Renovación y sectorización de redes de agua potable de la ciudad Imperial provincia Cañete, departamento de Lima

UNIVERSIDAD NAéiONAL

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"SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOl:<)"

.

FA-CULTAD DE CIENCIAS DEL

AMBIENT~

·

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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA SANITARIA

TESIS

"RENOVACION Y SECTORIZACION DE REDES .

DE AGUA POTABLE DE LA

CIUDAD IMPERIAL

PROVINCIA CAÑETE DEPARTAMENTO DE LIMA"

PARA OPTAR EL TÍTULO PROF,ESIONAL DE:

INGENIERO SANITARIO

Bach. B.AYONA PEREZ Jesús Edder

ASESOR: lng. DEPAZ CELI l{iko Félix

HUARAZ-ANCASH-PERÚ

FACULTAD DE CIENCIAS DEL AMBIENTE

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA- SANITARIA

ACTA DE SUSTENTACIÓN DE LA TESIS- PARA·OPTAR EL

TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO SANITARIO

Los Miembros del Jurado Evaluador que suscriben, reunidos para la Ce.remonia de Sus~entación de la Tesis, que presenta el Señor Bachiller: JESÚS · EDDER BAYONA PEREZ.

Tesis Titulada: "RENOVACIÓN Y SECTORIZACIÓN DE REDES

DE AGUA POTABLE DE LA CIDDAD IMPERIAL PROVINCIA

CAÑETE DEPARTAMENTO DE Lll\1A"

Y atendida la expos1c1on oral y oída las respuestas a las preguntas y observaciones formuladas lo declaramos:

··· ....

./~.rp..~.~.J.Q

... ..

Con el calificativo de:

...

J.~

..

((~.(.~~J

... ·.

En consecuencia, queda en condiciones de ser APROBADO por el Consejo de

Facultad y recibir el Titulo de: ·

INGENIERO SANITARIO

De conformidad con los Artículos 48, 49, 50, 52, 53, 54 y 55 del Reglamento de Grado Académico de Bachiller y Títulos de la Escuela Profesional de Ingeniería Sanitaria de la Facultad de Ciencias del Ambiente de la Universidad Nacional "Sant.iago Antúnez de Mayolo".

M.

S~"A

Presidente

Huaraz, ..

~.~

~~h.~e..l?:!~t::..

..

Biga, ROSARIO ADRIANA POLO SALAZAR

cosas extraordinarias, que solo él, lo

puede todo, dedico este estudio a Dios; a

mi madre Apolonia E. Pérez Miranda,

que me acobijo, que crecí con su

enseñanza y por creer siempre en mí; a mi

padre Alcides, mis hermanos Abigail,

Gustavo y Milagros; y la compañera que

es Nadia. En especial a mi hijos Luana y

Jesus ppr. ser mi motor y motivo de mi

Vida, todo ello pudieron ayudarme hacer

realidad esta oportunidad

AGRADECIMIENTOS

Mi agradecimiento A los docentes de la

escuela académica profesional de

ingeniería Sanitaria de la Facultad de

Ciencias Del Ambiente, por su apoyo

incondicional y orientación en la

ejecución del presente Tesis.

A mis compañeros de aula del código 02

de la EAPIS de la Facultad de Ciencias

Del Ambiente de nuestra prestigiosa

Universidad Nacional de Santiago

Antúnez. de Mayo/o, · por su apoyo

incondicional y orientación del

crecimiento profesional.

A la Empresa de EMAPA CAÑETE S.A,

por el apoyo incondicional que me brindo

para la ejecución del presente Tesis.

INDICE

pág.

DEDICATORIA ... i

AGRADECIMIENTOS ... ii

INDICE ... iii

RESUMEN ... xi

CAPITULO! ... . INTRODUCCION ... : ... 1

1.1. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION ... 3

1.1.1. OBJETIVO GENERAL ... 3

1.1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS ... 3

1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA, JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA ... 3

1.2.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ... 3

1.2.2 JUSTIFICACION DEL TEMA ... .4

1.2.3 IMPORTANCIA ... 5

1.3. FORMULACION DE LA HIPOTESIS ... 6

1.3.1. HIPOTESIS ... 6

1.3.2. VARIABLES ... 6

1.2.2.1 VARIABLE INDEPENDIENTE ... 6

1.2.2.2 VARIABLES DEPENDENDIENTES ... 6

CAPITULO 11 ... 7

MARCO TEORICO ... 7

2.1. 2.2. 2.2.1. 2.2.2. 2.2.2.1. 2.2.2.2. 2.2.2.3. 2.2.2.4. 2.2.3. 2.2.3.1. 2.2.3.2. 2.2.3.3. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION: ... 7

BASES TEORICAS (MARCO TEORIC0) ... 8

SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE ... 8

SUBSISTEMA DE PRODUCCION DE AGUA POTABLE ... 8

CAPTACION ... 8

PRE TRATAMIENTO ... 9

LINEA DE CONDUCCION ... 9

PLANTA DE TRATAMIENTO ... 11

SUBSISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE ... 11

ALMACENAMIENTO ... 11

LINEA DE ADUCCIÓN ... 14

2.2.3.4. CLASIFICACION DE LA RED DE DISTRffiUCION ... 16

2.2.3.5. PRESIONES ... 16

2.2.3.6. PRESIONES DE SERVICIO ... 19

2.2.3.7. PRESIONES MAXIMAS ... 19

2.2.3.8. PÉRDIDAS DE' CARGA EN TUBERÍAS ... 20

2.2.3.9. CONEXIÓN DOMICILIARIA ... 21

2.2.3.10. VARIACIÓN DE CONSUM0 ... 22

2.2.3.11. TIPOS E IMPORTANCIA DE MEDICION DE LAS REDES DE DISTRffiUCION DE AGUAPOTABLE ... 23

2.2.3.12. DOTACIONPERCAPITA ... 24

2.2.3.13. DOTACIÓN REAL ... 24

2.2.3.14. SECTORIZACIÓN DE LA RED DE DISTRffiUCIÓN DE AGUA POTABLE ... 25

2.2.3.15. DISEÑO DE REDES DE DISTRffiUCIÓN ... 27

2.2.3.16. GOLPE DE ARIETE ... 35

2.2.3.17. PÉRDIDAS DE AGUA POTABLE ... 36

2.2.3.18. FACTORES QUE AFECTAN EL CONSUM0 ... 38

2.2.3.19. . PERIODO DE DISEÑO ... 38

2.2.3.20. MODELO DE OFERTA Y DEMANDA ... 39

2.2.3.21. EL AGUA POTABLE Y SUS CARACTERISTICAS ...•... .41

2.2.3.22. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CALIDAD MICROBIOLÓGICA ... 50

2.3. BASES LEGALES O MARCO NORMATIVO ... 53

2.3.1. NORMAS SOBRE LA CALIDAD DEL AGUA PARA CONSUMO HUMAN0 ... 53

2.3.2. NIVELES JERÁRQUICOS DE LAS NORMAS Y ESTRUCTURA ... 54

2.3.2.1. NIVEL NACIONAL ... 54

2.3.2.2. NIVEL REGIONAL Y LOCAL. ... 56

2.3.3. NIVEL JERÁQUICO PRIMARI0 ... 56

2.3.4. NIVEL JERÁRQUICO SECUNDARIO ... 56

2.3.5. NlVEL JERÁQUICO TERCIARIO ... 51

2.3.6. REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES ... 58

2.3.6.1. NORMAS DE SANEAMIENTO ... 58

2.4. CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL ÁMBITO DE ESTUDIO ... 59

2.4.1 UBICACIÓN ... 59

2.4.2 CLIMA ... 61

2.4.3 VÍAS DE COMUNICACIÓN Y ACCES0 ... 61

2.5. DEFINICION DE TERMINOS ... 61

CAPITULO 111 ... 65

DESCRIPCION DE LA METO DO LOGIA DESARROLLADA ... 65

3.1. TIPO DE INVESTIGACION ... 65

3.2.1. ETAPAS ... 65

3.2.2. DESARROLLO DE LA METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN ... 65

3.3. CONSIDERACIONES DE RECOLECCION DATOS ... 67

3.3.1. RECOLECCION DE LA INFORMACION ... 67

3.3.1.1. INFRAESTRUCTURA EXISTENTE ... 67

3.3.2. CANTIDAD DE AGUA POTABLE PRODUCIDA ... 68

3.3.3. EVALUACION DEL SUBSISTEMA DE DISTRIBUCIÓN ... 69

3.3.4. INFRAESTRUCTURA EXISTENTE ... ~ ... 69

3.3.5. CALIDAD DE AGUA POTABLE DISTRIBUIDA ... 71

3.3.6. CONTINUIDAD DE SERVICIO ... 72

3.3.7. PRESION DE SERVICI0 ... ,. ... : ... 73

3.3.8. COBERTURA DEL SERVICI0 ... 74

3.3.9. PAGO DE USUARIOS ... 75

3.3.10. PARA DETERMINIAR EL BALANCE HIDRAULIC0 ... 75

3.4. PLAN DE PROCESAMIENTO Y ANALISIS ESTADISTICO DE LA INFORMACION.77 3.4.1. DISCRIPCION DEL SUBSISTEMA DE PRODUCCIÓN ... 77

3.4.1.1. INFRAESTRUCTURA EXISTENTE ... 77

3.4.1.2. CANTIDAD DE AGUA POTABLE ... : ... 77

3.4.2. DIAGNOSTICO DEL SUBSISTEMA DE DISTRIBUCIÓN ... 77

3.4.2.1. INFRAESTRUCTURA EXISTENTE ... ,. ... 77

3.4.2.2. CALIDAD DE AGUA POTABLE ... 78

3.4.2.3. CANTIDAD DE AGUA POTABLE ... 79

3.4.2.4. CONTINUIDAD DE AGUA POTABLE ... 80

3.4.2.5. COBERTURA DE AGUA POTABLE ... 80

3.4.2.6. PAGO DE USUARIOS ... 81

3.5. OFERTA Y DEMANDA ... 82

3.5.1 DIAGNOSTICO DEL SUBSISTEMA DE DISTRIBUCION DE AGUA POTABLE (OFERTA) ... 82

3.5.1.1 INFRAESTRUCTURA EXISTENTE ... 82

3.5.1.2 CANTIDAD DE AGUA POTABLE ... 86

3.5.1.3 CALIDAD DE AGUA POTABLE ... 88

3.5.1.4 CONTINUIDAD DE AGUA POTABLE ... 90

3.5.1.5 COBERTURA ... 92

3.5.1.6 PAGO DE USUARIOS ... 93

3.5.2 DEMANDA DEL SUBSISTEMA DE DISTRIBUCION DE AGUA POTABLE ... 95

3.6. OPTIMIZAR EL SUB SITEMA DE DESTRIBUCION ... 98

3.6.1. BASEDELPLANTEAMIENT0 ... 98

3.6.2. PLANTEAMIENTO TECNICO ... 99

RESULTADOS ... 101

4.1 INFRAESTRUCTURA EXISTENTE DEL SUBSISTEMA DE AGUA POTABLE ... l01 4.2 CALIDAD DE AGUA POTABLE ... 103

4.3 CANTIDAD DE AGUA POTABLE ... 117

4.4 CONTINUIDAD DE SERVICIO DE AGUA POTABLE ... l21 4.5 COBERTURA DEL SERVICIO AGUA POTABLE ... 124

4.6 PAGODEUSUARIOS ... 124

4. 7 PLANTEAMIENTO TECNICO ... 126

CAPITULO V ... 130

DISCUSIÓN DE RESULTADOS ... 130

5.1 PROCESAMIENTODEDATOS ... 130

5.2 CONTRASTACIÓNY ANALISISDERESULTADOS ... 130

5.3 PROPUESTA PARA OPTIMlSAR EL PROBLEMA ... 134

OBJETIVO DE LA PROPUESTA ... 134

JUSTIFICACIÓN DE LA PROPUESTA ... 134

CONTENIDO Y PRESENTACIÓN DE LA PROPUESTA ... 134

ESTUDIO DE FACTIDILIDAD PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE LA PROPUESTA ... 135

PLAN DE ACCIÓN PARA IMPLEMENTAR LA PROPUESTA ... 135

CAPITULO VI ... 140

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 140

6.1 CONCLUSIONES ... 140

6.1.1 RESPECTO AL OBJETIVO GENERAL ... 140

6.1.2 RESPECTO A LOS OBJETIVOS ESPECIFICOS ... 140

6.1.3 RESPECTO A LA HIPOTESIS ... 142

6.2 RECOMENDACIONES ... 142

PERSPECTIVAS QUE ABRE LA INVESTIGACION ... 143

GESTIÓN. ACADEMICAS. SOCIALES ECONOMICAS . ... 143

... 143

. ... 144

... 144

CAPITULO VII ... 145

BIBLIOGRAFIA ... 146

LISTA DE FORMATOS

FORMATO l. 1.-Resultados de análisis de agua de laboratorio ... ..

FORMATO l. 2.- Ficha técnica- catastro técnico de redes de agua potable ... .

FORMATO l. 3.-Reporte del catastro técnico de la Ciudad de Imperial ... .

FORMATO l. 4.-Registro del catastro técnico detalle según tipo ... .

FORMATO l. 5.- Registro de presiones por mes ... .

FORMATO l. 6.-Registro de continuidad por mes ...••...•..•...•..•..•.•...•...•

FORMATO l. 7.-Producción de agua año 2013 por fuente (M) ... .

FORMATO l. 8.- Volumen facturado de agua (M3

) •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••

FORMATO l. 9.-Número de usuarios facturados ... .

LISTA DE TABLAS pág.

Tabla l.-Coeficiente de la fórmula de Hazen- Williams para diversos tipos de tuberías y años de

antigüedad ... 20

Tabla 2.-Comparación de Ecuaciones De Fricción ... 21

Tabla 3.-Periodos Óptimos Recomendados ... 39

Tabla 4.-Resumen de jerarquía de normas vinculadas al saneamiento ... 55

Tabla 5 Vías de comunicación y acceso ... 61

Tabla 6.- Desarrollo esquemático de la metodología que se empleó . ... 66

Tabla 7.-Características del Reservorio ... 82

Tabla B.-Conexiones domiciliarias por categoría y totales ... 86

Tabla 9.- Producción de agua potable del 2013 localidad Imperial ... 87

Tabla 10.-Promedio Anual 2013 de parámetros analizados por sector . ... 89

Tabla 11.-Continuidad Promedio por mes de cada sector ... 91

Tabla 12.- Presiones promedio por mes de cada ... 92

Tabla 13.-Cobertura por sector de localidad de Imperial ... 93

Tabla 14.-Estructura tarifaría del servicio de agua y desagüe de la localidad de Imperial ... 94

Tabla 15.-Incidencia de facturación y cobranza por cada sector ... 95

Tabla 16.-Demanda de Almacenamiento ... 96

Tabla 17.-Demanda de caudales de la red de distribución ... 97

Tabla 18.-Verificación del caudal de diseño ... 97

Tabla 19.-Cobertura de servicio de agua potable ... 98

Tabla 20.- Proyección de la demanda de Almacenamiento ... 117

Tabla 21.- Balance Hídrico ... 120

Tabla 22.-Perdida de agua y producción unitaria ... 120

Tabla 23.-Cantidad de agua potable de cada sector ... 121

Tabla 24.-Cobertura ... 124

Tabla 25.- Sectores de abastecimiento y caudales de diseño ... 133

LISTA DE GRAFICOS pág.

Grafico l.-Esquema de sectorización propuesto ... xiii

Grafico 2.- Comportamiento del flujo y variabilidad de presiones ... 18

Grafico 3.- Vista de fugas frecuentes ... 3 7 Grqfico 4.- Ubicación Geográfica del Distrito de imperial ... 60

Grafico 5.- Etapas de la metodología ... 65

Grafico 6.- Actividades del Catastro Tecnecio . ... 69

Grafico 7.- Ficha del Catastro Te<inecio ... 70

Grafico 8.- Definición de zonas según la topografia ... 74

Grafico 9.- Metrados de tuberías ... 84

Grajico 10.-Metrados de redes existentes ... : ... 84

Grafico ]J.-Cantidad de agua potable por sector (caudal máximo horario) ... 88

Grafico 12.-Promedio Anual de parámetros analizados ... 89

Grajico 13.-Continuidad Promedio Anual de cada sector Actual ... 90

Grafico 14.-Promedio ponderado de presión de servicio por Sector ... 91

Grajico 15.-Cobertura por Sector ... 92

Grajico 16.-Facturación y cobranza por cada sector ... : ... 94

Grajico 17.-Porcentaje de Morosidad por cada sector ... : ... 95

Grafico 18.- Conexiones domiciliaria según la antigüedad ... 102

Grafico 19.- Contenido de turbiedad ... 103

Grafico 20.- Concentración de PH ... 104

Grajico 21.- Concentración de Cloro residual ... ,, ... 105

Grafico 22.- Concentración de Conductividad ... 106

Grafico 23.- Contenido de Color ... 107

Grajico 24.- Concentración Cloruros ... 108

Grafico 25.- Concentración de Sulfatos ... 109

Grajico 26.- Concentración de Dureza total ... 110

Grafico 27.- Concentración de Nitratos ... 111

Grafico 28.- Concentración de Hierro ... 112

Grafico 29."- Concentración de Magnesio ... 113

Grafico 30.- Concentración de Aluminio ... 114

Grajico 31.- Balance entre oferta y demanda de la PTAP ... 118

Grafico 32.- Balance entre oferta y demanda de Almacenamiento ... 119

Grafico 33.-Horas &i servicio ... 122

Grafico 34.- Variación de Continuidad de cada mes por Sector ... 122

Grafico 35.-Presión promedio ... 123

Grafico 36.-Variación mensual de presión de agua potable en cada Sector ... 123

Grafico 37.- Facturación real & Cobranza ... 125

Grafico 38.- Variación Porcentual de Morosidad ... 125

Grafico 39.- Balance de oferta & demanda respecto al caudal máximo horario ... 131

I:..IST A DE FOTOS

Foto l.-Estado actual de la captación ... .

Foto 2.-Estado actual del Presedimentador ... .

Foto J.-Levantamiento topográfico ... .

Foto 4.-Estado actual de la planta de tratamiento de agua potable-Imperial ... .

Foto S.-Estado actual del reservorio ... .

Foto 6.-Vista de trabajo de campo de catastro técnico (medición de esquineros) ... .

Foto 7.-Vista de trabajo de campo de catastro técnico (medición de tramos) ... .

Foto B.-Realizando trabajo de campo de catastro técnico ... .

Foto 9.-Vista de la tubería existente ... .

Foto 10.-Tipo de material de la tubería ... .

Foto 11.-Toma de medidas de la tubería existente ... .

Foto !l.-Caracterizando la tubería existente ... .

Foto 13.-Estado actual de las válvulas ... .

Foto 14.-Vista del estado de válvulas en las redes de agua potable ... .

Foto 15.-Toma de presión en la casas de la ciudad de Imperial ... .

Foto 16.-Vista toma presión en las cajas de conexiones domiciliarias ... ..

Foto 17.-Vista del conexiones domiciliarias con fugas ... .

RESUMEN

En el presente Tesis, se desarrolla con la fmalidad de llevar acabo la sectorización y

renovación de redes de agua potable como parte de la optimización del

funcionamiento del subsistema de distribución agua potable específicamente las

redes de distribución de agua potable de la localidad de Imperial, el objetivo general

es la optimización del subsistema de agua potable de la ciudad de Imperial, cuya

metodología empleada fueron 3 etapas bien defmidas la primera: recopilación de

información preliminar, la segunda: la evaluación diagnóstico de los componentes y

la tercera: análisis de datos e interpretación de resultados.

En el Capítulo I se trataran el problema, la formulación de la hipótesis, el cual

plantea la tesis como "El subsistema de distribución de agua potable de la

ciudad Imperial no funciona adecuadamente", justificación, importancia y

objetivos, el Capítulo II trataremos el marco teórico y el Capitulo III, se tratara la

descripción de la metodología.

En el Capitulo

IV

2013 de los 5 sectores, cuya cantidad actual de caudal máximo horario es de 168.91

1/s, una cobertura de 85.88%, una continuidad de 23.70 horas al día, y presiones que

varía de 7.5 m.c.a. hasta 12.20 m.c.a teniendo un promedio de 10.06 m.c.a., la

límites máximos permisibles de la norma peruana y de la OMS, de todos los

parámetros analizados, así mismo se evidencia que el pago del usuario es deficiente

ya que solo 67.72% se cobró de lo facturado, y, por último se tiene un 17.15% de

micromedicción. Del mismo modo el almacenamiento de la ciudad de Imperial es de

800m3, actualmente existe déficit de almacenamiento de 956 m3 y para el año 20

(2034) requerirá un volumen de almacenamiento de 1607 m3 para cubrir la

demanda, En cuanto a la infraestructura existente se tiene la línea de aducción cuyo

diámetro varia de 1 O a 12 pulgadas de 5 608 m de longitud de material predominante

de Asbesto Cemento(A.C.), las redes matriz de 16, 368.53 m de longitud, cuyo

diámetro varia de 6 a 1 O pulgadas material predominante Policloruro de

Vinilo(PVC), las redes secundarias cuyo longitud es 38, 665.87 m de longitud, cuyo

diámetro varia de 2 a 4 pulgadas finalmente se cuenta con 7, 203 conexiones.

En el Capítulo V trataremos la discusión de resultados enfocado a optimizar el

subsistema de distribución el cual contiene el planteamiento técnico que consistirá en

renovar y/o rehabilitar las redes matrices (redes de distribución primarias, líneas de

aducción, etc.), proyectando la instalación de válvulas, proyectando la instalación de

macromedidores y micromedidores al 100%, así mismo de acuerdo a la demanda y a

la producción del sistema se ha propuesto 08 sectores de abastecimiento mediante

Grafico l.-Esquema de sectorización propuesto

La Tesis pennitirá demostrar la afinnación planteada en la hipótesis que el

subsistema de distribución de Imperial no funciona adecuadamente.

La conclusión de la tesis más relevantes son: la pérdidas de agua potable de

59.59%, dotación percapita de 175.03 !/ha/días, la micromedicción es 17.15% lo

cual indica del gran problema del índice de agua no contabilizada, y se evidencia que

el subsistema de distribución de agua potable de Imperial es deficiente, en cantidad,

Debido al gran tamaño del Sistema de Abastecimiento, por el crecimiento de

redes y la ejecución de nuevos, "Esquemas" de abastecimiento, surgió la

necesidad de ordenar y mejorar las condiciones del serviciO con relación al

caudal entregado y Presiones en la red. Por ello se enfocó el

abastecimiento bajo una nueva concepción, que fue la SECTORIZACION.

En la actualidad se acentúa el crecimiento en el Perú en los diferentes sectores:

económico, infraestructura, social, y poblacional, uno de los desafios es la necesidad

de lograr eficientemente prestación de los servicios básicos de saneamiento, entre

ellos del sistema de agua potable, para cumplir con las múltiples y crecientes

demandas de los usuarios en general. Es responsabilidad de cada uno de los actores

públicos y privados organizar el uso eficiente y racional del recurso hídrico según las

características de su sector. Es por ello que el interés en realizar el proyecto de

Infraestructura, consiguiendo llevar soluciones que combinen la economía con la

técnica, La decisión de realizar el estudio de renovación y sectorización de redes de

distribución de agua potable de la localidad de Imperial, obedece la necesidad de

adecuadamente, para ello se realizará el diagnóstico, para luego plantear soluciones

técnicas que cumplan con las 6C: Cantidad, Calidad, Cobertura, Continuidad,

Costo razonable que permita la satisfacción de los usuarios y la cultura hídrica.

Para ello se parte como primer término con el diagnóstico posteriormente con

deducir con la demanda, determinara la calidad, cantidad, continuidad y cobertura

estas variables serán analizadas mediante información de reporte de la Empresa

EMAP A CAÑETE S.A., y en segundo término se ejecuta el levantamiento

topográfico, simulación de las redes mediante el software watercad, las cuales

ayudaran a plantear soluciones técnicas como la renovación y sectorización de la

redes de distribución y por ende optimizar el subsistema de distribución de agua

potable de la ciudad Imperial- Cañete Lima, lo cual implica a su vez tener un buen

1.1. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION

1.1.1. OBJETIVO GENERAL

l. Optimizar el funcionamiento de subsistema de distribución de

agua potable mediante la sectorización hidráulica de la red de agua

potable de la ciudad Imperial de la Provincia de Cañete - Lima

1.1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

l. Diagnosticar el subsistema de distribución de agua potable en sus

componentes de almacenamiento, aducción, distribución y

conexiones domiciliarias exteriores de agua potable.

2. Deducir la demanda del servicio para el año 2014 y periodo de 20

años.

3. Determinar el balance hidráulico(Metodología IW A-A WW A)

4. Determinar el índice de agua no contabilizada

5. Sectorizar la red de distribución de la ciudad imperial (mediante

modelos-watercad), mejorando el servicio de distribución

(cobertura-presión de servicio, cantidad y costo) de agua potable y

de esta manera permitir la reducción de enfermedades infecciosas

intestinales.

1.2. PLANTEAMIENTO

IMPORTANCIA

DEL PROBLEMA,

1.2.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

JUSTIFICACIÓN E

Los altos niveles de pérdidas que se presentan en el subsistema de distribución

se contabilizan a nivel global, pues por la falta de zonas aisladas con medición

no es posible identificar aquellos sectores dentro del área de servicio en donde

los niveles de pérdidas sean importantes para de esta manera optimizar los

recursos disponibles y focalizar allí las intervenciones para la reducción y el

La falta de agua y baja presión de servicio provoca disgustos en la población y

que genera reclamos a la Empresa EMAP A CAÑETE S.A., los cuales tiene que

contar con tanques de almacenamiento con la capacidad suficiente para cubrir el

consumo de por lo menos de 05 días, es decir genera como fROBLEMA:

"BAJA PRESIONES, PERDIDAS DE AGUA Y ALTA PREVALENCIA

DE ENFERMEDADES INFECCIOSAS INTESTINALES, EN LA

CIUDAD DE IMPERIAL" para ello se plantea la realización del estudio de

sectorización y optimización hidráulica de agua potable para los afectados y de

esta manera mejorar servicio. En el presente trabajo se requiere conocer varias

características de la población y fuentes de abastecimiento como por ejemplo: el

número de habitantes a los cuales se les prestará el servicio, control de caudales,

control de presiones, mejor administración y operación de la red, control de

fugas, ahorro en el suministro, medidas del suministro en bloque, cuantificación

de pérdidas y fugas y detección de conexiones clandestinas.

Cuáles son los beneficios de implementar una sectorización hidráulica en la red

existente de agua potable de La ciudad Imperial de la Provincia de Cañete

departamento de Lima, relacionados con la optimización en el control de

pérdidas del sistema.

1.2.2 JUSTIFICACION DEL TEMA

La ciudad Imperial de la Provincia de Cañete departamento de Lima, cuenta con

el subsistema de distribución de agua potable, que data del siglo pasado

(aproximadamente el año 1965) El tiempo transcurrido y el incremento del

consumo de agua potable ocasionado por el crecimiento de la población, las

deficientes condiciones en la prestación de este servicio, generados por el mal

funcionamiento del subsistema de distribución de agua potable (déficit hídrico,

variación en la presiones del agua), y familias sin acceso al servicio de agua

potable, para solucionar este problema es necesario generar la presente tesis

componentes del subsistema de distribución de agua potable, incluida la

ampliaciones y remodelación de las existentes que ya cumplieron con su vida

útil.

1) Justificación social

Se justifica socialmente porque los usuarios que se abastecen con el agua

potable serán beneficiados directamente ya que con ello se consumirá agua

potable con buena presión y buena cobertura.

2) Justificación operativa

Operativamente el sistema de agua potable no funciona adecuadamente ya

que todos sus componentes se encuentran colapsados debido a que ya

sobrepasó el periodo de vida útil.

3) Justificación técnica

Se justifica técnicamente porque para optimizar el funcionamiento de la red

de distribución se llevara a cabo un trabajo de investigación bibliográfica,

comparándola con datos de campo y las normas actuales, lo cual permitirá

dar soluciones técnicas como, renovar y sectorizar las redes de distribución de

agua potable.

4) Justificación económica

Se justifica económicamente, porque permitirá mejorar financieramente a la

EMPRESA DE EMAPA CAÑETE S.A. (Mejorar técnica, administrativa y

operativamente) esto conllevara a la mejora del servicio de agua potable.

1.2.3 IMPORTANCIA

El agua potable es un recurso indispensable para todo proceso relacionado con la

las actividades urbanas y agrícolas. La disponibilidad de este recurso está

totalmente ligada al bienestar. Ante los problemas de abastecimiento de agua

potable que sufren las ciudades, como actualmente la ciudad de Imperial,

mediante la sectorización, se utiliza, para precisar un diagnóstico, detectar

fugas, facilitar su eliminación y optimizar el control de pérdidas de agua. Es

conveniente señalar que los sectores hidrométricos que se establecen, no deben

quedar desvinculados del resto de la red las cuales brinden beneficios de la

sectorización: controles de caudal, controles de presiones, mejor administración

y operación de la red de estos se derivan muchos beneficios tales como,

abatimiento de fugas ahorro en el suministro. El buen funcionamiento de un

sistema de distribución se juzga con base en las presiones disponibles para un

gasto especificado. Las presiones deberán ser lo suficientemente altas para cubrir

las necesidades de los usuarios y por otro lado no deberán ser excesivas para no

elevar los costos y evitar la deficiencia

Dado la importancia sustancial tanto para la empresa prestadora de servicios así

como de los usuarios del servicio, se alcanzará con el presente trabajo de

investigación, y su posterior aplicación del presente trabajo de investigación,

para poder subsanar el déficit de prestación del servicio.

1.3. FORMULACION DE LA HIPOTESIS

1.3.1. HIPOTESIS

"El subsistema de distribución de agua potable de la ciudad Imperial no funciona

adecuadamente"

1.3.2. VARIABLES

1.2.2.1 VARIABLE INDEPENDIENTE

~ Consumo de agua potable

1.2.2.2 VARIABLES DEPENDENDIENTES

CAPITULOII

MARCO TEORICO

2.1.ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION:

a) EL año de 2012 la Empresa prestadora de servicios Dirección General de

Construcción y Operación Hidráulica desarrollo de la ciudad de México,

desarrollo un plan de Acción Sectorización y Optimización Hidráulica

de Redes de Distribución de Agua Potable en la Delegación Miguel

Hidalgo MHO-DE 31 Subsectores.

b) El año 1996 el consultor Binnie & Partners - BLASA desarrollo un

estudio para la sectorización de las redes de distribución de la zona

central de la ciudad de Lima, SEDAP AL inicio coñ recursos propios la

instalación de tuberías matrices de agua potable que posibilitan el ingreso

a los sectores Ataljea Centro.

e) Sectorización del distrito del Rímac en el año 2002, el distrito del Rímac

tenía tuberías existentes con más de 50 años de antigüedad haciendo

deficiente el servicio de agua potable teniendo bajas presiones, agua no

facturadas con pérdidas, para la empresa SEDAP AL después del estudio

de sectorización del distrito del Rímac, se cambió lo siguiente en el

sistema de agua potable, limpieza y revestimiento de 25 km de tuberías

de fierro fundido, instalación de 23 km de tubería por método tradicional,

reemplazo de 5 km de tubería por método sin zanja, remplazo de

aproximadamente 3400 conexiones domiciliarias, sustitución de 83 grifos

contra incendio.

1

d) "Rehabilitación y Sectorización para 7 Distritos de Lima y Callao" (Jesús

María, Lince, San Isidro, Miraflores, Rimac y el Callao), realizado por la

consultora Montgomery Watson por encargo de SEDAPAL en el año

2.2.BASES TEORICAS (MARCO TEORICO)

2.2.1. SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

El abastecimiento de agua potable a una ciudad se realiza a través de

una infraestructura el mismo que funciona como un sistema que

comprende a su vez con el subsistema de producción y subsistema de

distribución. Es un sistema de obras de ingeniería, concatenadas que

permiten llevar hasta la vivienda .de los habitantes de una ciudad,

pueblo o área rural relativamente densa, el agua potable.

2.2.2. SUBSISTEMA DE PRODUCCION DE AGUA POTABLE

El subsistema de producción está comprendido desde la captación

hasta al ingreso al reservorio Comprende los siguientes componentes.

2.2.2.1. CAPTACION

La fuente de abastecimiento en forma directa o con obras

de regulación deberá asegurar el caudal máximo diario. La

captación de agua para consumos humano puede ser de

una fuente superficial o subterránea.

La captación de aguas subterráneas se puede realizar a

través de manantiales, galerías filtrantes y pozos,

excavados y tubulares.

Las fuentes subterráneas protegidas generalmente están

libres de microorganismos patógenos y presentan una

calidad compatible con los requisitos para consumo

humano. Sin embargo, previamente a su utilización es

fundamental conocer las características del agua, para lo

cual- se requiere realizar los análisis físico-químicos y

bacteriológicos correspondientes.

Las aguas superficiales están constituidas por los ríos,

higos, embalses, arroyos, etc.

La calidad del agua superficial puede estar comprometida

por contaminaciones provenientes de la descarga de

desagües domésticos, residuos de actividades mineras o

industriales, uso de defensivos agrícolas, presencia de

2.2.2.2.

2.2.2.3.

PRE TRATAMIENTO

Es el Proceso que acondicionan las aguas residuales para

su tratamiento posterior el cual consta de los siguientes

procesos:

Aliviadero de agua en exceso, para evitar sobrecargas

hidráulicas en el proceso. Desbaste, para eliminación de

las sustancias de tamaño excesivamente grueso.

Tamizado, para eliminación de partículas en suspensión.

Trituración de los elementos retenidos en el desbaste

(sistema útil cuando se quiere evitar la problemática de las

rejillas y extracción de subproductos).

Desarenado, para eliminación de arenas y sustancias

sólidas densas en suspensión. Desengrasado, para

eliminación de los distintos tipos de grasas y aceites

presentes en el agua residual, así como de elementos

flotantes Pre tratamiento

LINEA DE CONDUCCION

Se d~nomina línea de conducción a la parte del sistema

constitutivo por el conjunto de duetos y accesorios

destinados a transportar el agua desde donde la captación

hasta un punto que puede ser un · Reservorio de

almacenamiento · o bien una planta potabilizadora; la

capacidad de esta línea debe calcularse con el caudal

máximo diario.

Las líneas de conducción las podemos dividir en dos tipos:

las líneas de conducción por gravedad y líneas de

conducción de bombeo.

Se le da este nombre cuando para abastecer a una

población, además de planta potabilizadora se construye

un tanque elevado que por la propia caída del agua

Canales

• La velocidad en los canales no debe producir depósito

ni erosiones.

• Los canales deberán ser revestidos y techados

Tuberías

• La velocidad mínima será adoptada de acuerdo a los

materiales en suspensión, pero en

ningún caso será menor de 0.60 mis.

• La velocidad máxima admisible será:

En tubos de concreto ... 3 mis.

En tubos de cemento Acero y PVC ... 5 mis.

• Para el cálculo de las tuberías se recomienda la fórmula

de Manning, cuando el conducto trabaje como canal,

con los siguientes coeficientes de rugosidad:

Plástico PVC ... 0.01 O

Fierro fundido y concreto ... 0.015

• Para el cálculo de las tuberías que trabajan a presión se

recomienda el uso de la fórmula de Hazen y Willians,

con los siguientes coeficientes;

Hierro fundido ... 100

Acero sin costura ... l20

Hierro fundido con revestimiento, polietileno ... 140

Poli (cloruro de vinilo) P.V.C ... 150

La línea de conducción por gravedad generalmente

incluye obras de arte, tuberías de ventilación (cámara

rompe presión), válvulas de aire y válvulas de fuerza

acorde a las características topográficas . de suelos del

2.2.2.4. PLANTA DE TRATAMIENTO

Se denomina planta de tratamiento de agua potable

(frecuentemente abreviado como PTAP) al conjunto de

unidades en las que se trata el agua con el objetivo del

tratamiento es la remoción de los parámetros

fisicoquímicos y microbiológicos del agua cruda hasta los

límites establecidos en las NORMAS NACIONALES DE

CALIDAD DE AGUA POTABLE vigentes en el país; es

decir que se vuelva apta para el consumo humano.

Existen diferentes tecnologías para potabilizar el agua,

pero todas deben cumplir los mismos principios:

combinación de unidades múltiples, tratamiento integrado

para producir el efecto esperado.

La capacidad de la planta de tratamiento de agua debe ser

tal que produzca el caudal máximo diario (Qmd) previsto

para la ampliación progresiva según el periodo de diseño.

El ~¡Pla potabilizada obtenida del subsistema de

producción en cantidad y calidad adecuada se entrega al

subsistema de distribución del sistema correspondiente.

Y La norma que rige el diseño es OS 020 de "plantas de

tratamiento de agua para consumo humano" del

Reglamento Nacional de Edificación (R.N.E.).

2.2.3. SUBSISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE.

Está comprendido desde el reservorio o almacenamiento hasta las

conexiones domiciliarias exteriores de cada una de las edificaciones

del ámbito del proyecto.

El subsistema de distribución de agua potable debe ajustarse a la

norma peruana OS. 050 "Redes de Distribución de Agua Para

Consumo Humano" del R.N.E.

2.2.3.1. ALMACENAMIENTO

El almacenamiento del agua tratada tiene la función de

zona presión correspondiente, así mismo deben

suministrar agua para consumo humano a las redes de

distribución, con las presiones de servicio adecuadas y en

cantidad necesaria que permita compensar las variaciones

de la demanda. Asimismo deberán contar con un volumen

adicional para suministro en casos de emergencia como

incendio, suspensión temporal de la fuente de

abastecimiento y/o paralización parcial de la planta de

tratamiento. Los almacenamientos comúnmente

denominados como reservorios, pueden ser apoyados o

elevados dotados de una caseta de válvulas.

Criterios de diseño.

En un diseño de almacenamiento de agua potabilizada se

debe tener en cuenta:

a) Determinación del volumen de almacenamiento en

reservorio.

El volumen se determina con la curva de variación de

demanda horaria de la zona abastecida o de una población

de características similares.

El volumen total de almacenamiento estará formado por

volumen de regulación, contra incendio y de reserva.

El volumen de regulación, será calculado con el diagrama

de masa correspondiente a las variaciones horarias de la

demanda. Cuando se comprueba la no disponibilidad de

esta información, adoptar como mínimo el 25% del

promedio anual de la demanda como capacidad de

regulación, considerando que el suministro de la fuente de

abastecimiento sea calculado para 24 horas de

funcionamiento.

En los casos que se considere demanda contra incendio, el

volumen asignado será el mínimo adicional, 50 m3 _para

áreas destinadas netamente a viviendas,

(comerciales, industriales y otros) deberán tener su propio

volumen de almacenamiento de agua contra incendio.

El volumen de reserva, utilizada para compensar el corte

del flujo causado por alguna falla en el subsistema de

producción de agua potable es decir para casos de

emergencia.

b) Ubicación.

Los reservorios se deben ubicar en áreas libres.

El proyecto deberá incluir un cerco perimétrico para cada

reservorio para la adecuada protección.

e) Estudios complementarios.

Para el diseño de los reservorios de almacenamiento

deberá contar con información de la zona elegida, como

fotografías aéreas, estudios de topografía, mecánica de

suelos, variaciones de niveles freáticos, características

químicas del suelo y otros que se considere necesario.

d) Vulnerabilidad.

Los reservorios de almacenamiento no deberán estar

ubicados en terrenos sujetos a inundaciones,

deslizamientos u otros riesgos que afecten su seguridad.

e) Caseta de válvulas.

Las válvulas, accesorios, los dispositivos de medición y

control de un reservorio serán alojadas en una caseta que

permita su fácil, operación y mantenimiento.

t) Mantenimiento.

Las labores de mantenimiento se efectuarán sin

interrupciones prolongadas del servicio. La instalación

debe contar con un "by-pass" entre la tubería de entrada y

salida o cuidando el comportamiento adecuado de las

presiones.

g) Tubería de rebose y limpia.

La tubería de rebose deberá tener capacidad mayor al

2.2.3.2.

El diámetro de la tubería de desagüe deberá permitir un

tiempo de vaciado menor a 8 horas, debiendo verificar que

la red de alcantarillado receptora tenga la capacidad para

conducir dicho caudal.

h) Pendiente en el fondo.

El piso del reservorio deberá tener una pendiente hacia la

salida de desagüe de modo que permita evacuarlo

completamente al efectuar trabajos de mantenimiento.

i) Ventilación del Reservorio.

La ventilación deberá permitir la circulación del aire en el

reservorio con capacidad mayor que el caudal máximo de

entrada o salida.

j) Otros dispositivos.

Además todo reservorio debe contar con dispositivos que

eviten el ingreso de partículas, insectos y luz directa del

sol, a~í como permitan conocer los caudales de ingreso,

salida y el nivel del agua en cualquier instante.

k) Tapa sanitaria.

El reservorio y casetas de válvulas deberán estar provistos

de tapa sanitaria y escaleras de acero inoxidable pintados

con antiCorrosivo para la adecuada protección durante el

funcionamiento a lo largo de su vida útil.

LINEA DE ADUCCIÓN.

Es el tramo de tubería comprendida desde el reservorio de

almacenamiento hasta el inicio de la red de distribución

previsto.

Criterios de diseño.

Funciona por gravedad, el diseño depende de las

condiciones de operación de la red de distribución en

función a los caudales y presiones de servicio. En una

línea de aducción se debe tener en cuenta los siguientes

a) Carga disponible o diferencia de nivel entre el

almacenamiento y la red de distribución.

Generalmente la carga disponible viene representada por

la diferencia de elevación entre el almacenamiento (nivel

mínimo de agua) y la red de distribución (nivel máximo).

Línea de carga y línea piezométrica.

La línea de carga referente a una tubería es el lugar

geométrico de los puntos representativos de las tres cargas

(velocidad, presión y posición).

b) Caudal de diseño.

Se diseña con el caudal que resulta mayor al comparar el

caudal máximo horario (Qmh) con la suma del caudal

máximo diario más el caudal contra incendios para el caso

en que se decida considerar la demanda contra incendio.

e) Selección de la clase de tubería.

La tubería será capaz de soportar las presiones

hidrostáticas, la clase de tubería a seleccionar estará

definida por las presiones máximas en la línea.

d) Selección de tipo de tubería en función al material.

Como resultado de los estudios en campo, levantamiento

topográfico, inspección de los tramos, planos en planta e

informaciones adicionales servirá para determinar el tipo

de tubería pudiendo ser de acero, cobre, concreto, fibra de

vidrio, hierro, polietileno o policloruro de vinilo (PVC)

acorde a ello se define también los coeficientes de fricción

si se aplica la fórmula de Hazen y Williams.

e) Diámetros.

Para determinar el diámetro de una línea de aducción se

debe considerar alternativas desde el punto de vista

hidráulico y económico, una vez definida la clase de

tubería y sus limitaciones de uso debido a las presiones

estáticas, existe la posibilidad de presentarse situaciones

que obliguen a utilizar dispositivos complementarios.

2.2.3.3.

2.2.3.4.

2.2.3.5.

Las válvulas y anclajes necesarios como parte del diseño

se definirán en función a las velocidades y a las presiones

resultantes al aplicar la norma OS.050 del reglamento

nacional de edificaciones.

RED DE DISTRIBUCIÓN.

La red de distribución es un trazado de TUBERÍAS que

permite distribuir agua potable, es un conjunto de tuberías,

accesorios, válvulas de fuerza y válvulas de regulación

comprendidos entre la línea de aducción y conexiones

domiciliarias exteriores con el propósito de distribuir el

agua potable cumpliendo con las condiciones de calidad,

cantidad y continuidad dentro de la zona de presión del

reservorio correspondiente.

CLASIFICACION DE LA RED DE DISTRIBUCION

a) Redes Primarias.

Son aquellas que generalmente son de diámetro mayor

cuya función es de alimentar caudal necesario de agua

potable a las redes secundarias de su entorno.

b) Redes Secundarias.

Son aquellas que generalmente son de diámetros

menores que las redes primarias y tienen la función de

distribuir los caudales de agua potable hacia las

conexiones domiciliarias exteriores.

PRESIONES

Para el funcionamiento de una red de distribución de agua

potable es suficiente considerar que la presión en un punto

manómetro colocado directamente sobre la tubería que

pasa por ese punto, más o menos la distancia vertical

existente entre la clave de la tubería y el centro del

manómetro.

Las magnitudes señaladas por el manómetro pueden

representar cuatro situaciones diferentes: (1) presiones

"estáticas" que corresponden a los casos en que el agua

potable no circula en la red, estando llenas sus tuberías.

Ellas equivalen en columna de agua a la diferencia entre

las cotas correspondientes al plano de carga y a la llave del

tubo en el punto considerado. (2) Presiones "dinámicas",

que son las obtenidas cuando el agua está circulando

dentro de las tuberías. (3) sobre-presiones, que son la

parte de la presión dinámica que excede a la estática

cuando ésta es menor que ella. (4) presiones negativas,

que son valores de la presión dinámica inferiores a la

presión atmosférica.

Se denomina cota piezométrica de un punto de la red de

distribución de agua potable a la suma de la cota de

terreno más la presión expresada en columna de agua.

Cuando esta presión se refiera a la estática, la cota

piezométrica para todos los puntos será la altura del plano

de carga. La diferencia de cotas piezométricas entre dos

puntos consecutivos se denomina "pérdida de carga". La

pérdida de carga entre dos puntos será equivalente a la

diferencia de presiones, cuando esos dos puntos se

encuentran sobre un mismo plano horizontal.

La determinación de la presión en un punto del sistema

requiere el empleo de un manómetro solamente, además

conocer con mayor precisión, según sea el caso, la cota del

punto considerado. En estas condiciones, para él estudio

plano acotado de la localidad, que bien puede ser el de

replanteo de la red de distribución de agua potable

concordante con el catastro de redes.

FLUJO OCURRE DESDE CARGAS ALTAS HACIA CARGAS BAJAS

Dirección de Flujo '""""'~"

Grafico 2.-Comportamiento del flujo y variabilidad de

presiones

La presión promedio por sector de abastecimiento de agua

potable se calcula a partir de la elección de los puntos de

muestreo con la presión desfavorable (crítico) y favorable

(no <;rítico). Esta actividad debe efectuarse por lo menos

una vez por mes.

La presión del servicio se podrá medir en la conexión

domiciliaria, al nivel del piso y con la llave de paso

posterior al punto de toma de presión cerrada, al cual

habrá que añadir la diferencia de alturas entre la red de

distribución de la cual proviene la conexión, con los

instrumentos adecuados para la medición de presión de

2.2.3.6.

2.2.3.7.

Si la continuidad es mayor o igual a 12 horas, se deberá

medir en la hora de mayor consumo, si no se dispone de

curvas de consumo se medirá entre las 12 y 13 horas.

PRESIONES DE SERVICIO

Se llaman presiones de servicio a las dinámicas cuyos

valores sean mayores que cero pero inferiores a la estática.

Son normales cuando igualan o superan a un valor mínimo

(10 m.c.a) que se considera suficiente para abastecer

directamente a las conexiones domiciliarias y son

deficientes cuando están por debajo de ese valor mínimo.

Para que las presiones de servicio se consideren normales,

es indispensable que ellas sean superiores a un valor

mínimo capaz de atender dos clases de requerimientos:

(1) los de los edificios y domicilios de la población, y (2)

los del servicio contra incendios. Cuando sean inferiores,

las presiones serán deficientes porque el sistema no está en

condiciones de atender debidamente una de las dos

condiciones o ambas.

PRESIONES MAXIMAS

Los valores máximos de la presión en las redes de

distribución se determinan por:

./ Las necesidades de los domicilios más altos

./ Las demandas para incendio.

Por otra parte, consideraciones adicionales, especialmente

de carácter económico, exigen que en ningún punto de la

red la estática exceda de determinado valor denominado

"presión máxima".

La presión mínima debe verificarse en el sistema de

distribución en tal forma que todos sus puntos tengan una

2.2.3.8.

demanda. En cambio, la máxima debe presentarse cuando

no haya flujo y la red está llena de agua.

PÉRDIDAS DE CARGA EN TUBERÍAS.

La pérdida de carga que en redes de distribución

representa la pérdida de energía de un flujo hidráulico a lo

largo de la misma por efecto del rozamiento llamado

perdida por fricción.

Hazen-Williams (1905).

El método de Hazen-Williams es válido solamente para el

agua que fluye en las temperaturas ordinarias (5

oc -

0

C). La fórmula es sencilla y su cálculo es simple debido a

que el coeficiente de rugosidad "C", no está en función de

la velocidad ni del diámetro de la tubería. Ideal para el

diseño y análisis de redes de distribución.

h = 10,674 . [Qt, 852¡ (Ct, 852. D4, 871)] • L

Donde:

hf: pérdida de carga (m)

Q: caudal (m3/s)

C: coeficiente de fricción (adimensional)

D: diámetro interno de la tubería (m)

L: longitud de la tubería (m)

2.2.3.9.

Valores de "C" Descripción de la

Asbesto

-tubería PVC F"G"

Cemento.

Extremadamente lisa 150 140 120

Nueva 140 130 110

Después de cinco 130 120 100

Después de diez años 120 110 90

Después de veinte 100

-

Después de treinta 85

-

Tabla 2.-Comparación de Ecuaciones De Fricción

Darcy - Weisbach Manning Hazen - Williams

Todos los fluidos Agua solamente Agua solamente

Difícil obtener f Fácil de obtener n Fácil de obtener C

Para todos los Flujo turbulento Flujo laminar

regímenes

No es usada Usada comúnmente Usada comúnmente

comúnmente en USA para Alcantarlllado en USA

sanitario

haLV2/D L y2¡ 0 1.33 L V1.85JO 1.1e

CONEXIÓN DOMICILIARIA

Conjunto formado por tuberías, accesorios y medidor,

conectado a la red distribuidora y situado entre esta y el

punto de entrega.

Es el tramo comprendido entre la red de distribución y el

medidor o dispositivo de control ubicado en la vereda de

la edificación de cada usuario.

2.2.3.10. VARIACIÓN DE CONSUMO

a) Coeficientes de variación

El consumo no es constante durante todo el

año, inclusive se presentan variaciones durante el día,

el cálculo de estos es necesario utilizar Coeficientes

de Variación diaria y horaria respectivamente.

Un sistema es eficiente cuando en su capacidad está

prevista la máxima demanda de una población.

b) Variación diaria.

Las estadísticas demuestran que hay días del año con

consumos mayores y otros con consumos menores

con relación al consumo promedio diario.

Así como existen variaciones mensuales en los

consumos, también las hay en el día. La variación

diaria se expresa como un coeficiente del gasto medio

anual y depende de la temperatura y distribución de

las lluvias en la región y llamamos coeficiente de

variación diaria, cuyo valor se obtiene mediante la

siguiente expresión:

C anstuna M ax Diari.a

-~

Q .Max Dia:ri.o

K

=--~---1 Q P-romedia Diar!.o

Donde:

Kl Coeficiente de variación

diaria

Q

Entonces para deducir el caudal máximo diario se

emplea Kl para luego diseñar los componentes del

subsistema de producción de agua potable.

e) Variación horaria.

También existen variaciones horarias con respecto al

gasto máximo diario, el cual no es consumido por la

población en forma constante durante las 24 horas del

día, pero determinados lapsos será mayor o menor que

el gasto máximo diario.

Q lM ax. Horario

lC =

--=---:z

Q

Donde:

K2 Coeficiente de variación

horario

Q

Q Promedio Horario== Caudal promedio horario

Entonces para deducir el caudal máximo horario se

emplea K2 para luego diseñar los componentes del

subsistema de distribución de agua potable.

2.2.3.11. TIPOS E IMPORTANCIA DE MEDICION DE LAS

REDES DE DISTRIBUCION DE AGUA POTABLE

La medición en una red de distribución de agua potable es

muy importante, permite conocer el volumen inyectado en

la red (macromedición) y el volumen consumido por los

usuarios (micromedición) realizado por medidores, con la

finalidad de disponer de registros mensuales de caudal.

La macromedición y micromedición permite conocer el

volumen de agua no contabilizada (ANC). El ANC es

volumen facturado por consumo de los abonados de la red

de distribución de cada zona de presión establecida.

a) Macromedición.- es la medición de caudales

entregados a la red de distribución de una zona de

presión a través de puntos de control, colocados en

puntos específicos del sistema.

b) Micromedición.- es el volumen medido de agua

consumido por los usuarios, mediante lecturas

mensuales de los medidores domiciliarios, de los

cuales se clasifican en categorías como: residencial,

comercial e industrial, institucional.

Esta actividad puede ser respaldada mediante acciones

de soporte como son: supervisión, mantenimiento de

medidores, verificación de medidores (laboratorio).

2.2.3.12. DOTACION PERCAPITA

La dqtación percapita Corresponde a la cantidad de agua

requerida para satisfacer las necesidades básicas de un

habitante sin considerar las pérdidas que ocurran en el

sistema de distribución. Cuando se multiplica la población

que va a ser servida por la dotación se obtiene la demanda

total de agua, por tal razón la evaluación de la dotación es

tan importante como la proyección de la población.

Factor 1

=

2.2.3.13. DOTACIÓN REAL

A diferencia de la dotación per cápita la dotación real

corresponde a la cantidad de agua requerida para satisfacer

consideran las pérdidas que ocurren en el sistema de

distribución.

. Dul.ru:. Pe-rcupi!u.

no

= (

1 - perd.rda. ue agua:

2.2.3.14. SECTORIZACIÓN DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN

DE AGUA POTABLE.

Sectorización de la red es limitarla o subdividirla en

sectores y deben ser aislados entre sí, que dispongan de

una o varias entradas. Cada entrada debe estar equipada

con contadores para medir los consumos y presiones

La ventaja de sectorizar la red es que se conoce la curva de

caudal de cada sector, y en especial el caudal mínimo

nocturno, ya que alguna variación de puede indicar alguna

fuga o consumos exagerados de los abonados.

En la medición del caudal nocturno se debe considerar el

ámbito social del sector ya que depende de las propiedades

activas en horarios nocturnos, puede variar cada noche de

la semana por la realización de eventos sociales.

a) SECTOR

Es la delimitación de la red, en el cual se incluyen distritos

hidrométricos y/o subsectores, en los cuales se colocará

nudos de control para la medición de caudales y presiones.

Un distrito hidrométrico es el aislamiento hidráulico de la

red, por el cierre de válvulas que impedirán el paso de

agua.

e) SUBSECTOR

Red mallada pequeña independiente del resto de la red.

Para la sectorización de una red se propone lo siguiente:

Actualizar planos y catastro de la red de distribución, debe

constar longitud, material y diámetro de tuberías

. condiciones de válvulas. Digitalizar la red de distribución,

limitar la red mediante sectores, se debe considerar

demandas, número de usuarios, longitud de la red, número

de acometidas para estructurar sectores homogéneos.

Ubicar los nudos de control y medición.- debe estar

ubicado en la red de distribución de agua, en tanques de

almacenamiento, salida y entrada

SIMULACIÓN HIDRÁULICA.

La simulación de las redes de distribución de agua puede

entenderse, como el uso de una representación matemática

del sistema real (modelo matemático), con el que se

pretende aumentar su comprensión, hacer predicciones y

posiblemente ayudar a controlar el sistema utilizando

como base en el cálculo hidráulico para simular diferentes

estados de carga que se producen en dicha red.

WATERCAD.

El software Watercad permite la simulación de todo tipo

de redes de distribución de agua potable de manera

sencilla, con determinado número de elementos

hidráulicos incluyendo reservorio, estaciones de bombeo,

válvulas, tuberías, accesorios, etc. utilizando tan solo el

componentes de la red y calidad del agua suministrada se

realizan cálculos incluyendo curvas de demanda.

a) Línea: Es un determinado tramo de tubería que pueda

incluir o no determinado tipo de válvula que trabaja a

presión, cuya longitud es variado.

b) Nudo: Viene a ser el encuentro de líneas de tuberías el

mismo que se clasifican en:

../ Nudo Fuente: Punto de la red que recibe un aporte

externo de caudal.

../ Nudo de Conexión: Punto de la red que no recibe

aporte externos pues, sólo ocurre una transferencia de

caudal entre dos o más líneas de tubería .

../ Nudo de Consumo: Punto de la red en el que ocurre

una extracción de caudal.

2.2.3.15. DISEÑO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN

De acuerdo a las características urbanas de la ciudad

urbana o localidad rural el diseño de la red de distribución

se efectúa de la siguiente manera:

a) Red de distribución tipo ramificado.

Cuando las edificaciones están ubicadas a lo largo de las

vías carrózales o peatonales sin formar manzanas

urbanísticas, muy común en localidades de ámbito rural.

b) Red de distribución tipo malla o circuito.

Cuando las edificaciones están ubicadas y distribuidas a lo

largo de vías carrózales o peatonales formando manzanas

urbanísticas, muy común en ciudades cuya red se diseña

e) Red de distribución tipo mixto.

Viene a ser la combinación de redes tipo ramificado y tipo

malla o circuito.

Criterios de diseño.

El diseño de toda red de distribución se elabora con

capacidad de distribución el agua bajo condiciones de

cantidad, calidad, cobertura y continuidad acorde a la

norma OS.050 del reglamento nacional de edificaciones.

a) Caudal de diseño.

La red de distribución se diseñará con la cifra que resulte

mayor al comparar el caudal máximo horario con la suma

del caudal máximo diario más el caudal contra incendio

cuando se trate de diseñar considerando demanda contra

incendio, caso contrario se diseñará para el caudal máximo

horario.

Para redes cerradas se dispone de los siguientes métodos

para el cálculo de caudales.

i) Método de área: Consiste en la determinación del caudal

en cada nudo considerando su área de influencia. Este

método es recomendable en localidades

1 Qi =Qu

*

ii) con densidad poblacional uniforme en toda la extensión de

la red. El caudal en el nudo será:

El caudal unitario de superficie se calcula por:

Dónde: Qu: Caudal unitario superficial (Lis/Ha)

Qi: Caudal en el nudo "i" (Lis)

Qt: Caudal de diseño (Lis)

Ai: Área de influencia del nudo "i" (Ha) ·

At: Superficie total de la red (Ha)

iii)Método de densidad poblacional: Este método considera

la población por área de influencia de cada nudo. Para la

aplicación de este método se deberá definir la población

en cada sector del área del proyecto.

1 Qi =Qp*Pi 1

Donde el caudal unitario poblacional se calcula por:

Qp=Qt/Pt 1

Dónde: Qp: Caudal unitario poblacional (L/s/hab)

Qt: Caudal de diseño (Lis)

Qi: Caudal en el nudo "i" (Lis)

Pt: Población total de la red (hab)

Pi: Población del área de influencia del nudo "i"

(hab)

iv) Método de longitud unitaria: Este método calcula el

caudal unitario, dividiendo el caudal de diseño entre la

longitud total de la red. Para obtener el caudal en cada

traiL _ _ Q_i =_q_*_L_i_=_Q_m_h_I_L_t _ _ ...Jfal unitario por la

Dónde:

q: Caudal unitario por metro lineal de tubería (Lim/s)

Qi: Caudal en el tramo "i" (Lis)

Qd: Caudal de diseño (Lis)

Lt: Longitud total de la red (m)

Li: Longitud del tramo "i" (m)

v) Método de repartición media: Consiste en determinar

los caudales en cada tramo de la red, repartiendo en

partes iguales en los nudos de sus extremos. El caudal en

un nudo, será la suma de los caudales de los tramos

medios adyacentes. El caudal de cada tramo puede ser

calculado por el método de longitud unitaria.

vi)Método de número de usuarios: Este método calcula el

caudal unitario, dividiendo el caudal de diseño entre el

número total de usuarios de la población. El caudal en el

nudo, será el número de usuarios en su área de influencia,

multiplicado por el caudal unitario.

Qn =qu *Nfn = Qmh 1 Nf

Dónde: Qn: Caudal en el nudo "n" (Lis)

qu: Caudal unitario (Lis/usuario)

Qmh: Caudal máximo horario (Lis)

Nf: Número total de usuario.

Nfn: Número de usuario en el área de

Para redes ramificadas cuando abastecen a más de 30

usuarios, podrán emplearse cualquiera de los métodos

indicados anteriormente para el cálculo de los caudales.

En caso de tener menos de 30 usuarios, la determinación

de caudales por ramales se realizará por el método

probabilístico o de simultaneidad. Se recomienda aplicar

la siguiente fórmula:

QRAMAL = K *l:Qg

K= (x-l)AO.S

Dónde: QRAMAL: Caudal de cada ramal (Lis)

Qg: Caud~l por grifo (Lis). Este valor no será

inferior a 0.1 1/s

K: Coeficiente de Simultaneidad. En ningún caso el

coeficiente será menor

x: Número de grifos ~2

x: Número total de grifos en el área que

abastece cada ramal.

vii) Método de numero de lotes: Este método calcula el

caudal unitario, dividiendo el caudal de diseño entre el

número total de lotes de la población. El caudal en el

nudo, será el número de usuarios en su área de influencia,

1

multiplicado por el caudal unitario.