actual de abastecimiento de agua

EL 81% de la población se beneficia del suministro de agua, el porcentaje restante se abastece mediante vertientes intermitentes que no tienen protección y de los cursos de agua existentes en la zona. La escuela del barrio cuenta con el servicio de agua, la capilla y canchas de uso múltiple carecen del mismo.

Figura 1.14. Tipo de abastecimiento de agua en el barrio Guanchilaca.

Fuente: Encuesta Socio-Económica de la zona de estudio. 81%

6%

13%

ABASTECIMIENTO DE AGUA EN EL BARRIO GUANCHILACA

(39)

Figura 1.15. Cobertura del sistema actual en infraestructura pública.

Fuente: Encuesta Socio-Económica de la zona de estudio.

1.10.2. Sistema de eliminación de excretas

- Generalidades

Ante las características propias del barrio Guanchilaca: dispersión de las viviendas, topografía irregular y economía. La mejor alternativa para la eliminación de excretas es un sistema por letrinas.

El sistema actual de la zona es de construcción reciente, ejecutado en el año 2008 por el Municipio de Gonzanamá y el Plan binacional.

Las problemáticas que presenta el sistema son las siguientes:

• No existe el abastecimiento de agua para el correcto funcionamiento de los componentes del sistema y por ende se deterioran al no darles el uso.

• Accesorios en mal estado y falta de revestimiento y cerámica en pisos y paredes. • Falta de mantenimiento y abandono de unidades básicas sanitarias (UBS) en

áreas públicas.

33%

67%

COBERTURA DEL SISTEMA ACTUAL DE ABASTECIMIENTO DE AGUA EN

INFRAESTRUCTURA PÚBLICA

(40)

- Componentes de las unidades básicas sanitarias existentes

Figura 1.16. Vista general de la unidad básica sanitaria existente.

Figura 1.17. Accesorios en mal estado.

Las letrinas existentes son de tipo arrastre hidráulico, cuentan con los siguientes componentes: 1 inodoro tanque bajo, 1 lavamanos simple y 1 ducha simple.

Los desechos provenientes del inodoro van hacia un pozo de acumulación cubierto, las aguas grises del lavamanos y ducha a una zanja de infiltración.

El área de la letrina es de 2.5 m2_{, con un piso de hormigón simple, paredes de}

(41)

posee tubería PVC-P roscable de ½ pulgada para puntos de agua y tubería PVC–S sanitaria de 100 mm y 50 mm.

- Estado y cobertura de las unidades básicas sanitarias

Figura 1.18. Estado actual de las unidades básicas sanitarias.

El estado bueno significa que todos los componentes de la letrina funcionan de forma correcta debido a que cuentan con abastecimiento de agua, además los usuarios le han dado acabados a la misma. El estado regular se refiere a que la letrina no cuenta con un suministro de agua por lo que el funcionamiento de los componentes es inadecuado además presenta deterioro leve en paredes y pisos. El estado malo presenta un deterioro grave en los componentes y accesorios del sistema, parte o totalidad de los componentes no funcionan.

20%

47% 33%

ESTADO ACTUAL DE LAS UNIDADES BÁSICAS SANITARIAS

(42)

Figura 1.19. Cobertura del sistema actual de letrinización en viviendas del barrio

Guanchilaca.

1.10.3. Conclusiones de la evaluación sanitaria

Del sistema actual de abastecimiento de agua que sirve a los habitantes del barrio Guanchilaca se concluye:

• Es necesario realizar un nuevo diseño y la correspondiente construcción de un sistema que cumpla los requerimientos técnicos establecidos en la normativa Ecuatoriana vigente.

• Las letrinas existentes tienen un funcionamiento deficiente o no funcionan debido a la falta de suministro de agua, gran parte de sus componentes se encuentran en malas condiciones.

• En algunos casos, las letrinas pueden repararse cambiando parte de sus componentes.

94% 6%

COBERTURA DEL SITEMA ACTUAL DE ELIMINACIÓN DE EXCRETAS EN VIVIENDAS

(43)

(44)

2.1. Período de diseño

Se define como el lapso de tiempo durante el cual la obra cumple su función satisfactoriamente. Para establecer el número de años óptimo para el cual se va a diseñar un sistema de agua potable, primeramente se debe analizar todas las variables que intervienen, como:

• Características de crecimiento demográfico de la población a ser servida, periodos de diseño muy largos demandarían una mayor inversión inicial e inversión en mantenimiento.

• Factibilidad económica, al igual que en el ítem anterior un periodo de diseño más grande conlleva a mayores gastos económicos.

• Durabilidad de materiales, análisis de vida útil de materiales para que cumplan con calidad la función que desempeñan dentro del sistema.

Para el presente estudio, se adopta el periodo de diseño recomendado por el “CÓDIGO DE PRACTICA PARA EL DISEÑO DE SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE, DISPOSICIÓN DE EXCRETAS Y RESIDUOS LÍQUIDOS EN EL ÁREA RURAL”

Periodo de diseño= 20 años

2.2. Análisis poblacional

2.2.1. Población actual

Este parámetro se determinó mediante la aplicación de una encuesta socio-económica y sanitaria básica, realizada en el mes de febrero de 2013. Ver Anexo 1.

La población total encuestada es de 173 habitantes.

2.2.2. Población futura de diseño

Metodología de cálculo de población futura

(45)

global de fecundidad (TGF), la distribución de la fecundidad por edad, la

esperanza de vida al nacer por sexo y la migración.

Para la aplicación de este método, se utilizó el módulo de demografía (Demproj)

del software Spectrum v4, que es un modelo computarizado para calcular

proyecciones de población desarrollado dentro del proyecto POLICY financiado

por la Agencia de los de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional el

cual comenzó el 1 de septiembre de 1995.

El año base que se utilizó para realizar la proyección demográfica es el 2013

debido a que en este año se realizó la encuesta.

La proyección se realizó considerando tres hipótesis las cuales se describen a

continuación:

• Población base barrio Guanchilaca e índices demográficos de la parroquia Changaimina (La Libertad).

• Población base barrio Guanchilaca e índices demográficos del cantón Gonzanamá.

• Población base barrio Guanchilaca e índices demográficos de la zona rural del cantón Gonzanamá (Parroquias: Sacapalca, Purunuma, Changaimina y Nambacola).

Datos para la proyección demográfica

• Población del año base

Se tiene una población base de 173 habitantes, ver Tabla 1.2. • Tasa global de fecundidad

(46)

Tabla 2.1. TGF Parroquia Changaimina

CHANGAIMINA (LA

LIBERTAD) Casos Promedio

Total y Promedio 336 3.40

Fuente: INEC, Censo de Población y Vivienda 2010.

Tabla 2.2. TGF Cantón Gonzanamá.

CANTÓN

GONZANAMÁ Casos Promedio

Tabla 2.3. TGF Zona Rural del Cantón Gonzanamá.

GONZANAMÁ

RURAL Casos Promedio

Changaimina 336 3.40

Nambacola 565 3.39

Purunuma 79 3.38

Sacapalca 248 3.79

• Distribución de la fecundidad por edades

Tabla 2.4. TGF por edades parroquia Changaimina

Grupos de edad Casos % Acumulado %

De 15 a 19 años 112 22.09% 22.09%

De 20 a 24 años 79 15.58% 37.67%

De 25 a 29 años 75 14.79% 52.47%

De 30 a 34 años 63 12.43% 64.89%

De 35 a 39 años 50 9.86% 74.75%

De 40 a 44 años 66 13.02% 87.77%

De 45 a 49 años 62 12.23% 100.00%

Total y Promedio 507 100.00% 100.00%

Tabla 2.5. TGF por edades cantón Gonzanamá

Grupos de edad Casos % Acumulado %

De 15 a 19 años 586 23.52% 23.52%

De 20 a 24 años 349 14.00% 37.52%

De 25 a 29 años 354 14.21% 51.73%

De 30 a 34 años 300 12.04% 63.76%

De 35 a 39 años 301 12.08% 75.84%

De 40 a 44 años 310 12.44% 88.28%

De 45 a 49 años 292 11.72% 100.00%

Total y Promedio 2492 100.00% 100.00%

(47)

Tabla 2.6. TGF Zona Rural del Cantón Gonzanamá.

• Migración

La migración es un factor muy alarmante en comunidades rurales, pues la falta de empleo y educación, obligan a la migración interna, este fenómeno afecta notablemente al cantón Gonzanamá y al barrio Guanchilaca. Los censos elaborados por el INEC reportan índices de crecimiento descendientes.

Resultados de la proyección poblacional

Aplicando la metodología descrita se obtienen tres resultados de población futura para el proyecto.

Tabla 2.7. Proyección de la población futura del Barrio Guanchilaca.

AÑO Alternativa 1 (hab.)

Alternativa 2 (hab.)

Alternativa 3 (hab.)

2010 173 173 173

2011 176 176 176

2012 179 179 180

2013 183 182 183

2014 186 185 186

2015 189 188 189

2016 192 191 193

2017 195 194 196

2018 198 197 199

2019 201 200 202

2020 203 203 205

2021 206 205 207

2022 208 207 210

2023 211 210 212

2024 213 212 214

2025 214 213 216

2026 216 215 218

2027 218 217 220

2028 220 218 221

Changaimina Nambacola Purunuma Sacapalca

PROMEDIO

Grupos de edad Casos % Casos % Casos % Casos %

De 15 a 19 años 112 22.1 200 23.0 34 25.4 97 25.2 23.91%

De 20 a 24 años 79 15.6 109 12.5 13 9.7 56 14.6 13.09%

De 25 a 29 años 75 14.8 141 16.2 16 11.9 43 11.2 13.52%

De 30 a 34 años 63 12.4 108 12.4 21 15.7 48 12.5 13.24%

De 35 a 39 años 50 9.9 122 14.0 12 9.0 46 12.0 11.19%

De 40 a 44 años 66 13.0 98 11.3 19 14.2 45 11.7 12.53%

De 45 a 49 años 62 12.2 93 10.7 19 14.2 50 13.0 12.52%

(48)

2029 221 220 223

2030 223 222 225

2031 225 224 227

2032 227 225 229

2033 228 227 230

2034 230 229 232

Fuente: el Autor.

Figura 2.1. Proyección de la población futura del Barrio Guanchilaca.

Fuente: el Autor.

Adicionalmente para cumplir los requerimientos de la norma en mención que estable estimar la población futura con tres métodos como mínimo, se obtuvo los siguientes resultados: Método Geométrico 223 habitantes, Método de Wappaus 183 habitantes y Método Exponencial 224 habitantes.

Se adopta para efectos de diseño una población futura de 230 habitantes.

2.3. Nivel de servicio del proyecto

La normativa de aplicación, establece el siguiente cuadro de niveles de servicio.

Tabla 2.8. Niveles de servicio para sistemas de abastecimiento de agua, disposición de

excretas y residuos líquidos.

NIVEL SISTEMA DESCRIPCIÓN

0 AP

DE

Sistemas individuales. Diseñar de acuerdo a las disponibilidades técnicas, usos previstos del agua, preferencias y capacidad económica del usuario.

Ia AP

DE

Grifos públicos.

Letrinas sin arrastre de agua.

Ib AP

DE

Grifos públicos más unidades de agua para lavado de ropa y baño.

Letrinas con o sin arrastre de agua. 173 183 193 203 213 223 233

2009 2014 2019 2024 2029 2034

H A B IT A N T E S AÑO

PROYECCIÓN DE LA POBLACIÓN DEL BARRIO GUANCHILACA

ALTERNATIVA 1

ALTERNATIVA 2

(49)

IIa AP DE

Conexiones domiciliarias con un grifo por casa.

Letrinas con o sin arrastre de agua.

IIb AP

DRL

Conexiones domiciliarias con más de un grifo por casa.

Sistema de alcantarillado sanitario. SIMBOLOGÍA UTILIZADA:

AP: agua potable.

DE: disposición de excretas.

DRL: disposición de residuos líquidos. Fuente: Tabla 5.2 del CPE INEN 5 Parte 9-2

El presente proyecto corresponde el nivel de servicio de IIb.

2.4. Dotación del proyecto

La dotación futura que establece la norma para este tipo de proyectos es la siguiente:

Tabla 2.9. Dotaciones de agua para los diferentes niveles de servicio.

NIVEL DE SERVICIO

CLIMA FRIO

P_{ℎ* × í*S}.

CLIMA CALIDO

P_{ℎ* × í*S}.

Ia Ib IIa IIb 25 50 60 75 30 65 85 100 Fuente: Tabla 5.3 del CPE INEN 5 Parte 9-2

Tomando en consideración el nivel de servicio y al ser predominante un clima cálido en la zona de estudio, se adopta una dotación futura de 100 T U

6A× í*V.

2.5. Demanda y variaciones de consumo

2.5.1. Consumo medio diario o caudal medio (Qm)

Se lo calcula con la siguiente ecuación.

45 =$X2! × !Y₈₆₄₀₀

Donde:

45: Caudal medio, en ^. "_ `.

$: Factor de fugas.

2!: Población al final del periodo de diseño, en Xℎ* Y.

!: Dotación futura, en T U × í*V.

(50)

El valor correspondiente al factor de fugas, se lo toma de la siguiente tabla:

Tabla 2.10. Porcentaje de fugas a considerarse en el diseño de sistemas de

abastecimiento de agua potable.

NIVEL DE SERVICIO PORCENTAJE DE FUGAS

Ia y Ib IIa y IIb

10 % 20% Fuente: Tabla 5.4 del CPE INEN 5 Parte 9-2.

El medio diario obtenido es:

45= 0.319 . "_

2.5.2. Consumo máximo diario (QMD)

Se lo calcula con la siguiente ecuación:

4 = × 45

Donde:

4 : Caudal máximo diario, en ^. "_ `. : Factor de mayoración máximo diario.

El factor de mayoración según el numeral 4.5.2.2 de la norma antes expuesta, establece un valor de 1.25 para todos los niveles de servicio.

4 = 1.25 × 0.319

4 = 0.399 . "_

2.5.3. Consumo máximo horario (QMH)

Se lo calcula con la siguiente ecuación:

4 ) = ) × 45

Donde:

4 : Caudal máximo horario, en ^. "_ `.

): Factor de mayoración máximo horario.

Ecuación 2.2

(51)

El factor de mayoración según el numeral 4.5.3.2 de la norma antes expuesta, establece un valor de 3 para todos los niveles de servicio.

En la Ecuación 2.3 ingresamos los datos del presente diseño y tenemos:

4 ) = ) × 45

4 ) = 3 × 0.319

4 ) = 0.958 . "_

2.6. Caudales de diseño

Los componentes del sistema deben diseñarse con el valor de caudal que se obtenga de los siguientes enunciados.

2.6.1.

Caudal de fuente (

)

Según el numeral 5.1.1 de la norma base del presente estudio, expone que la fuente deberá asegurar un caudal mínimo de 2 veces el caudal máximo diario futuro calculado.

4,?B<:B= 2 × 4

Donde:

4 : Caudal máximo diario.

4,?B<:B= 2 × 4

4,?B<:B = 2 × 0.399

4,?B<:B = 0.799 . "_

2.6.2. Caudal de captación (

_ó

)

Según el numeral 5.2.1 de la norma base del presente estudio, establece que la estructura de captación debe tener la capacidad de derivar al sistema un caudal de 1.2 veces el caudal máximo diario.

4869:68;ó< = 1.2 × 4

Donde:

4869:68;ó< = 1.2 × 4

4869:68;ó<= 1.2 × 0.399

Ecuación 2.4

(52)

4869:68;ó<= 0.479 . "_

2.6.3. Caudal de conducción (

_ó

)

Según el numeral 5.3.1.1 de la norma base del presente estudio, se establece que la conducción será 1.1 veces el caudal máximo diario.

48=<>?88;ó<= 1.1 × 4

Donde:

48=<>?88;ó<= 1.1 × 4

48=<>?88;ó<= 1.1 × 0.399

48=<>?88;ó<= 0.439 . "_

2.6.4. Caudal de tratamiento (

)

Según el numeral 5.4.1 de la norma base del presente estudio, establece que la planta de tratamiento deberá tener una capacidad de 1.1 veces el caudal máximo diario.

4:@6:65;B<:= = 1.1 × 4

Donde:

4:@6:65;B<:= = 1.1 × 4

4:@6:65;B<:= = 1.1 × 0.399

4:@6:65;B<:== 0.439 . "_

2.6.5. Caudal de distribución (

_ó

)

Según el numeral 5.5.1 de la norma base del presente estudio, establece que la red de distribución del sistema de agua potable será diseñada con un caudal igual al máximo horario.

4>; :@;A?8;ó<= 4

Donde:

Ecuación 2.6

Ecuación 2.7

(53)

4>; :@;A?8;ó<= 4 )

4>; :@;A?8;ó< = 0.958 . "_

2.6.6. Volumen de almacenamiento

En el numeral 5.5.1 de la norma de aplicación, establece que el volumen de almacenamiento será del 50% del volumen medio diario futuro en un día, para lo cual se utiliza la siguiente expresión.

@=0.5 × 4₁₀₀₀5× 86400

Donde:

@: Volumen de reserva o almacenamiento, en X0HY.

45: Caudal medio diario, en ^. "_ `.

En la Ecuación 2.9 ingresamos los datos del presente diseño y tenemos:

@ =0.5 × 4₁₀₀₀5× 86400

@ =0.5 × 0.319 × 86400₁₀₀₀

@ = 13.80H

Se adopta un volumen de reserva de 15 m³

Tabla 2.11. Resumen de caudales de diseño.

Parámetro de diseño del SAP Valor

Caudal de fuente 0.799 (L/s.) Caudal de captación 0.479 (L/s.) Caudal de conducción 0.439 (L/s.) Caudal de tratamiento 0.439 (L/s.) Volumen de almacenamiento 15.00 (m3₎

Caudal de distribución 0.958 (L/s.) Caudal de diseño para acometidas domiciliarias 0.023 (L/s.) Número de acometidas domiciliarias 42

Fuente: El Autor

(54)

(55)

3.1. Levantamiento de información preliminar

3.1.1. Trabajos topográficos

Para el presente estudio, se realizó el siguiente trabajo topográfico: • Levantamiento del área de implantación de la captación de agua. • Levantamiento de la línea de conducción del sistema de agua potable.

• Levantamiento del área de implantación de la nueva planta de tratamiento del sistema de agua potable.

• Levantamiento de las redes de distribución.

• Levantamiento de viviendas e infraestructura pública del barrio Guanchilaca. • Levantamiento de detalles: captación y tanque de reserva del sistema antiguo

de agua potable, cruces de vías, referenciación de puntos de control importantes y BMs.

La información topográfica obtenida se la adjunta en el Anexo 5.

3.1.2. Ensayos y estudio de suelos

El principal propósito de esta parte del estudio es conocer la capacidad portante del suelo en el sitio donde se van a construir el tanque de reserva y la planta de tratamiento de agua potable.

El área de influencia global del proyecto es de aproximadamente 215 hectáreas, geológicamente pertenece a la formación Sacapalca la misma que se caracteriza por depósitos de lavas andesíticas, piroclastos y lutitas.

Las coordenadas del punto donde se tomó la muestra de suelo son las siguientes: N9532678.02 E666313.77; cota 2095.49 m.s.n.m

Para el presente estudio, se realizó los siguientes ensayos: • Contenido de humedad.

• Granulometría. • Límite líquido. • Límite plástico. • Compresión simple.

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De ensayos:

Tabla 3.1. Resultados de ensayos practicados.

ENSAYO RESULTADO UNIDAD

Contenido de humedad 20.18 %

Límite liquido 59.00 %

Límite plástico. 35.00 %

Índice de plasticidad 24.00 %

Capacidad portante 3.21 Kg/cm²

Composición del suelo:

Tabla 3.2. Composición de la muestra de suelo ensayada.

MATERIAL VALOR (%)

GRAVA 7.00

ARENA 8.00

FINOS 85.00

La densidad del suelo es de 1.51 gr/cm³. Tipo de suelo:

Tabla 3.3. Tipo de suelo obtenido de la muestra ensayada.

CLASIFICACIÓN

TIPO CRITERIO

MH1 SUCS

A-7-5 AASHTO

Según los resultados obtenidos, se establecen las siguientes consideraciones a ser tomadas en cuenta para el diseño de las estructuras:

El suelo MH1 que corresponde a limos de alta plasticidad se debe proteger de la humedad para evitar asentamientos. Por lo tanto se dotaran de drenes, pantallas de impermeables de polietileno a cimentaciones para evitar filtración, se colocaran veredas perimetrales a la estructura, se recomienda la cimentación tipo losa, se dotará de cunetas de coronación en la parte alta de la zona de implantación de la planta de tratamiento.

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recomienda la remoción de parte del mismo, otorgándole a la estructura una capa de material de mejoramiento en su cimentación.

Los resultados de los ensayos realizados, hojas de cálculo y el informe emitido por el laboratorio, se adjunta en el Anexo 4.

3.1.3. Ensayos y análisis de calidad del agua de la fuente

La captación de agua se realizará en la quebrada del sector denominado “La Toma”. Los resultados del análisis de la calidad del agua de fuente de captación, arrojan un resultado favorable, ya que se cumplen con requisitos exigidos por las normas de calidad de agua cruda tanto en el aspecto físico, químico y bacteriológico.

- Calidad sanitaria de la fuente

Con la inspección de campo del sitio de captación y la microcuenca que drena sus aguas hacia la misma, se determina:

• Tiene buena cobertura vegetal en la parte alta de la microcuenca, en la zona baja se aprecia vulnerabilidad a acciones de deforestación y contaminación debido al cambio de uso del suelo de bosque a zonas de pastoreo.

• El agua tiene características organolépticas aceptables y el curso de agua no se ve alterado por acciones del ser humano.

• El punto de captación no tiene protección ante al acceso de personas y animales, por ende es susceptible a contaminación.

Por los factores de riesgo, es necesario que la microcuenca del presente proyecto, sea declarada como zona de protección sanitaria de acuerdo a la Norma Ex IEOS, con los requerimientos del numeral 4.3.20 (1993). Además de concluir con los trámites ya iniciados, para obtener la concesión de aprovechamiento del agua para consumo y así garantizar la protección de la misma.

- Calidad física, química y bacteriológica de agua

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El procedimiento de muestreo y transporte deben garantizar que las muestran no sufra alteración de sus características iniciales, se procede de acuerdo a los lineamientos técnicos para realizar el procedimiento, además se tomaron en cuenta las recomendaciones del laboratorio de agua donde se realizaron los diferentes ensayos. Muestreo:

• Muestras en un recipiente esterilizado plástico de 500 cm³ de capacidad para el análisis.

El número de muestras tomadas es de 3.

- Resultados y análisis de laboratorio:

Los valores que se obtienen son comparados con los estipulados en la cuarta parte del CÓDIGO DE PRACTICA PARA EL DISEÑO DE SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE, DISPOSICIÓN DE EXCRETAS Y RESIDUOS LÍQUIDOS EN EL ÁREA RURAL, en el cual se establecen valores deseables y valores máximos permisibles de características físicas, químicas y microbiológicas, cabe señalar que dichos valores corresponden a calidad de agua potable, descrita en la NTE INEN 1108, OMS, IEOS.

A continuación se manifiesta y se realiza un análisis de los resultados obtenidos para las muestras recolectadas de la fuente que abastecerá al futuro sistema de agua potable.

Se mencionan los parámetros más representativos y de mayor relevancia, en el Anexo 3 se adjunta la información completa de los ensayos efectuados.

Los resultados de las características físicas se muestran en la tabla 3.4.

Tabla 3.4. Resultados de las muestra de agua de fuente, calidad física.

Parámetros U

Resultados

Límite deseable

Límite Max. Permisible

Norma Muestra

1

Muestra 2

Muestra 3

Olor - Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia USPHS

Sabor - Inobjetab

le

Inobjetab le

Inobjetable Inobjetable USPHS

Color real U.Pt-Co 0.0 0.00 0.0 - 100 TULAS

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Solidos totales mg/L 95.3 96.4 97.1 - - MSP Solidos disueltos

totales mg/L 90.4 93.1 94.0 - 1000 TULAS

Fuente: El Autor.

Unos de los parámetros importantes en las características físicas son los sólidos totales ya que este interfiere directamente la potabilidad de la misma, características organolépticas y que brindan confianza para aceptar el agua como olor, sabor, turbiedad, OD, aceites y grasas están en los rangos normados.

Los resultados de las características químicas se muestran en el cuadro 3.5.

Tabla 3.5. Resultados de las muestra de agua de fuente, calidad química.

Parámetros U

Resultados

Límite deseable

Límite Max. Permisible

Norma Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3

Potencial

hidrogeno pH 7.01 7.05 7.06 7-8.5 6.5-8.5 IEOS

Bicarbonatos mg/L 30.0 30.0 30.0 - 250 IEOS

Carbonatos mg/L 0.00 0.00 0.00 - 120 IEOS

Cianuro total mg/L 0.00 0.00 0.00 0.00 0.10 TULAS

Calcio mg/L 12.0 10.0 10.0 30.0 70.0 INEN

Dureza total mg/L 60.0 55.0 55.0 - 500 TULAS

Magnesio mg/L 7.29 7.31 7.31 12 30 INEN

Hierro total mg/L 0.02 0.01 0.01 - 1.0 TULAS

Nitratos + nitritos mg/L 6.61 6.61 6.61 - 10 IEOS

Fluoruro total mg/L 0.00 0.00 0.00 - 15 TULAS

DBO5 mg/L 0.00 0.00 0.00 - 6 IEOS

DQO mg/L 0.00 0.00 0.00 - 10 IEOS

OD mg/L 14.5 14.5 14.5 - saturación IEOS

Los resultados que se obtuvieron de la calidad química del agua están dentro de los límites deseables normados; características importantes que afectan la potabilidad del agua como hierro, magnesio están dentro de los rangos. Otro parámetro importante es el pH que está en los rangos idóneos para garantizar la eficiencia en una posible desinfección con cloro.

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Parámetros indicadores de contaminación como el DBO, DQO, el grupo del elemento nitrógeno, están dentro de lo normado.

Los resultados de las características microbiológicas se muestran en el cuadro 3.6.

Tabla 3.6. Resultados de las muestra de agua de fuente, calidad microbiológica.

Parámetro

s U

Resultados Límite deseable Límite Max. Permisible Norma Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Gérmenes totales UFC/ 100mL

12 11 11 Ausencia 30 INEN

Coliformes totales

NMP/100 mL

60 56 50 - 3000 TULAS

Coliformes fecales

NMP/100 mL

0 0 0 - 600 TULAS

Hongos y levaduras

UFC/ mL

0 0 0 0 0 IEOS

Dentro de estas características se puede apreciar grupos indicadores de contaminación, en el caso de las coliformes totales y gérmenes totales existe un valor que se encuentra dentro de los rangos máximos permisibles normados. Dichos valores según la Norma Ex IEOS solo exige métodos convencionales de tratamiento.

Globalmente los resultados obtenidos del agua que se va a abastecer el sistema de agua potable del barrio Guanchilaca, cumplen con los parámetros físicos, químicos y microbiológicos. Existen valores apreciables de contaminación bacteriológica debido a que la fuente y la microcuenca no tienen protección adecuada, lo cual se mejorará con lo expuesto en la recomendación del tema de Calidad Sanitaria de la Fuente del presente proyecto.