La Universidad Católica de Loja
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
TESIS PREVIO A LA OBTENCIÓN
DEL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL
AUTORA
:
Jenny Mirian Erique Sigcho
DIRECTORA:
Ing. Carmen Mireya Lapo Pauta
LOJA – ECUADOR 2012
ESTUDIO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE
AGUA POTABLE PARA LA COMUNIDAD
DE ILLACA DEL CANTON GONZANAMA,
Mireya Lapo Pauta,
DOCENTE DE LA UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA Y
DIRECTORA DE TESIS;
C E R T I F I C A:
Haber revisado y dirigido la tesis sobre el
tema: “ESTUDIO Y DISEÑO DEL SISTEMA
DE AGUA POTABLE PARA LA COMUNIDAD DE ILLACA DEL CANTÓN
GONZANAMÁ, PROVINCIA DE LOJA”, que
fue elaborada por la Sra. Jenny Mirian Erique Sigcho, bajo mi dirección, habiendo cumplido con los requisitos metodológicos, teóricos, prácticos, laboratorio y de investigación.
Después de la revisión, análisis y corrección respectiva, autorizo su presentación para la defensa y sustentación del proyecto de tesis.
Loja, marzo de 2012
____________________________
Ing. Carmen Mireya Lapo Pauta.
DIRECTORA DE TESIS
A U T O R Í A
Las ideas y conceptos, así como el tratamiento formal y científico de la metodología de la investigación contemplados
en la tesis sobre “ESTUDIO Y DISEÑO DEL
SISTEMA DE AGUA POTABLE PARA LA COMUNIDAD DE ILLACA DEL CANTÓN GONZANAMÁ, PROVINCIA DE LOJA”,
previa a la obtención del grado de Ingeniero Civil de la Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad Técnica Particular de Loja, son de exclusiva responsabilidad de la autora.
______________________________
Jenny Mirian Erique Sigcho.
CESIÓN DE DERECHOS
Yo, Jenny Mirian Erique Sigcho, declaro ser autora del presente trabajo y eximo expresamente a la Universidad Técnica Particular de Loja y a sus representantes legales de posibles reclamos o acciones legales.
Adicionalmente declaro conocer y aceptar la disposición del Art. 67 del Estatuto Orgánico de la Universidad Técnica Particular de Loja que su parte pertinente textualmente dice: “Forman parte del 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 el apoyo financiero, académico o institucional (operativo) de la universidad”.
______________________________
Jenny Mirian Erique Sigcho.
AGRADECIMIENTO
Deseo expresar mi más sincero agradecimiento por el apoyo brindado:
A La Universidad Técnica Particular de Loja, Escuela de Ingeniería Civil, a sus dignas autoridades administrativas y académicas, quienes han permitido que me forme tanto en el ámbito intelectual como espiritual y personal para poder llegar a ser una profesional de ayuda a la sociedad.
A la Ing. Mireya Lapo Pauta, quién aportó con sus valiosos conocimientos para que la presente investigación se culmine de forma exitosa.
Al Municipio de Gonzanamá y la comunidad de Illaca, por su colaboración y por las facilidades prestadas para la realización del
presente trabajo investigativo.
.
LA AUTORA
DEDICATORIA
Con todo mi cariño, el presente trabajo lo dedico especialmente a mis queridos padres Pedro y Elvia, quienes me han guiado y apoyado con sabiduría, esfuerzo y dedicación durante todo el transcurso de mi carrera; a mis Hermanos, por su apoyo, amor y comprensión.
A mi amado esposo César quién ha sido mi apoyo y siempre ha estado a mi lado para animarme y seguir adelante, a mis queridos hijos Myriam, Diana y Andrés que son la inspiración de mi vida; a todos y cada uno de ustedes muchas gracias por formar parte de mi vida y contribuir para este logro, los amo.
Jenny Mirian
CONTENIDO
Certificación………. i
Autoría………. ii
Cesión de derechos de tesis………... iii
Agradecimiento……….. iv
Dedicatoria……….. v
Índice……… vi
CAPÍTULO 1: INFORMACIÓN GENERAL
1. Objetivos………... 1.1.1. General……….………….. 1.1.2. Específicos………..……….. 1.2. Introducción……….…….. 1.3. Antecedentes……….. 1.4. Justificación………... 1 1 1 1 2 3
CAPÍTULO 2: ESTUDIOS PRELIMINARES
2.1. Ubicación del proyecto………. 2.2. Vías de acceso……….. 2.3. Descripción de la comunidad……….. 2.3.1. Clima……….. 2.3.2. Topografía de la zona………. 2.4. Información geográfica e hídrica………...
2.4.1. Información geográfica……… 2.4.2. Información hídrica………..…… 2.5. Aspectos socioeconómicos………... 2.5.1. Nivel cultural………. 2.5.2. Agricultura y ganadería………... 2.5.3. Destino de la producción………... 2.5.4. Tenencia y distribución de la tierra……… 2.6. Infraestructura básica………... 2.6.1. Vías de comunicación………... 2.6.2. Alumbrado eléctrico………... 2.6.3. Aspectos urbanísticos………. 2.7. Estado sanitario actual………. 2.7.1. Servicios sanitarios existentes………... 2.7.2. Salud……….. 2.8. Organización comunitaria……… 2.9. Justificación del proyecto………. 2.9.1. Evaluación del sistema de agua existente………... 2.9.2. Conclusiones sobre la evaluación del sistema existente……….. 2.9.3. Aprobación de la alternativa de la opción técnica………..
4 5 5 5 5 5 5 5 6 6 7 7 7 7 7 7 8 8 8 9 9 9 10 11 12
CAPÍTULO 3: BASES DE DISEÑO
3.1. Período de diseño………. 3.2. Población de diseño………. 3.2.1. Población actual……….. 3.2.2. Población futura de diseño………. 3.3. Selección del nivel de servicio………
3.5.1. Caudal medio (Qm)……… ………… 3.5.2. Caudal máximo diario (QMD)……… ……… 3.5.3. Caudal máximo horario (QMH)……… ………. 3.6. Caudales de diseño……….. 3.7. Volumen de almacenamiento………..
19 19 20 20 21
CAPÍTULO 4: DISEÑO DE LAS UNIDADES DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE
4.1. Trabajos topográficos………... 4.2. Estudio de suelos……….. 4.3. Trabajos de gabinete………
4.3.1. Diseño de los componentes del sistema de agua potable……… 4.3.1.1. Fuente de abastecimiento……….. 4.3.1.2. Selección del método de tratamiento……… 4.3.1.3. Captación………... 4.3.1.4. Desarenador………. 4.3.1.5. Filtro grueso dinámico………. 4.3.1.6. Sistema de filtración lenta descendente………... 4.3.1.7. Sistema de desinfección………. 4.3.1.7.1 Primera alternativa de desinfección………. 4.3.1.7.2 Segunda alternativa de desinfección……… 4.3.1.8. Reservas……… 4.3.1.9. Conexiones domiciliarias……… 4.4. Evaluación ambiental del proyecto………. 4.5. Presupuesto y cronograma del sistema de agua potable………..
22 22 23 23 24 30 32 39 49 55 60 61 65 69 76 76 80
CAPÍTULO 5: CÁLCULO HIDRÁULICO DE LAS REDES
5.1. Red de conducción……… 5.2. Red de distribución……… 5.3. Perfil hidráulico………...
82 90 93
CAPÍTULO 6: ESPECIFICACIONES TÉCNICAS PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE... 94
CAPÍTULO 7: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CAPÍTULO 4: DISEÑO DE LAS UNIDADES DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE
Tabla # 1 Porcentaje de humedad del suelo………….………... Tabla # 2 Esfuerzo máximo y cohesión del suelo.………. Tabla # 3 Aforo en época de estiaje…….……….. Tabla # 4 Aforo en época de invernal..………...
23 23 25 25
CAPÍTULO 5: CÁLCULO HIDRÁULICO DE LAS REDES
Tabla # 5 Resumen de diámetros en conducción….………...………. 90
ÍNDICE DE CUADROS
CAPÍTULO 3: BASES DE DISEÑO
Cuadro # 1 Métodos para el cálculo de la población futura………... Cuadro # 2 Índice de crecimiento………... Cuadro # 3 Niveles de servicio para sistemas de abastecimiento de agua, disposición de excretas y residuos líquidos……….………... Cuadro # 4 Dotaciones de agua para los diferentes niveles de servicio..………... Cuadro # 5 Factor fugas………...………...
14 15 17 18 19
CAPÍTULO 4: DISEÑO DE LAS UNIDADES DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE
Cuadro # 6 Resumen de las fuentes de abastecimiento…….………... Cuadro # 7 Cuadro comparativo de resultados del análisis de agua………... Cuadro # 8 Calidad bacteriológica del agua…….…….………... Cuadro # 9 Tratamientos probables………...………... Cuadro # 10 Cuadro comparativo entre sistemas de desinfección...………
24 29 31 31 68
CAPÍTULO 5: CÁLCULO HIDRÁULICO DE LAS REDES
Cuadro # 11 Cuadro de valores del coeficiente K en pérdidas por accesorios……... Cuadro # 12 Cuadro de valores del módulo de Young para las conducciones…... Cuadro # 13 Cuadro de resumen de obras de arte…..………...………. Cuadro # 14 Cuadro de resumen del diseño hidráulico…………...………
Cuadro # 15 Ancho de las zanjas según el diámetro de la tubería….………..……… Cuadro # 16 Solucional 1%...………
105 111
ÍNDICE DE GRÁFICOS
CAPÍTULO 2: ESTUDIOS PRELIMINARES
Gráfico Nº 1 Índice del analfabetismo de la población..……… ……….. Gráfico Nº 2 Eliminación de excretas………...……… Gráfico Nº 3 Incidencia de enfermedades por familia...……… ……….. Gráfico Nº 4 Abastecimiento de agua en la población..……… ………...
6 8 9 11
CAPÍTULO 4: DISEÑO DE LAS UNIDADES DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE
Gráfico Nº 5 Equipo clorid L-30………. Gráfico Nº 6 Tabletas de provichlor..……… ……… Gráfico Nº 7 Forma de instalación de provichlor tab...……… ………
63 65 67
ÍNDICE DE ANEXOS
Anexo 1: Encuestas
Anexo 2: Cálculo de la población futura (Spectrum) Anexo 3: Bases de diseño
Anexo 4: Libreta topográfica Anexo 5: Estudios de suelos Anexo 6: Adjudicación del agua Anexo 7: Análisis del agua Anexo 8: Diseño captación Anexo 9: Diseño del desarenador Anexo 10: Diseño hidráulico
Anexo 11: Diseño del filtro grueso dinámico Anexo 12: Diseño del filtro lento de arena
Anexo 13: Cálculo de la dosis de hipoclorito de sodio Anexo 13a: Cálculo de la dosis de cloro provichlor Anexo 14: Tanque de reserva
Anexo 15: Matriz de Leopold
Anexo 16: Presupuesto con hipoclorador Anexo 16a: Presupuesto con provichlor tab Anexo 17: Cronograma de actividades Anexo 18: Análisis tarifario con hipoclorador Anexo 18a: Análisis tarifario con provichlor tab Anexo 19: Análisis financiero con hipoclorador Anexo 19a: Análisis financiero con provichlor tab
Planimetría- red distribución ramal PI22-PM17………... Planimetría- red distribución ramal PE7-PR8...……… ……… Planimetría- red conducción principal………... Planimetría- red distribución ramal PI22-PJ11………... Perfil- red conducción PI0-PI13……… Perfil- red conducción PI4-PI22……… Perfil- red distribución PI22-PM17………... Perfil- red distribución PI22-PE9……….. Perfil- red distribución PE7-PR6………... Perfil- red distribución PE7-PN18………... Perfil- red distribución PI22-PJ11………... Captación……….. Desarenador………. Filtro grueso dinámico……… Filtros lento de arena………... Desinfección hipoclorador………... Desinfección provichlor ………. Tanque de reserva………... Planta de tratamiento hipoclorador...……… ………... Planta de tratamiento provichlor ………... Obras de arte………...
Escuela de Ingeniería Civil, Universidad Técnica Particular de Loja
e-mail: [email protected]
JENNY MIRIAN ERIQUE SIGCHO
AUTOR
ING. CARMEN MIREYA LAPO PAUTA
DIRECTORA DE TESIS
LOJA – ECUADOR, ABRIL DEL 2012
RESUMEN
:
Este proyecto tiene como objetivo primordial la realización del estudio y diseño del sistema de agua potable para la comunidad de “Illaca”, buscando las mejores alternativas económicas para los habitantes de la comunidad tanto en lo que se refiere a tarifas como en el presupuesto total de la obra en la etapa de construcción, garantizando así un nivel de vida de mayor calidad.Se ha realizado el diseño hidráulico de las redes de conducción y distribución utilizando la fórmula de Darcy-Weisback para el cálculo de las pérdidas de carga; así como los diseños de cada unidad que componen el sistema como: captación, desarenador, planta de tratamiento y distribución. Para la desinfección del agua se han considerado dos alternativas: la primera que se utiliza más comúnmente en nuestro medio mediante hipoclorador y la segunda que es una alternativa relativamente nueva pero que ya se está utilizando en Ecuador es por medio de tabletas de cloro, encontrando que es económicamente rentable la desinfección mediante tabletas de cloro. Además se incluye el análisis financiero, de Impacto ambiental y las especificaciones técnicas de construcción.
PALABRAS CLAVE
:
Diseño, redes, tratamiento, desinfección.ABSTRACT: This project has as primordial objective the realization of the study and design of the system of drinkable water for the community of " Illaca ", looking for alternative economic for the inhabitants of the community so much in what refers to rates and I eat in the total budget of the work in the construction stage, guaranteeing this way a level of life of more quality.
KEY WORDS: I design, nets, treatment, disinfection
1. INTRODUCCIÓN
La falta de buenos sistemas de agua potable, ha determinado que los habitantes de pequeñas ciudades y caseríos como es el caso de Illaca, de la parroquia Nambacola, cantón Gonzanamá, este expuesto a enfermedades como el cólera, la fiebre tifoidea, malestares intestinales y otras infecciones externas que son transmitidas por el agua en las comunidades que en su mayoría carecen de tratamiento del agua que están consumiendo.
Para contrarrestar estos problemas y además elevar la calidad de vida de los habitantes de la comunidad de Illaca, se realizó los respectivos estudios y diseños del sistema de agua potable buscando alternativas relativamente económicas pero no menos eficientes.
A pesar del adelanto cultural de los pueblos y de las medidas preventivas de la ciencia médica, aún es frecuente la aparición de focos contaminantes de enfermedades, cuyo origen es exclusivo de la deficiente calidad de agua para el consumo humano y la inadecuada eliminación de las aguas servidas, para lo cual todo sistema de agua potable debe poseer las correctas instalaciones para la provisión de agua potable requerida y se evite el desperdicio de la misma.
2. MATERIALES Y MÉTODOS
Nambacola, es una de las cuatro parroquias rurales del cantón Gonzanamá, tiene aproximadamente
unos 310 km2, la cual está ubicada a unos 26 km de la ciudad de Catamayo por la vía que conduce a Cariamanga y luego a Macará.
A esta parroquia pertenece la comunidad de Illaca, en la cual se realizará el presente estudio. Ésta se encuentra ubicada en las coordenadas geográficas:
Coordenada Este 17M0671758 Coordenada Norte 9546550
Fuente: Carta topográfica del IGM serie J721, edición 3- Nambacola
ESTUDIO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE
En el presente estudio se siguió los lineamientos de la normativa del Código Ecuatoriano para el diseño de la construcción de Obras Sanitarias, norma CO 10.7-601.
y del suelo.
De los estudios realizados se determinó la selección del método de tratamiento adecuado, para posteriormente diseñar la planta de tratamiento y su distribución final.
1.- Estudio socio-económico.- Se realizó encuestas aplicadas a la zona de estudio, obteniéndose resultados de cobertura de servicios básicos (agua potable, alcantarillado, energía eléctrica, centro de salud, escuelas), actividades económicas de la población, existencia de microempresas, eliminación de aguas,
disposición de desechos sólidos. Con estos datos se pudo conocer las costumbres de la población con respecto al uso del agua y las enfermedades de origen hídrico debido al agua que actualmente consumen.
2.- Topografía de la zona.- Consistió en el levantamiento topográfico del sitio de captación existente (para efectos de evaluación). Levantamiento de la línea de conducción. Levantamiento de la zona poblada (redes de distribución). Levantamiento detallado de todas las viviendas que serán servidas por el Proyecto. Referenciación de sitios de importancia para las nuevas obras.
Una vez concluido el trabajo de campo, se procesaron los datos obtenidos y se hizo la comprobación en sitio para luego realizar los planos del proyecto.
3.- Estudio de suelos.- Con la
realización del estudio de suelos se pudo determinar los diversos elementos y formaciones de que están constituidos los suelos de la zona del proyecto. Para establecer las características de los tipos de suelo en
el sitio de la planta de tratamiento para su respectivo análisis en laboratorio, logrando establecer el tipo de suelo, su textura y capacidad portante.
4.- Análisis de la calidad del
agua.-Mediante este proceso se pudo conocer la composición físico-química y bacteriológica del agua a través de la toma de muestras en la captación, y su respectivo análisis en laboratorio con un total de dos muestreos, en Diciembre del 2010 y en marzo de 2011. Llegando a determinar que la fuente cumple con las normas vigentes para la calidad de agua cruda tanto en el aspecto físico-químico como bacteriológico.
5.- Selección del método de tratamiento.- En base a la norma utilizada y a los análisis del agua, para el presente proyecto se propone un proceso de desinfección del agua. Realizando por consiguiente el diseño de cada una de las unidades.
6.- Estudio de impacto ambiental.- La construcción del sistema de agua potable conlleva al estudio de impacto ambiental, identificando así las acciones y los factores ambientales que se ven afectados ya sea en forma positiva o negativa en las diferentes etapas del proyecto, a través de una evaluación de la magnitud e importancia de las mismas utilizando la matriz de Leopold.
3. RESULTADOS OBTENIDOS
que las muestras analizadas no cumplen con los requerimientos de la Norma, lo que nos indica que existe contaminación orgánica de la fuente debida probablemente a que la fuente no está protegida y a labores de pastoreo y actividades humanas en el área circundante. Para combatir esta contaminación se realizó un proceso de desinfección para llegar a los niveles de los parámetros proporcionados por la norma.
- El suelo se clasificó como arena arcillosa, suelo excelente a bueno
- Para el diseño se tomó en cuenta dos alternativas de desinfección: con hipoclorador y con tabletas de cloro, siendo la más económica la desinfección con tabletas de cloro
- El diseño del sistema de agua potable consta de: captación, desarenador, filtración gruesa, filtración lenta descendente, desinfección y almacenamiento; redes de conducción y distribución.
El detalle de todos los resultados los podrá encontrar en el documento completo de tesis.
4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
La implementación de un sistema adecuado de agua potable contribuirá a satisfacer las necesidades de crecimiento y salubridad de los
la falta de agua potable muy costosos para la comunidad.
El suelo existente en la captación es roca, en cuanto a la planta de tratamiento los resultados obtenidos son: humedad (5.72%), esfuerzo máximo (7.25kg/m2), por lo que se clasifica como un suelo arena-arcillosa con características de bueno a excelente; por lo que se concluye que la carga máxima transmitida al terreno con la construcción de las unidades del sistema, es menor a la carga máxima que soporta el terreno, concluyendo así que se puede realizar la construcción sobre estos terrenos.
Según la norma técnica ecuatoriana NTE INEN 1108 (requisitos del agua potable), de acuerdo a los resultados del análisis físico-químico y bacteriológico, podemos señalar que las muestras analizadas no cumplen con los requerimientos de la Norma en cuanto al análisis bacteriológico de gérmenes totales ya que en la primera muestra tenemos 48 mg/l y en la segunda muestra 63mg/l, siendo el límite permisible 30 mg/l, lo que nos indica que existe contaminación orgánica de la fuente debida a que la fuente no está protegida. Para garantizar la potabilidad del agua se incorporó un sistema desinfección que retendrá la turbiedad hasta en 140g/m3 y la calidad bacteriológica del agua mejorará entre 60 y 99.9%.
con hipoclorador a $1.7 con tabletas de cloro, en lo que se refiere al consumo de cloro se necesitan 1.75l/día de hipoclorito de sodio además del tanque de 250 l para que funcionen con el equipo Clorid L-30, en la otra alternativa de tabletas de cloro se necesitan 24g/día.
Se recomienda seguir estrictamente todos los detalles y especificaciones que se encuentran en los planos y memoria técnica.
Brindar el mantenimiento necesario al proyecto de agua potable para que su período de vida útil, cumpla.
Es necesario la coordinación del municipio con la comunidad para proteger la y evitar la contaminación orgánica de la fuente debida a labores de pastoreo y/o actividades humanas para evitar que se deteriore la calidad del agua captada.
5. REFERENCIAS
1. Código Ecuatoriano para el diseño de construcción de obras sanitarias MDGIF-MIDUVI, (2010), Norma CO 10.7-602, Sistemas de Abastecimiento de agua potable, disposición de excretas y residuos líquidos en el área rural.
2. Directrices de OMS para la calidad del agua potable. Agua es salud ORG, Recuperado en Febrero del 2011. http://www.aguaessalud.com/ag
ua2.htm
Mecánica de Suelos. Tomo 1. Edición. Decimoséptima. Editorial: LIMUSA- Noriega.
Tercera reimpresión 1996. Impreso en México, D.F.
4. Guía para el diseño de
desarenadores y sedimentadores, Cap. III,
OPS/CEPIS, Lima2005. Recuperado en Abril 2011. Pág.
Web. http://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacg/guialcalde/2sas/
d23/035_diseño de desarenadores y sedimentadores/
5. Guía para el diseño de sistemas de filtración en múltiples etapas Cap. V, OPS/CEPIS, Lima2005. Recuperado en Marzo 2011. Pág. Web.
http://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacg/guialcalde/2sas/ d23/029_Dise%C3%B1o_trata miento_Filtracion_ME/Dise%C 3%B1o_tratamiento_Filtraci%C 3%B3n_ME.pdf
6. Guía para el diseño y construcción de captación de manantiales, Cap. III, OPS/CEPIS, Lima2004. Recuperado en Abril 2011. Pág.
Web: http://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacg/guialcalde/2sas/ d23/017_roger_dise%C3%B1oc aptacionmanantiales/captacion_ manantiales.pdf
7. Guía de diseño para líneas de conducción e Impulsión de sistemas de abastecimiento de Agua rural OPS/CEPIS, Lima 2004. Recuperado de la pág. Web:
8. Hipoclorito de calcio e hipoclorito de sodio, ToxFAQs™, (Calcium Hypochlorite/Sodium
Hypochlorite, Public. Atlanta, Abril 2002, Recuperado en Mayo 2011 en la pág. Web: http://www.atsdr.cdc.gov/es/tox faqs/es_tfacts184.html
9. Ingeniería Sanitaria UTN-FRRO, Características del agua potable, unidad 3, (2005). Ing. Jorge Orellana, Recuperado en
Mayo 2011. http://www.frro.utn.edu.ar/repos itorio/catedras/civil/ing_sanitari a/Ingenieria_Sanitaria_A4_Capi tulo_03_Caracteristicas_del_Ag ua_Potable.pdf
10.La matriz de Leopold para la evaluación del impacto ambiental, Dr. Víctor M. Ponce. Recuperado en Diciembre 2011. En la pág. Web: http://ponce.sdsu.edu/la_matriz
_de_leopold.html
11.METCALF & EDDY, INC. Ingeniería de aguas residuales. Mc Graw Hill. 3ª Edición (1995)
12.Normas y Bases de Diseño del Programa Praguas, Guía de Opciones Técnicas del Programa Praguas,
requisitos(2003)
14.Normas para estudio y diseño de sistemas de agua potable y disposición de aguas residuales para poblaciones mayores a 1000 habitantes, (1993), MIDUVI, Subsecretaría de Saneamiento Ambiental.
15.Presentación de Provitab- Austroriego. Agosto 2011
16.Provichlor. (2011). Provin Internacional, SA.DE.C.V. Recuperado en Junio 2011 de la
pág. Web: http://ruequim.com/provichlorgr
an.pdf
17.Tecnología en Breve, Filtración lenta con arena, Published by The National Environmental Services Center at West Virginia University, (2009). Recuperado en Abril 2011 de la
CAPÍTULO I
1. INFORMACIÓN GENERAL:
1.1 OBJETIVOS:
1.1.1. General:
Realizar el estudio y diseño del sistema de agua potable para la comunidad de “Illaca” perteneciente al Cantón Gonzanamá de la Provincia de Loja.
1.1.2. Específicos:
Obtener los datos existentes en la zona de estudio, aplicar a proyectos reales los conocimientos hidráulicos y estructurales aprendidos en la facultad.
Obtener la información de las necesidades existentes en la comunidad de Illaca del cantón Gonzanamá por medio de visitas periódicas, para tratar de dar soluciones eficaces y adecuadas a las necesidades de la población.
Determinar la calidad de agua de la fuente
Descripción de los problemas sanitarios relacionados con la falta de agua potable
Calcular, diseñar y dibujar el sistema de agua potable
Realizar el presupuesto total de la obra.
1.2 INTRODUCCION:
El gobierno Local del cantón Gonzanamá, en convenio con la Universidad Técnica Particular de Loja, como uno de sus fines principales tiene el de brindar mejores condiciones de vida a todos los habitantes de su jurisdicción es por eso que busca realizar acciones que pueden conseguir este fin.
El diseño, financiamiento, construcción y operación de los sistemas de agua potable, son labores difíciles de realizar. Por su naturaleza misma, cada proyecto de sistema de agua potable debe ser concebido en forma particular para cada comunidad, su ejecución requiere decisión pública, así como materiales, equipo y apoyo tecnológico que sólo puede suministrarse completamente dentro la organización de una estructura gubernamental, depende de información demográfica, hidrológica, geodésica y geológica que se pueda tener al alcance, así como encuestas SOCIO‐ECONOMICAS.
que al momento el hombre intenta solucionar, uno de estos problemas es la falta de agua potable y disposición de residuos líquidos que ha deteriorado la calidad de vida de nuestras poblaciones marginales de nuestro país.
A este fenómeno se suma la falta de control de la tala de bosques en nuestras montañas que ha causado una marcada disminución de fuentes de aguas superficiales y subterráneas.
La falta de buenos sistemas de agua potable, ha determinado que los habitantes de las pequeñas ciudades y caseríos como es el caso de la comunidad de Illaca, este expuesto a enfermedades como el cólera, la fiebre tifoidea, malestares intestinales y otras infecciones externas que son transmitidas por el agua en las comunidades que en su mayoría carecen de tratamiento del agua que están consumiendo.
Para contrarrestar estos problemas y además elevar la calidad de vida de los habitantes de la comunidad de Illaca, se está realizando los respectivos estudios y diseños del sistema de agua potable.
El proyecto se enmarca dentro de las siguientes etapas:
A. Verificación de la demanda y viabilidad social y técnica.
B. Diseños Integrales (estudios de ingeniería, ambientales, sociales).
Cabe señalar que el levantamiento de información de campo (diagnóstico, línea de base, recorrido y evaluación), así como las decisiones en torno al proyecto ha sido adoptado con la participación de los usuarios.
A pesar del adelanto cultural de los pueblos y de las medidas preventivas de la ciencia médica, aún es frecuente la aparición de focos contaminantes de enfermedades, cuyo origen es exclusivo de la deficiente calidad de agua para el consumo humano y la inadecuada eliminación de las aguas servidas, para lo cual todo sistema de agua potable debe poseer las correctas instalaciones para la provisión de agua potable requerida y se evite el desperdicio de la misma.
Se presenta el informe correspondiente a los trabajos de ingeniería y ambientales (diseño del sistema de agua potable).
1.3 ANTECEDENTES:
En el presente estudio se halla descrito el proyecto de factibilidad de las diferentes partes del sistema de agua potable.
La comunidad cuenta con un sistema de agua entubada, que no sirve a toda la comunidad sino solamente a un 15 % de ésta, este sistema de agua entubada no tiene ningún tratamiento, por lo que se está consumiendo un líquido de mala calidad.
El objetivo de estos estudios es el de solucionar el problema de la comunidad de Illaca, en lo relativo al agua potable, por los 20 próximos años de tal manera que el nuevo caudal ofrecido será con una calidad acorde con las exigencias de la ingeniería sanitaria en vigencia, consiguiendo que los usuarios reciban este servicio con la mayor calidad y satisfacción.
Con el presente estudio se dotará a la comunidad de la información necesaria e indispensable que servirá de guía para la toma de decisiones con respecto a la selección de la opción técnica y niveles de servicios más convenientes de acuerdo a sus necesidades, tanto en la etapa de estudios o pre inversión como en la de construcción o inversión.
1.4. JUSTIFICACIÓN:
Debido a la gran demanda del servicio existente en la Comunidad y en consideración de que el sistema actual no cubre las necesidades actuales peor aún las futuras de la población, se justifica la implementación del Sistema de Agua Potable, con ello se conseguirá mejorar las condiciones de salud de sus pobladores y por ende propender a la elevación del nivel de vida del sector.
CAPÍTULO II
2. ESTUDIOS PRELIMINARES.
2.1. UBICACIÓN DEL PROYECTO:
Fuente: Carta topográfica del IGM serie J721, edición 3- Nambacola
En el centro de la provincia y a pocos kilómetros de la ciudad de Loja, en las faldas del cerro Colambo se ubica la ciudad de Santo Domingo de Gonzanamá; uno de los dieciséis cantones que integran la unidad geopolítica de la provincia de Loja, está ubicada al suroeste del cantón, a 83 Km. de la ciudad de Loja.
Nambacola, es una de las cuatro parroquias rurales del cantón Gonzanamá, tiene aproximadamente unos 310 km2, la cual está ubicada a unos 26 km de la ciudad de Catamayo por la vía que conduce a Cariamanga y luego a Macará. 1
A esta parroquia pertenece la comunidad de Illaca, en la cual se realizará el presente estudio. Ésta se encuentra ubicada en las coordenadas geográficas:
Coordenada Este 17M0671758 Coordenada Norte 9546550
1 Resumido del fascículo “Conoce a Gonzanamá” recopilado por el departamento de turismo del
Concejo Provincial de Loja, Pág. Web: http://www.vivaloja.com/content/view/518/243/
2.2. VÍAS DE ACCESO:
Para llegar al sitio de proyecto, desde la ciudad de Loja se sigue la vía que conduce a Catamayo, y luego a unos 26 km se toma un desvío carrozable de la panamericana sur que conduce a la ciudad de Gonzanamá, conocido como la Y para llegar a la población de Nambacola, se sigue luego una carretera a unos 15 km aproximadamente para llegar a la comunidad de Illaca.
Las vías de acceso son regulares, asfaltadas hasta Nambacola, y luego para llegar a Illaca es solamente carretera de verano no permitiendo la circulación en la época invernal del año.
2.3. DESCRIPCIÓN DE LA COMUNIDAD:
2.3.1. CLIMA:
El tipo de clima se clasifica como templado, variando a frío por estar ubicada en una zona montañosa, es húmedo con una temperatura media de 16° C.
2.3.2. TOPOGRAFÍA DE LA ZONA:
La zona de proyecto presenta una topografía irregular con pendiente moderada
2.4. INFORMACIÓN GEOGRÁFICA E HÍDRICA:
2.4.1. INFORMACIÓN GEOGRÁFICA:
La localidad en estudio se halla ubicada al Nor‐Este de la ciudad de Nambacola, a una altitud promedio de 1700 m.s.n.m. Las coordenadas relativas al sitio de ubicación de la parte central de la comunidad son:
Coordenada Este 17M0671758 Coordenada Norte 9546550
La obra de toma se encuentra ubicada en las coordenadas E 170670476; N 9545274 y la planta de tratamiento en las coordenadas E 0671193; N 9545555
2.4.2. INFORMACIÓN HÍDRICA:
2.5. ASPECTOS SOCIO-ECONÓMICOS:
De las encuestas y formatos aplicados para el reconocimiento básico de la comunidad (ver anexos), para el presente estudio se ha determinado que existe un total de 88 habitantes. Además posee una población estudiantil total de 22 habitantes.
De los documentos señalados determinamos los siguientes datos relativos a la distribución de la población económicamente activa se asume que el ingreso promedio familiar mensual está en $ 50.00 dólares mensuales, lo cual les alcanza para cubrir las necesidades básicas de alimentación.
Los principales productos agrícolas que se cultivan en la zona son: maíz, tomate, frejol, yuca y frutas de la zona (naranja, limón). Existe cierta presencia de pastizales lo que hace posible la crianza de ganado vacuno y porcino en menor cantidad.
2.5.1. NIVEL CULTURAL:
La población en estudio se encuentra ubicada en zonas subdesarrolladas, sus habitantes hablan el idioma castellano y su raza mestiza, además no cuentan al momento con ninguna autoridad política y religiosa.
En lo educacional, toda la niñez asiste a la escuela del sector, que en la actualidad cuenta con veinte y dos estudiantes.
El nivel cultural de acuerdo a la encuesta socio‐económica realizada existe poco índice de analfabetismo de la población, que llega al 8.05 %. La mayoría de viviendas son de adobe y cubierta de teja; la escuela es de dos tipos de construcción: de hormigón armado con cubierta de fibrocemento y de adobe con cubierta de teja.
Gráfico Nº 1: Índice de Analfabetismo de la población, tomado de encuestas realizadas por la autora
2.5.2. AGRICULTURA Y GANADERÍA:
En cuanto a su producción, por ser zona agrícola, se cultiva en tiempo de invierno una gran variedad de productos como fréjol, yuca, maíz, tomate, etc. y en menor cantidad frutas cítricas como: limón agrio, limón dulce, naranja, etc. En cuanto a la actividad ganadera la principal es la crianza de ganado vacuno, y porcino, actividades que utilizan para su propio consumo y para ocupar su tiempo en épocas de verano. En cuanto a los ingresos económicos que posee la población la mayor parte provienen de la agricultura y ganadería.
2.5.3. DESTINO DE LA PRODUCCIÓN:
Una parte de la producción es para su propio consumo, comercializando en poca escala sus productos de ganadería y en mayor escala los productos agropecuarios en el mercado de la Provincia de Loja.
2.5.4. TENENCIA Y DISTRIBUCIÓN DE LA TIERRA:
Los terrenos del perímetro se encuentran en manos de las mismas personas que habitan en esos lugares, distribuidas en pequeñas parcelas.
2.6. INFRAESTRUCTURA BÁSICA:
2.6.1. VÍAS DE COMUNICACIÓN:
Para llegar al sitio de proyecto, desde la ciudad de Loja se sigue la vía que conduce a Catamayo, y luego a unos 26 km se toma un desvío carrozable de la panamericana sur que conduce a la ciudad de Gonzanamá, conocido como la Y para llegar a la población de Nambacola, se sigue luego una carretera a unos 15 km aproximadamente para llegar a la comunidad de Illaca.
Las vías de acceso son regulares, asfaltadas hasta Nambacola, y luego para llegar a Illaca es solamente carretera de verano no permitiendo la circulación en la época invernal del año.
2.6.2. ALUMBRADO ELÉCTRICO:
2.6.3. ASPECTOS URBANÍSTICOS:
Las viviendas son dispersas, notándose una cierta concentración en la zona cercana a la escuela. Las viviendas en la zona son generalmente de adobe con cubierta de teja y algunas otras son de tipo mixto estructura de madera con paredes de ladrillo enlucido.
2.7. ESTADO SANITARIO ACTUAL:
2.7.1. SERVICIOS SANITARIOS EXISTENTES:
Abastecimiento de Agua: La Comunidad dispone de un sistema de agua no tratada construido con el propio esfuerzo de los moradores. Este sistema se encuentra en malas condiciones de funcionamiento y sirve a un total de 13 usuarios.
Fotografía tomada por la autora
Disposición de Residuos Líquidos: En lo que se refiere a las aguas servidas cubre el 53% de la población con un sistema de letrinización construido por los mismos propietarios de las viviendas.
La eliminación de excretas se realiza descargando en los mismos solares sin ningún tipo de tratamiento, el barrio Illaca no cuenta con un sistema de alcantarillado sanitario.
Disposición de Residuos Sólidos: No existe ningún servicio de recolección de basuras. La gran mayoría de familias deposita la basura en los terrenos de cultivo y un reducido porcentaje entierra en hoyos excavados.
2.7.2. SALUD:
Las principales enfermedades que afectan a la población son: respiratorias (gripes), enfermedades parasitarias y diarreas, atacando especialmente a los niños.
Gráfico Nº 3: Incidencia de enfermedades por familia, tomado de encuestas realizadas por la autora
En cuanto a servicios de atención médica señalamos que no existe ningún puesto de salud. Cuando requieren atención médica acuden hasta el subcentro de salud de Nambacola y en casos más graves a Gonzanamá o Loja.
2.8. ORGANIZACIÓN COMUNITARIA:
En la comunidad existen las siguientes organizaciones:
Organizaciones No Formales (No Legalizadas):
• Comité de padres de familia. • Junta de agua del barrio
2.9. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO:
2.9.1. EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE AGUA EXISTENTE:
Existe un sistema de abastecimiento de agua no tratada, sin planta de tratamiento, ningún tipo de cloración, el mantenimiento de las redes lo realizan esporádicamente con mingas de la comunidad; el sistema fue construido por la misma comunidad con el apoyo de algunas instituciones. Este sistema está conformado de cinco partes:
Captación: Ubicada en el sitio de la vertiente de afloramiento vertical llamada Guangalos.
Fotografía tomada por la autora; Captación
Línea de Conducción: Conformada por tubería de polietileno de 1” de diámetro con una longitud aproximada de 1500 m, no dispone de accesorios ni válvulas de aire ni de desagüe. En algunos tramos esta red se encuentra superficial.
Fotografía tomada por la autora, Conducción
Fotografía tomada por la autora, Tanque de Reserva
Red de Distribución: Conformada por 4 ramales de tubería de polietileno de 1” con una longitud aproximada de 2000 m. En algunos tramos esta red se encuentra superficial.
Conexiones Domiciliarias: Se dispone de acometidas domiciliarias mediante tubería de polietileno de ½” sin medidor, por cuanto no pagan tarifa alguna.
La cobertura de este sistema alcanza al 11% de los habitantes con un total de 13 usuarios.Los demás moradores se abastecen de sus propios pozos o vertientes.
Gráfico Nº 4: Abastecimiento de agua en la población, tomado de encuestas realizadas por la autora
2.9.2 CONCLUSIONES SOBRE LA EVALUACIÓN DEL SISTEMA EXISTENTE:
El principal inconveniente del sistema actual es que no abastece a toda la población.
La obra de captación ha sido construida sin ningún criterio técnico y no dispone de accesorios que garanticen las labores de operación y mantenimiento. Además no posee ningún tipo de cerramiento o delimitación para protegerla de posibles contaminaciones.
Debido a la calidad de los materiales utilizados en la conducción y a que se ha cumplido la vida útil, ésta ha sufrido un considerable deterioro. Adicionalmente por la falta de válvulas de aire y de limpieza, su funcionamiento es deficiente.
La red de distribución presenta carencias en su funcionamiento debido a la falta de válvulas y accesorios de regulación.
El agua no recibe ningún tipo de tratamiento lo que va en deterioro de su calidad.
2.9.3. APROBACIÓN DE LA ALTERNATIVA DE LA OPCIÓN TÉCNICA:
La opción técnica que fue aprobada en una reunión general por la comunidad el día 18 de diciembre del 2010, en reunión presidida por el Sr Gilberto Cango, presidente de la junta de agua, se aprobó la opción técnica que se basa en la construcción de un nuevo sistema de agua que abastezca a todos los miembros de la comunidad de Illaca.
CAPÍTULO III
3. BASES DE DISEÑO:
3.1. PERÍODO DE DISEÑO:
El período de diseño debe estar sujeto a las características del proyecto, esto permite a las comunidades subir a niveles de servicio mayores en el futuro, adicionalmente tolera reducir el tamaño de las unidades a diseñar.
El periodo de diseño que se adoptará para un nuevo sistema de abastecimiento de agua potable en el área rural debe ser proyectado para que el sistema sea capaz de suministrar buen servicio a la comunidad durante un tiempo suficientemente largo con confiabilidad y economía.
El período de diseño depende de algunos factores, entre los cuales tenemos:
‐ Durabilidad o vida útil de materiales, insumos y equipos.
‐ Facilidades de construcción, ampliación o sustituciones.
‐ Crecimiento poblacional.
‐ Realidad social y económica de la comunidad.
Tomando en consideración estos parámetros y de acuerdo a la norma vigente, se establece un período de diseño de 20 años. (Código Ecuatoriano para el diseño de la construcción de Obras Sanitarias, normaCO 10.7-602, V parte, numeral 4.1)
Por lo tanto:
Período de diseño = 20 años
3.2. POBLACIÓN DE DISEÑO:
3.2.1. POBLACIÓN ACTUAL:
Para computar la población actual, se recomienda tomar un valor del 15% de la población estudiantil como población adicional. Por lo tanto, la población actual es igual a la población censada más el porcentaje indicado de la población estudiantil, la cuál es el número de estudiantes actuales que existen en la escuela del lugar.
Así tenemos:
Donde:
Pa = población actual, hab.
Pc = población censada (recuento), hab. Pe = población estudiantil, hab.
Reemplazando valores, obtenemos:
Pa = 91 hab. //
3.2.2. POBLACIÓN FUTURA DE DISEÑO:
El sistema debe tener la capacidad suficiente para el futuro crecimiento de la población, además tener la capacidad suficiente para un mayor uso del agua por persona como consecuencia de un mayor desarrollo. En el sector rural es particularmente difícil hacer una estimación de la población futura, ya que en ello inciden dos factores preponderantes: la migración y la falta de información.
[image:34.595.146.465.601.742.2]Según la normas, se considera que para el cálculo de la población futura se pueden aplicar tres métodos existentes (ver cuadro adjunto):
CUADRO #1
MÉTODOS PARA EL CÁLCULO DE LA POBLACIÓN FUTURA
TIPO DE CRECIMIENTO FÓRMULA
Aritmético
Geométrico
Exponencial
Donde:
Pf = población futura (hab) Po = población inicial (hab) i = tasa de crecimiento (%) t = período de tiempo (años)
Método Geométrico:
En función de las características (aspectos económicos, geopolíticos y sociales) que influyan en la comunidad se determinará la población futura, y la influencia de esta en el sistema a diseñarse. Para el cálculo de la población futura se realizará mediante el método de proyección geométrica, es el más adecuado para aplicarse en este tipo de comunidades (menores a 1000 hab) siendo también el recomendado por normas vigentes (Código Ecuatoriano para el diseño de la construcción de Obras Sanitarias, normaCO 10.7-602, V parte, numeral 4.2).2
La población futura de diseño se calculará en base a la fórmula geométrica recomendada por las normas, tomando en cuenta la población actual y de acuerdo al índice de crecimiento adoptado.
CUADRO #2
ÍNDICE DE CRECIMIENTO
REGIÓN GEOGRÁFICA r (%)
Sierra
Costa, Oriente y Galápagos 1.0 1.5
Fuente: Código Ecuatoriano para el diseño de la construcción de Obras Sanitarias, norma CO 10.7-602, Tabla 5.1, V parte
Se ha adoptado un índice de crecimiento de 1% recomendado por la norma para el sector de la sierra. La población futura así obtenida por el método de proyección geométrica es la siguiente:
Donde:
Pf = población futura o de diseño (hab) Pa = población actual (hab)
r = tasa de crecimiento poblacional (%) n = período de diseño (años)
Reemplazando valores obtenemos:
Pf = 111 hab. //
Spectrum 3:
Para la comprobación respectiva de este valor, en el presente estudio se ha realizado el cálculo de la población futura con el programa Spectrum 3 (Anexo 2). Del cual se obtuvo que la población futura para el año 2031 de:
Pf = 106 hab. //
Por lo antes expuesto, se trabajará con los datos obtenidos según la norma, que son 111 hab, ya que haciendo una comparación los resultados son mayores a los obtenidos con el programa Spectrum 3, y además la norma vigente en el código Ecuatoriano de la construcción nos indica que se debe trabajar estrictamente dentro de los lineamientos de ésta, por cuanto los proyectos que no se elaboren con las disposiciones ahí presentes no pueden ser aprobados por ninguna institución que otorgue créditos para la construcción de obras sanitarias, tanto a nivel nacional como a nivel internacional.3
3.3. SELECCIÓN DEL NIVEL DE SERVICIO:
Para seleccionar el nivel de servicio se ha tomado en cuenta algunos factores incidentes como son:
‐ Forma actual de abastecimiento.
‐ Disposición de excretas.
‐ Necesidades, preferencias y sugerencias de los pobladores.
Para realizar el diseño del presente estudio, según el código Ecuatoriano para el diseño de obras sanitarias, se deberá escoger el nivel del servicio de acuerdo a las posibilidades técnicas, usos previstos del agua, preferencias y capacidad económica de los usuarios; como consta en el siguiente cuadro:
CUADRO #3
NIVELES DE SERVICIO PARA SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA, DISPOSICIÓN DE EXCRETAS Y RESIDUOS LÍQUIDOS.
NIVEL SISTEMA DESCRIPCIÓN
0 AP EE
Sistemas individuales, Diseñar de acuerdo a las posibilidades técnicas, usos previstos del agua, preferencias y capacidad económica del usuario.
Ia AP EE
Grifos públicos.
Letrinas sin arrastre de agua. Ib AP
EE
Grifos públicos más unidades de agua para lavado de ropa y baño. Letrinas sin arrastre de agua.
IIa AP EE
Conexiones domiciliarias, con un grifo por casa. Letrinas con o sin arrastre de agua.
IIb AP ERL
Conexiones domiciliarias con más de un grifo por casa. Sistema de Alcantarillado Sanitario.
Simbología Utilizada: AP: Agua Potable
EE: Eliminación de Excretas
ERL: Eliminación de Residuos líquidos
Fuente: Código Ecuatoriano para el diseño de la construcción de Obras Sanitarias, norma CO 10.7-602, Tabla 5.2, V parte
El nivel elegido por la comunidad, concuerda con el Nivel de Servicio IIa dictado por la Norma CO 10.7-602, dada por el MIDUVI según el cuadro #3 (Normas 2005) el cual considera realizar la captación de aguas superficiales o subterráneas, tratamiento, conexiones domiciliarias con un grifo por casa.
3.4. USOS Y CONSUMO DE AGUA
Uno de los principales objetivos del proyecto, es el de mejorar el nivel de salud de los habitantes. Con mucha frecuencia, los suministros de agua no logran este propósito deseado, debido a la falta de información por parte de los habitantes de las comunidades con respecto al uso que se le dará al agua, realizando un uso diferente para el diseñado en el proyecto.
El clima, las costumbres, la disponibilidad de agua, el nivel de vida, calidad del agua, costo del servicio, son factores que influyen en la cantidad de agua necesaria para el consumo humano.
Generalmente, en las comunidades rurales, el agua se destina principalmente para los siguientes usos:
‐ Bebida.
‐ Preparación de alimentos y cocina.
‐ Riego de huertas.
‐ Abrevadero de animales.
‐ Eliminación de desechos.
3.4.1. DOTACIÓN FUTURA:
[image:38.595.112.489.275.389.2]En concordancia con lo señalado por la norma vigente en la guía de sistemas de abastecimiento de agua potable, disposición de excretas y residuos líquidos en el área rural, año 2005, de acuerdo a la información recopilada para la revisión de la misma, la dotación futura se establece tomando en cuenta los siguientes niveles de servicio:
CUADRO #4
DOTACIONES DE AGUA PARA LOS DIFERENTES NIVELES DE SERVICIO NIVEL DE SERVICIO CLIMA FRÍO
(l/hab*día)
CLIMA CÁLIDO l/hab*día)
Ia Ib IIa IIb
25 50 60 75
30 65 85 100
Fuente: Código Ecuatoriano para el diseño de la construcción de Obras Sanitarias, norma CO 10.7-602, tabla 5.3, V parte.
Dotación futura = 60-85 l/hab/día
Se tomará el valor intermedio de 80 por cuanto el lugar de estudio en invierno es de clima frio y en verano es cálido.
Dotación futura = 80 l/hab/día
3.5. VARIACIONES DEL CONSUMO:
La finalidad de un sistema de agua potable es la de suministrar agua de calidad adecuada en forma continua y con presión suficiente. Los consumos de agua muestran variaciones estacionales, mensuales, diarias y horarias.
Con estas consideraciones se definen las siguientes variaciones de consumo: consumo medio diario, consumo máximo diario y consumo máximo horario; las mismas que se calculan de acuerdo a la norma vigente.
3.5.1. CONSUMO MEDIO DIARIO (caudal medio) (Qm):
El consumo medio diario o caudal medio se obtiene de la siguiente ecuación:
Donde:
Qm = Caudal medio (l/s)
D = Dotación futura (l/hab/día)
P = Población al final del período de diseño (hab) F = Factor de fugas (1.20, según cuadro #5)
CUADRO #5 FACTOR FUGAS
Nivel Servicio Factor: f Ia - Ib
IIa - IIb
1.1 1.2
Fuente: Código Ecuatoriano para el diseño de la construcción de Obras Sanitarias, norma CO 10.7-602, tabla 5.4, V parte
Reemplazando valores, obtenemos:
Qm = 0.123 l/s. //
3.5.2. CONSUMO MÁXIMO DIARIO (caudal máximo diario) (QMD):
Donde:
QMD = Caudal máximo diario (l/s) Qm = Caudal medio (l/s)
KMD = Factor de mayoración máximo diario
Reemplazando valores, obtenemos:
QMD = 0.154 l/s. //
3.5.3. CONSUMO MÁXIMO HORARIO (caudal máximo horario) (QMH):
En el consumo máximo horario existe un factor de mayoración máximo horario (KMH), que según la norma, es de 3 para todos los niveles de servicio. El consumo máximo horario se obtiene de la siguiente ecuación:
Donde:
QMH = Caudal máximo horario (l/s) Qm = Caudal medio (l/s)
KMD = Factor de mayoración máximo horario
Reemplazando valores, obtenemos:
QMH = 0.369 l/s. //
3.6. CAUDALES DE DISEÑO:
De acuerdo a la Norma CO 10.7-602, se definen los siguientes caudales de diseño del sistema:
3.7. VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO:
Según la norma vigente, se recomienda tomar como volumen de reserva un valor que sea el 50% del consumo en un día de demanda media para el final del período. Así tenemos:
Reemplazando valores, obtenemos:
Vr = 5.31m3 //
Este valor nos indica la cantidad de agua que se debería almacenar diariamente para servir sin problemas a la población. El almacenamiento de agua garantiza el caudal requerido por la comunidad en cualquier tiempo y durante las horas de mayor consumo.
Para el presente caso, y según la norma vigente se debe tener una reserva mínima de 10m3 (Código Ecuatoriano para el diseño de la construcción de Obras Sanitarias, normaCO 10.7-602, VI parte, numeral 5.5). Por lo tanto:
Volumen de Reserva = 10.00 m3.
CAPÍTULO IV
4. DISEÑO DE LAS UNIDADES DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE
4.1. TRABAJOS TOPOGRÁFICOS:
Para el presente estudio, se realizó el siguiente trabajo topográfico:
- Levantamiento topográfico del sitio de captación existente (para efectos de evaluación).
- Levantamiento de la nueva línea de conducción.
- Levantamiento de la zona poblada (redes de distribución).
- Levantamiento detallado de todas las viviendas que serán servidas por el Proyecto.
- Referenciación de sitios de importancia para las nuevas obras.
Una vez concluido el trabajo de campo, se procesaron los datos obtenidos y se hizo la comprobación en sitio para luego realizar los planos del proyecto.
La libreta de los cálculos topográficos pueden observarse en el (Anexo 4).
4.2. ESTUDIO DE SUELOS:
La realización del estudio de suelos es la actividad que tiene por objeto la puesta en obra de los medios necesarios y suficientes para la obtención del conocimiento de los diversos elementos y formaciones de que están constituidos los suelos de la zona del proyecto.4(Código Ecuatoriano para el diseño de la construcción de obras sanitarias, Norma CO 10.7-601, 5ta parte, numeral 3.19).
Para establecer las características de los tipos de suelo en los diferentes componentes del sistema, se ha realizado los siguientes trabajos:
Trabajos de campo:
- Excavación de calicata y toma de muestra alterada en el sitio de la planta de tratamiento.
Trabajos de Laboratorio:
- Clasificación de suelos. - Límites d’Atterberg.
- Capacidad portante (en planta de tratamiento).
El contenido de humedad se obtuvo con la siguiente ecuación:
Donde:
M1 = Peso húmedo en g M2 = Peso seco en g M3 = Peso recipiente en g
[image:44.595.175.424.299.386.2]Obteniendo un porcentaje de 5.72% de contenido de humedad como se muestra en el siguiente cuadro:
TABLA #1
% DE HUMEDAD DEL SUELO PESO
HÚMEDO PESO SECO
PESO
RECIPIENTE HUMEDAD
(g) (g) (g) (%) 124.29 119.81 41.57 5.7259
Fuente: Realizado por la autora.
[image:44.595.202.392.491.612.2]Se realizó además el análisis granulométrico, límites de Atterberg para realizar la clasificación del suelo (arena arcillosa, suelo excelente a bueno), compresión inconfinada. A continuación se muestra un resumen de los datos obtenidos:
TABLA #2
ESFUERZO MÁXIMO Y COHESIÓN DEL SUELO
ANGULO
ESFUERZO
MAX. COHESIÓN FRICCIÓN
INT (Kg/cm2) (Kg/cm2) 37°02'34" 7.25 3.62
Fuente: Realizado por la autora.
Los resultados del estudio de suelos se indican en el (Anexo 5).
4.3. TRABAJOS DE GABINETE:
La alternativa seleccionada por la comunidad para abastecimiento de agua potable consiste en un sistema nuevo compuesto de las siguientes partes:
9 Fuentes de abastecimiento: vertiente Guangalos.
9 Obra de toma en vertiente Guangalos.
9 Desarenador.
9 Conducción principal.
9 Planta de tratamiento
9 Reserva nueva de 10 m3.
9 Redes de distribución.
9 Conexiones domiciliarias.
4.3.1.1. FUENTE DE ABASTECIMIENTO:
Como se señaló anteriormente, luego de las inspecciones realizadas al proyecto, se ha determinado, junto con la comunidad, que la fuente de abastecimiento para el nuevo sistema de agua potable, será la misma que se utiliza actualmente, llamada vertiente Guangalos, de la cual los moradores del sector poseen la adjudicación legal (Anexo 6)
• Análisis de la cantidad de agua disponible en la fuente:
Para estimar la cantidad de agua de la fuente se ha efectuado una serie de aforos con la utilización del método volumétrico; de acuerdo a los resultados obtenidos, podemos concluir que la fuente dispone del caudal necesario para el consumo de la población. Cabe anotar que los aforos se han realizado en época de invernal y de estiaje, por lo cual confirmamos que la fuente sí dispone del caudal requerido para el nuevo proyecto.
A continuación se presenta un cuadro resumen que describe la información relativa a la fuente de abastecimiento.
CUADRO # 6
RESUMEN DE LAS FUENTE DE ABASTECIMIENTO
TIPO DE FUENTE
(NOMBRE)
ACCESO
A FUENTE
AFORO
(l/s)
INFORMACIÓN DE ÉPOCAS
FECHA DE
AFORO
DIST. A LA
POBLACIÓN
ALTITUD
(msnm)
TIPO DE
USO
V. Guangalos Regular 0.19 Estiaje 18/Dic./10 1000 m 1800 doméstico
V. Guangalos regular 0.28 Invernal 02/Mar/11 1000 m 1800 doméstico
[image:46.595.222.377.141.438.2]
Nota: se dispone de un caudal total de 0.19 l/s, según aforo realizado en época de estiaje, y en época invernal se obtiene un caudal de 0.28 l/s, según los siguientes datos:
TABLA #3
EPOCA ESTIAJE
Volumen Tiempo Caudal
l/s
4.0 l 19.74 s 0.2026 4.0 l 21.60 s 0.1852 4.0 l 21.35 s 0.1874 TOTAL 20.89 s 0.1915
Fuente: La autora.
TABLA #4
EPOCA INVERNAL
Volumen Tiempo Caudal
l/s
4.0 l 14.20 s 0.2817 4.0 l 15.21 s 0.2630 4.0 l 14.33 s 0.2791 4.0 l 13.68 s 0.2924 TOTAL 14.355 s 0.2791
Fuente: La autora.
• Análisis de la calidad del agua de la fuente
El análisis para determinar la calidad de agua en la fuente seleccionada, se realiza de dos tipos: inspección sanitaria y análisis físico–químico bacteriológicos de la fuente.
Inspección sanitaria de la fuente: Esta inspección se la efectúa con la finalidad de cualificar o describir los efectos que ha podido recibir durante algún tiempo la fuente evaluada.
Por consiguiente tenemos las siguientes características de la fuente evaluada:
- La microcuenca de influencia tiene buenas características en cuanto a cobertura vegetal.
- En forma visual se ha determinado que el agua de la fuente tiene buen color y no tiene sabor.
[image:46.595.223.376.300.441.2]
Análisis físico – químico bacteriológico: Los resultados de los análisis de laboratorio nos permiten hacer una evaluación de tipo cuantitativo de la fuente.
Las muestras, según las especificaciones de laboratorio, han sido tomadas de la siguiente forma:
- Muestras en un recipiente esterilizado plástico de 2 l de capacidad para realizar análisis físico‐químico.
- Muestras para análisis bacteriológico en un recipiente esterilizado de 100 cm3 de capacidad.
Para obtener valores confiables, las muestras se han tomado en fechas diferentes y en condiciones críticas en cuanto a estado del tiempo.
Las muestras obtenidas han sido cuidadosamente protegidas hasta su llegada al laboratorio con el fin de conservar sus propiedades en el momento de la obtención.
En el laboratorio se ha realizado los exámenes completos que permitan obtener todas las variables para proponer el más adecuado tratamiento.
Se han analizado tres tipos de características de la fuente de abastecimiento, a saber: características físicas, características químicas y características bacteriológicas.
• Características físicas:
Color: No tiene color. Si aparece color es debido a sustancias en suspensión o en solución. Color verde se debe a algas. Color amarillo a pardo puede ser por presencia de hierro y manganeso, también desechos de cromato dan color amarillo.
Siempre que hay color la calidad es deficiente. El color amarillento lo da el azufre contenido en el ácido sulfhídrico y el fierro este color está disuelto en el agua, no es por partículas suspendidas. (Directrices de OMS para la calidad del agua potable. Agua es salud ORG)5
Turbiedad: La turbiedad se debe a la presencia de partículas en suspensión (arcilla, limo, materia mineral algas, materia fecal, etc.). (Directrices de OMS para la calidad del agua potable. Agua es salud ORG)
La turbidez además de que es objetable desde el punto de vista estético, puede contener agentes patógenos adheridos a las partículas en suspensión. El agua con suficientes partículas de arcilla en suspensión (10 unidades de turbidez), se aprecia a simple vista. Las fuentes de agua superficial varían desde 10 hasta 1.000 unidades de
turbidez, y los ríos muy opacos pueden llegar a 10.000 unidades. Las mediciones de turbidez se basan en las propiedades ópticas de la suspensión que causan que la luz se disperse o se absorba. Los resultados se comparan luego con los que se obtienen de una suspensión estándar. (Directrices de OMS para la calidad del agua potable. Agua
es salud ORG)6
Temperatura: El agua fresca es generalmente más agradable que el agua caliente. Las elevadas temperaturas favorecen la proliferación de microorganismos y pueden agravar los problemas de sabor, olor, color, etc.
Olor y Sabor: Estos parámetros son determinaciones organolépticas y subjetivas, no existen instrumentos de observación, ni registros, ni unidades de medida. Tienen un interés evidente en las aguas potables destinadas al consumo humano. Las aguas adquieren un sabor salado a partir de 300 ppm de Cl- y un gusto salado y amargo con más de 450 ppm de SO4-. EL CO2 libre en el agua le da un gusto “picante”. Trazas de fenoles u otros compuestos le confiere un olor y sabor desagradable. (Calidad y normativa del agua para consumo humano, pag3)7
• Características Químicas:
Las características químicas del agua son debidas a la presencia de sustancias disueltas, y se han determinado por medio del respectivo análisis químico. Son de gran importancia teniendo en cuenta las consecuencias sobre la salud de los consumidores. Además, la presencia de ciertos compuestos como cloruros, nitratos, nitritos o la concentración de oxígeno disuelto, son indicadores de contaminación y en cierta forma permiten conocer si ésta es reciente o no.
Entre los principales componentes que dan las características químicas al agua, tenemos:
PH: No tiene efectos directos sobre la salud, aunque puede afectar los procesos de tratamiento. El pH óptimo de las aguas debe estar entre 6,5 y 8,5, es decir, entre neutra y ligeramente alcalina, el máximo aceptado es 9. Las aguas de pH menor de 6,5, son corrosivas, por el anhídrido carbónico, ácidos o sales ácidas que tienen en disolución.
Dureza:La dureza está ligada a otros parámetros como son el pH y la alcalinidad y dependiendo de ellos puede formar depósitos en las tuberías hasta su obstrucción completa. Existen aguas duras o blandas para determinar calidad de las mismas. Las primeras tienen alto tenor de sales de calcio y magnesio disueltas. Las blandas son pobres en estas sales.
6 http://www.aguaessalud.com/agua2.htm
Las aguas duras son aquellas que requieren cantidades considerables de jabón para producir espuma y también forma incrustaciones en tuberías de agua caliente y calderas. La dureza del agua se expresa en miligramos equivalentes de carbonato de calcio por litro. (Ing. Jorge Orellana, Ingeniería Sanitaria UTN-FRRO, unidad 3, pág. 2)8
Hierro: Es un catión muy importante desde el punto de vista de contaminación, aparece en dos formas: ión ferroso (Fe++), o más oxidado como ión férrico (Fe+++). La estabilidad y aparición en una forma u otra depende del pH, condiciones oxidantes o reductoras, ó composición de la solución. Afecta a la potabilidad de las aguas y es un inconveniente en los procesos industriales por provocar incrustaciones.
Por todo lo anterior, las aguas subterráneas solo contienen el ión ferroso disuelto, que suele aparecer con contenidos entre 0 y 10 ppm, pero al airear el agua se precipita el hidróxido férrico de color rojizo, y se reduce el contenido a menos de 0.5 ppm. Solo las aguas de pH ácido pueden tener contenidos en hierro de varias decenas de ppm.
Su determinación se hace analíticamente por colorimetría y espectrofotometría de absorción atómica, dando el hierro total que incluye las formas solubles, coloidal y en suspensión final. La eliminación se hace por coagulación - filtración. También se puede emplear el intercambio iónico. (Calidad y normativa del agua para consumo humano, pág. 8)9
Nitratos: El ión nitrato (NO3-) forma sales muy solubles y estables; en un medio reductor puede pasar a nitritos, nitrógeno gas e incluso amoniaco. Las aguas normales tienen menos de 10 ppm y el agua de mar hasta 1 ppm. Aguas de riego con contaminación por fertilizantes pueden tener hasta centenares de ppm.
Concentraciones muy elevadas de sólidos totales en agua para beber puede producir la cianosis infantil.
Su presencia junto con fosfatos en aguas superficiales provoca la aparición de un excesivo crecimiento de algas, se conoce como eutrofización. Su determinación se realiza por espectrofotometría; se elimina por intercambio iónico, siendo un método no económico en los procesos de potabilización en grandes volúmenes. (Calidad y normativa del agua para consumo humano, pág. 6)10
• Características bacteriológicas:
8
http://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/civil/ing_sanitaria/Ingenieria_Sanitaria_A4_Capitulo _03_Caracteristicas_del_Agua_Potable.pdf
