Diseño de las redes de agua potable y alcantarillado del CP San Nicolás Distrito de Zaña provincia de Chiclayo Región Lambayeque

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(1)-~--------------------------~-. FACULTAD DE INGENIERÍA AGRÍCOLA. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGRÍCOLA. "DISEÑO DE LAS REDES DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DEl CP. SAN NICOLAS ·DISTRITO. DE ZAÑA • PROVINCIA DE CHICLAYO " REGiÓN LAMBAYEQUE". TE S 1S ,. PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAl DE: 6. INGENIERO AGRICOLA PRESENTADO POR. BACH. LOPEZ BETANCOHURT CESAR AUGUSTO 9. LAMBAYEQUE - PERU. 2014. -~----------------------~--~-. -.

(2) UNIVERSIDAD NACIONAL · ((PEDRO RUIZ GALLO}}. FACULTAD. DE INGENIERÍA AGRÍCOLA. ESCUELA PROFESIONAL INGENIERÍA AGRÍCOLA. DISEÑO DE LAS REDES DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DEL CP. SAN NICOLAS- DISTRITO DE ZAÑA -PROVINCIA DE CHICLAYOREGIÓN LAMBAYEQUE.. TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO DE INGENIERO AGRÍCOLA. Bach. LOPEZ BETANCOHURT, CESAR AUGUSTO. LAMBAYEQUE-PERÚ. SETIEMBRE- 2014.

(3) UNIVERSIDAD NACIONAL "PEDRO RUIZ GALLO" FACULTAD DE INGENIERÍA AGRiCOLA. DISEÑO DE LAS REDES DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DEL CP. SAN NICOLAS- DISTRITO DE ZAÑA -PROVINCIA DE CHICLAYO- REGIÓN LAMBA YEQUE.. TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO DE:. ~. INGENIERO AGRICOLA. PRESENTADO POR:. Bach LOPEZ BETANCOHURT, CESAR AUGUSTO. LAMBAYEQUE-PERÚ. SETIEMBRE 2014.

(4) UNIVERSIDAD NACIONAL "PEDRO RUIZ GALLO". FACULTAD DE INGENIERÍA AGRiCOLA. TESIS: ((DISEÑO DE LAS REDES DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DEL CP. SAN NICOLAS- DISTRITO DE ZAÑA -PROVINCIA DE CHICLA YOREGIÓN LAMBAYEQUE.. PRESENTADO POR EL: BACH. CESAR AUGUSTO LOPEZ BETANCOHURT TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO DE:. INGENIERO AGRÍCOLA. EL HONORABLE JURADO:. ING.. VICTORIANO CELIS JIMENEZ. SECRETARIO. ING..

(5) DEDICATORIA. A Dios· y nuestra madre Maria santísima por haberme dado la vida y ser mi soporte en los momentos dificiles que tuve para lograr ser un profesional. A mis padres Felimer López Cordova y Artemia Betancohurt Calle de López por. su. infinito. apoyo. y. por. la. confianza que me brindan cada día por ser una buen profesional. A mis hermanas Elina Soledad (t) y Helga Fany que con su. apoyo contante. ~e. ayudaro11. a. levantarme de cada obstáculo que tuve para lograr ser un profesional. A mi esposa Claudia Cesilia quien día a día con sus palabras de aliento me ayuda a seguir adelante y en esa Hija que me ha dado Elina soledad veo el esfuerzo. y. superación. profesional que debo ser.. que. como.

(6) AGRADECIMIENTO. A Dios y nuestra madre Maria santísima por haberme dado las fuerzas. de. lograr. ser. un. profesional. A mis padres Felimer López Cordova y Artemia Betancohurt Calle de López por su infinito apoyo en cada instante de mi carrera profesional. A mis hermanas Elina Soledad (t) y Helga Fany que con su. apoyo contante me ayudaron a conseguir la realización de este proyecto. A mi esposa Claudia Cesilia y a mi hija. Elina. Soledad. pilares. fundamentales de mi vida familiar .. ~. Ingeniero. Sanchez. Segundo. Cusma. asesoramiento. y. Avelino. por. su. toda. su. colaboración brindada durante la elaboración de este proyecto A todas y cada una de las personas que me apoyaron incondicionalmente en la elaboración de este proyecto..

(7) ~. ..__., .. --··-····:w·-··~''". .._...,.~. ú. ~·~l·ftl!!lfitDA~ fJACllmAt.. }. ~ ~" PUJBO BlfflZ 9AB!G 1·., V. INDICE. 1. ~DD-V~40A~. ·. if. '. ;;. (~~,.:l>~~~ ;:3¡¡ Me ~r~ 1f1 rieA \ DEDICATORIA AGRADECIMIENTO RESUMEN. ....... 06. CAPITULO 1 : GENERALIDADES. 1.1.. INTRODUCCION. ........ 07. 1.2.. SINTESIS DEL PROYECTO. ........ 06. 1.3.. IMPORTANCIA DEL PROYECTO:. ........ 08. 1.4.. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO. ........ 08. 1.5.. OBJETIVOS 1.5.1. OBJETIVO GENERAL. ········ 08 ........ 08. 1.5.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS. ......... 08. CAPITULO 11 : REVISION BIBLIOGRAFICA. 2 .1. ANTECEDENTES. ........ 09. 2.2. BASE TEORICA. ........ 09. 2.3. GLOSARIO DE TERMINO. ......... 12. CAPITULO 11 : MATERIALES Y METODOS. 3.1. UBICACIÓN. ........ 16. 3.2. CLIMA:. ........ 16. 3.3. ACCESO Y VÍAS DE COMUNICACIÓN:. ........ 16. 3.4. ACTIVIDAD ECONÓMICA. ........ 16. 3.5. POBLACIÓN ACTUAL. ........ 16. 3.6. SERVICIOS PÚBLICOS. ........ 16. 3. 7. ASPECTO SOCIO ECONÓMICO. ........ 16. 3.8. TIPO DE ASENTAMIENTO. ........ 17. 3.9. TOPOGRAFÍA:. ........ 17. 3. 9 .1. Levantamiento Planimetrico. ........ 17. 3.9.2. Levantamiento Altimetrico. ........ 17. 3.9.3. Trabajo de Gabinete. ........ 18. 3.10. ESTUDIO DE SUELOS. 18.

(8) 3.10.1. Generalidades. 18. 3.10.2. Propiedades Físicas y Mecánicas. 19. 3.10.2.1. Estudio de campo 3.10.3. Estudio de laboratorio. 19 20. 3.10.3.1. Contenido de Humedad. 20. 3.10.3.2. Análisis Granulometrico de Suelos. 20. 3.10.3.2.1. Limites de Consistencia. 21. 3.10.3.2.2. Limites Liquido (LL). 21. 3.10.3.2.3. Limite Plástico (LP). 21. 3.10.3.2.4. Peso Específico de Sólidos. 21. 3.10.3.2.5. Peso Volumétrico. 21. 3.10.3.2.6. Determinación de Salinidad. 22. 3.10.3.2.7. Ensayo y Corte Directo. 22. 3.11. FUENTES DE ABASTECIMIENTO. 22. 3.12. HIDROGRAFIA. 22. 3.13. RED DE ABASTECIMIENTO DE AGUA. 22. 3.13.1 Datos Básicos de Diseño. 22. 3.13.1.1. Parámetros de Diseño. 22. A) Periodo de diseño. 22. B) Factores que afecta al período del diseño. 23. a) Factor económico:. 23. b) Factor de crecimiento poblacional. 23. e) Factor material y técnico. 23. 3.13.1.2. Periodo de Diseño. 23. 3.13.1.3. Población de Diseño. 23. 3.13.1.4. Determinación de la Dotación. 24. 3.13.1.4.1.. Factor que Afecta el Consumo de Agua. 24. 3.13.1.4.2.. Usos de Agua. 25. 3.13.1.4.3.. Variaciones de Consumo. 26. 3.13.1.4.4.. Variación Diaria. 26. 3.13.1.4.5.. Variación Horaria. 27. 3.14. SISTEMA DE ALCANTARILLADO. ........ 27.

(9) A.. B.. Parámetros de diseño. ........ 27. A. 1. Periodo de diseño. ········ 27. A.2. Población de diseño:. ........ 28. A.3. Estudio de las contribuciones:. ........ 28. 1). Contribución doméstica:. ........ 28. 2). Contribución industrial:. ........ 28. 3). Contribución por infiltración:. ........ 28. 4). Contribuciones totales:. ........ 29. Componentes o elementos del sistema de alcantarillado........ 29 B.1 Conexiones domiciliarias o conexión predial. ........ 30. B.2 Buzones. ........ 30. B.2.1 Ubicación de los buzones o cámaras de Inspección B.2.2. Consideraciones de diseño de los buzones ó cámaras de inspección. C.. ........ 30. ........ 30. B.3 Colectores. ........ 31. B. 4 Emisores. ........ 32. Diseño hidráulico de la red de alcantarillado. ........ 32. A) Diseño hidráulico. ........ 35. Caudal unitario (Qu). ........ 35. Gasto parcial (Qp). ........ 35. Pendiente disponible (So¡oo) Caudal tubo lleno (Qp). ········ 35 ........ 35. Velocidad tubo lleno (Vp). ........ 35. Caudal proporcional (FQ). ........ 35. Velocidad real (Vr). ........ 35. Tirante real (d). ········ 35. 3.15. SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DISPOSICIÓN FINAL DE LAS AGUAS SERVIDAS. ........ 36. 3 .15.1. Laguna de estabilización. ········ 36. 3.15.1.1. Tipos de Lagunas de Estabilización. Lagunas Anaeróbicas. ········ 37 . ....... 37. Lagunas Aeróbicas. ········ 37.

(10) Lagunas Facultativas. ........ 37. Lagunas de Maduración. ........ 38. Lagunas Aereadas. ........ 38. 3.15.1.2. Objetivos de las Lagunas de Estabilización. 3.15.1.3. Disposición de las Lagunas.. . ....... 38 .. ...... 38. 3.15. 1.4. Clasificación de las lagunas de Estabilización de acuerdo a su tamaño.. . ....... 39. 3.15.1.5. Profundidad de las Lagunas.. .. ...... 39. 3.15.1.6. Calculo de las Lagunas. ........ 39. Método Racional.. . ....... 39. Diseño por Tasa de Trabajo.. . ....... 42. CAPITULO IV : RESULTADOS. 4.1. DEL ESTUDIO TOPOGRAFICO. ........ 42. 4.2. DEL ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS. ........ 42. CAPITULO V: INGENIERIA DEL PROYECTO. 5.1. RED DE ABASTECIMIENTO DE AGUA. ........ 45. 5.2. RED DE ALCANTARILLADO. ....... 52. 5.3. LAGUNA DE ESTABILIZACION- FACULTATIVA. ........ 58. 5.4. ESPECIFICACIONES TECNICAS. ........ 61. CAPITULO V : PRESUPUESTO GENERAL. 6.1. PRESUPUESTO GENERAL. ........ 155. CAPITULO VI : CONCLUSIONES Y REOMENDACIONES. 6.1. CONCLUSIONES. ........ 167. 6.2. RECOMENDACIONES. ........ 167. CAPITULO VII: BIBLIOGRAFIA. 7 .l. BIBLIOGRAFIA. ........ 168.

(11) ANEXOS ANEXO 1:. ANALISIS DE COSTOS UNITARIOS, METRADOS, FORMULA POLINOMICA.. ANEXO 2:. PLANOS.

(12) RESUMEN El desarrollo de la presente trabajo de Tesis plantea una alternativa de solución para el mejoramiento de los servicios de agua potable y alcantarillado del C.P. San Nicólas- Distrito de Zaña- Región Lambayeque", para los próximos 20 años.. En la actualidad El C.P. San Nicolas cuenta con un servicio de agua potable y saneamiento deficiente, por lo que es indispensable la elaboración de este proyecto.. Se plantea la construcción de un tanque elevado con una capacidad de 205 m3, el cual será abastecido mediante un pozo tubular que cuenta con el caudal necesario para abastecer a la población (2.18 1/s).. Se plantea la construcción de una Red de Alcantarillado, la cual contara con 02 cámaras de bombeo debido a que las aguas servidas no pueden ser evacuadas por gravedad, razón por la cual son indispensables estas cámaras para evacuar las aguas servidas hacia la laguna de estabilización.. El presupuesto total del proyecto ha sido calculado al mes de Agosto del 2014, el mismo que ha sido dividido en rubros de acuerdo a los componentes del sistema y en forma conjunta asciende a si. 2,193,008.35 SON: DOS MILLONES CIENTO NOVENTA Y TRES MIL OCHO CON 35/100 NUEVOS SOLES, que dolarizado al tipo de cambio de S/. 2.90 nuevos soles por dólar da un total de$ 756,209.77 dólares americanos.. Con este proyecto se mejorara la calidad de vida de los pobladores del C.P. San Nicolás, ya que contaran con un mejor servicio de agua potable así como también con un tratamiento adecuado de las aguas servidas a través de las lagunas facultativas..

(13) ABSTRACT. The development of this thesis work presents an alternativa solution to improve the drinking water and sewerage CP San Nicolas - District Zaña - Lambayeque Region "for the next 20 years.. Today The C. P. San Nicolas has a drinking water and poor sanitation, which is an essential need for this project.. The construction of an elevated tank is raised with a capacity of 205 m3, which will be supplied by a borehole which has the flow needed to supply the population (2.181/s).. The construction of a Sewage System, which counted with 02 pumping chambers because the wastewater can not be evacuated by gravity, why are indispensable these cameras to evacuate sewage to the lagoon stabilization arises.. The total project budget has been calculated for the month of August 2014, it has been divided into areas according to system components and amounts together as /. 2,193,008.35 ARE: CINETO TWO MILLION NINETY-THREE THOUSAND EIGHT 35/100 SOLES that dollarized exchange rate of S/. 2.90 soles per dallar gives Americans a total of $ 756,209.77 U.S. dollars.. With this project the quality of lite for residents of CP were improved St. Nicholas, and to count with better water service as well as a proper treatment of wastewater via facultativa lagoons.. 6.

(14) 1.1. INTRODUCCIÓN. Actualmente los centros poblados rurales de nuestro país afrontan graves problemas en lo referente a la satisfacción de sus servicios básicos, además de un crecimiento desordenado en su espacio territorial.. En nuestro país, la mayoría de la población rural no cuenta con los servicios higiénicos o simplemente lo tiene en condiciones insuficientes, esto debido a la falta de recursos económicos y a la limitada decisión de las instituciones estatales por tratar de solucionar esta problemática.. El centro poblado SAN NICOLAS, ubicado en el distrito de Zaña, Provincia de Chiclayo, Región Lambayeque; situado a una altitud promedio de 68.00 m.s.n.m. y con una población de referencia de 475 habitantes aproximadamente, no cuenta con un adecuado sistema de abastecimiento de agua potable, ya que este servicio básico solo abastece por horas debido al poco caudal que tiene el pozo actualmente, originando que la población se provea de agua proveniente de norias, acequias, sin ningún tratamiento previo originando principalmente enfermedades gastrointestinales en la población infantil de la localidad.. Por otro lado, el centro poblado en estudio no cuenta con el servicio de alcantarillado, por lo que utilizan letrinas y algunos realizan sus necesidades fisiológicas a la intemperie, en los alrededores del Centro Poblado. Esta acción contribuye a generar focos infecciosos incrementando la proliferación de moscas, lo que aumenta el índice de morbilidad y mortalidad en la niñez y población adulta.. Enfrentar esta cruda realidad de nuestros centros poblados rurales, es un reto para el Ingeniero Agrícola, el de contribuir a su solución, planteando alternativas adecuadas que permitan disminuir esta problemática; por lo que en esta localidad, la Facultad de Ingeniería Agrícola de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo, mediante sus egresados el autor del presente trabajo, desarrollará el estudio Diseño de las Redes de Agua Potable y de alcantarillado del CP. San Nicolás- Distrito de ZañaProvincia de Chiclayo - Región Lambayeque.. 7.

(15) 1.2. SÍNTESIS DEL PROYECTO El proyecto consiste en el diseño de la red de agua potable y alcantarillado del C.P. San Nicolas, que se encuentra ubicado en el distrito de Zaña, provincia de Chiclayo, región Lambayeque, el cual carece de estos servicios.. La fuente de agua utilizada será a través de un pozo tubular el cual estará ubicado en el C.P. San Nicolas.. El sistema de alcantarillado es nueva el cual contara con una caseta de bombeo para que las aguas servidas sean derivadas a la laguna de oxidación. 1.3. IMPORTANCIA DEL PROYECTO. Este proyecto permitirá mejorar las condiciones de vida de los pobladores del C.P. San Nicolas- Zaña; que en promedio ascienden a 151 familias y que con urgencia requieren el servicio de agua potable y alcantarillado. De esta manera, la población elevará su nivel socio económico y disminuirá el nivel de proliferación de enfermedades infecto contagiosas.. 1.4. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO Además de los aspectos que brindan la importancia del presente proyecto, en este estudio se realizarán investigaciones socio económicas de la población que servirán no solo para la formulación de proyectos de Agua Potable y Alcantarillado, sino también para otro tipo de estudios.. 1.5. OBJETIVOS 1.5.1.. OBJETIVO GENERAL Mejorar el saneamiento básico de la población del C.P. San Nicolás.. 1.5.2.. OBJETIVOS ESPECIFICOS 1. Diseñar la red de agua potable. 2. Diseñar la red de alcantarillado por gravedad y la planta de tratamiento de las aguas residuales de dicho asentamiento. 3. Formular el presupuesto del proyecto, así como su respectiva fórmula polinómica. 8.

(16) 2.1. ANTECEDENTES El C.P. San Nicolás cuenta con un servicio de agua potable deficiente, ya que el pozo tubular que dotaba de agua al tanque elevado que tiene el C.P. se encuentra arenado debido a las lluvias ocasionadas en el año 1998, razón por la cual no abastece al100%. La Municipalidad Distrital de Zaña en su afán de mejorar el servicio de agua potable y saneamiento del C.p. San Nicolás ha realizado los estudios Hidrogeotecnicos para la ubicación de un nuevo pozo tubular el cual abastecerá de agua a este centro poblado. Con respecto al saneamiento en la actualidad cuentan con letrinas las cuales ya han terminado su vida útil y se encuentran colapsadas la mayoría por Jo que necesita mejorar este servicio a través del tratamiento de las aguas servidas. 2.2. BASE TEORICA 1. CAPECO (5) En la nueva versión del Reglamento Nacional de Construcciones dice: A.. LOCALIZACIÓN FISICA DEL ASENTAMIENTO. Se evitará asentar poblaciones en aquellas áreas donde se comprueben peligros de deslizamiento de tierras, fallas geológicas activas, amenaza de desprendimientos, huaycos, desbordes de lagunas, ríos o cualquier otra causa, que suponga peligros a la vida humana.. B.. ORGANIZACIÓN FISICA DEL ASENTAMIENTO . ./ Los asentamientos de poblaciones deberán mantenerse en permanente relación funcional, procurando para ese fin coordinar las características de las zonas habitacionales, de servicio común, laboral y de las de recreación activa y pasiva, de modo de lograr la fricción posible entre .éstas zonas . ./ Los asentamientos de poblaciones deberán adaptarse a las características que le imponen el suelo, de modo tal que permite un equilibrio armónico entre el esfuerzo físico del poblador y el pleno dominio de su marco habitacional; y entre el crecimiento natural de éste y la racional evolución de sus actividades económicas. El proceso de adaptación debe ser integral, buscando en lo posible que se complemente el marco físico racionalizado y el marco físico natural o paisaje.. 2. Agüero Pittman Roger (1 ). En su publicación "Agua Potable Para Las Poblaciones Rurales" manifiesta: 9.

(17) En la mayoría de las poblaciones rurales del país se consume agua proveniente de los ríos, quebradas, canales de riego y mantéales que sin protección ni tratamiento no ofrecen ninguna garantía y representan focos de contaminación que generan enfermedades y epidemias.. 3. lmhoff, Karl.. (6)~. Manifiesta que el saneamiento de la poblacion mediante una. red de alcantarillado es la solución mas económica al problema de las aguas residuales. Al hacer los planes de ubicación tiene que establecerse el plan de saneamiento; el punto de partida son un plano general en el cual debe indicarse en el las zonas de desaguar, colectores principales, aliviaderos de crecida, cauces, receptores, perfiles longitudinales de los colectores, así mismo deben obtenerse en el campo resultados de los sondeos del suelo en algunos puntos importantes, para el cálculo de los mismos.. 4. Calderón C Julio "Agua Y Saneamiento". (4) Caso del Perú Rural. Indica que las políticas públicas son flujos que el régimen político dirige hacia la sociedad, formando parte constitutiva de las acciones o resultados de las actuaciones de los elementos formalmente institucionalizados del estado y que abarcan el uso estratégico de recursos para aliviar los problemas nacionales y tener influencia sobre la vida de sus ciudadanos. Las políticas del sector de agua y saneamiento rural (que incluye la gestión de residuos sólidos) atañen ala vida en un tercio de la poblacion peruana. Esta sección aborda las políticas públicas de agua y saneamiento rural, financiamiento de los servicios y su impacto en los pobres; así como acceso de estos a las administración de los servicios de agua y saneamiento. 5. Vierendel (8). Dice que para diseño hidráulico de la red de alcantarillado se debe tener en cuenta los siguientes criterios: a. Las fórmulas que se recomiendan emplear para el cálculo hidráulico son las de ganguillet, kutter y las de manning. b. Los caudales del sistema se calcularan considerando que el 80% del caudal de agua potable consumida ingrese al sistema de alcantarillado. Para los efectos de la capacidad de diseño de dichos sistemas, el porcentaje anterior se aplicara al caudal correspondiente el máximo anual de la demanda horario de agua potable.. lO.

(18) c. El dimensionamiento del sistema de alcantarillado se hará por la conducción de los caudales máximos como una altura de flujo de 75% del diámetro de la tubería. d. La velocidad mínima de escurrimiento será de 0.6m/s para el flujo correspondiente a 50% del caudal máximo. e. Los 300m. iniciales de la línea de alcantarillado deberán diseñarse con una pendiente mínima de 1%.. 6. VASQUEZ VASQUEZ WILDER. (9) En su folleto "Lagunas de Estabilización" indica:. Tipos de Laguna de Estabilización. a. Lagunas Anaeróbicas. Cuando la estabilización de la materia orgánica se lleva a cabo a través de organismos anaeróbicos cuando no hay oxígeno disuelto en el agua, aprovechan el oxígeno presente en las moléculas de la materia que están degradando. b. Lagunas Aeróbicas. La estabilización de la materia orgánica se lleva a cabo a través de organismos aeróbicos, cuando hay oxígeno disuelto en el agua. Tiene poca profundidad. c. Lagunas Facultativas. Cuando existen organismos con capacidad de adaptación a ambos ambientes (aeróbicos y anaeróbicos). En la parte superior de la laguna se forma una zona aeróbica, y en la parte inferior se forma una zona anaeróbica. d. Lagunas de Maduración. Llamadas también lagunas de acabado o pulimiento, incrementa el tratamiento que se puede producir en las lagunas anteriores. e. Lagunas Aereadas. Trabajan en equipos que introducen oxígeno al interior de las lagunas (areadores). Son más costosas y profundas. Profundidad de las Lagunas Profundidad Periodo de retención (R) :,Anaeró.~!~~'.. ."~·:,_2.§__¡~4-§m·,,: : _ :;'::·,._<.J2~:.?~6 9íé:l~ ~''" . ;_,_ ~ __: Facultativas 1.0 a 2.0m De 1O a 15 días c~-~-rº-~1 ~.~§ . ~.~-~~~ _.--~- ~ .. --~~_,::· :·;~.9_;ª~: ~-º :!?.rii~~-·--. · --·- --.. --~~~-ó~-~- ~ .. -~-.:. _ .- ~ ·• ~...:~... ~ :.. ;"·· .•..•.L ~ Aereadas 2.5. a 5.0m. ª. 7. SAENZ RODOLFO. (7) Define una Laguna de estabilización de aguas residuales es una estructura para embalsar agua de poca profundidad (1 a 4m) cuando las aguas residuales son descargadas de Laguna de Estabilización, se realiza en los 11.

(19) mismos en forma espontánea, un proceso conocido con el nombre de auto depuración o estabilización natural, en el que ocurren fenómeno de tipo físico, químico, biológico y bioquímico. Este proceso se lleva a cabo en casi todas las aguas con alto contenido de materia orgánica putrescible o biodegradable.. 8. APAZA HERRERA, PABLO (2). Manifiesta que con el propósito de estimar la distribución en una red de abastecimiento de agua, se han enunciado diversos métodos de cálculo, uno de ellos es el expuesto por HARDY CROSS, el mismo que a pesar de Jos años conserva su vigencia. Su procedimiento operativo es su mayor virtud, otorgándole ventaja sobre otros métodos por su facilidad interactiva para la programación. 9. CASTRO GALVEZ RODOLFO Y BULLON CALDERON GODOFREDO (3) Consideran que el conocimiento de las características del suelo sobre el cual se edificarán las obras de saneamiento básico y sobre el cual descansara las tuberías es de vital importancia, es por ello que se realizara un estudio de mecánica de suelo. Estas características servirán para cuando se tenga que terminar o sugerir el área de expansión urbana factor importante para el diseño. Por otro lado se manifiesta que antes que el ingeniero haga el proyecto de una obra, debe conocer algo del terreno en que ella ha de asentarse en el que ha de abrirse. 2.2. GLOSARIO DE TERMINOS. • Aguas de filtración, son las aguas que se penetran en las alcantarilla por filtración en el terreno.. • Aguas de lluvia, son las que recogen las alcantarillas durante un periodo de lluvia o después de él, debido a las precipitaciones pluviales.. • Aguas industriales. residuales,. son. producidas. en. los. establecimientos. industriales: fábricas, tintorerías, etc.. • Aguas residuales domésticas, estas son producidas por las necesidades sanitarias de las viviendas, edificios comerciales ó instituciones.. • Análisis granulométrico de suelos. El análisis granulométrico tiene como objeto determinar la cantidad en porcentaje de los diversos tamaños de las partículas que constituyen el suelo, entendiéndose por tamaño de las partículas como el diámetro de ellas cuando es indivisible bajo la acción de una fuerza moderada.. 12.

(20) • Contenido de humedad. La determinación de contenido de humedad es un ensayo rutinario de Laboratorio para determinar la cantidad de agua presente en una cantidad dada de suelos en términos de su peso en seco, como definición. • Contribución doméstica. Son las aguas servidas provenientes del consumo humano, constituida por deyecciones, residuos alimenticios y residuos de la limpieza proveniente de las viviendas. • Contribución industrial. Procedentes de las actividades industriales, arrastrando restos de materias primas utilizadas, producto de transformación y acabados. • Contribución por infiltración: En cuanto a estas contribuciones se tiene: Por filtración subterránea: Constituido por el volumen de agua subterránea que penetra en la red por las uniones defectuosas o tuberías rotas y paredes de buzones. Por precipitación pluvial: Si se ha considerado este tipo de aportaciones porque es muy frecuente la presentación de precipitaciones. • Ensayo y corte directo. Es un ensayo especial practicado en una muestra inalterada de suelo, cuya finalidad es determinar su resistencia al esfuerzo cortante. Para tal efecto, se toma una muestra inalterada en el estrato a cimentar. • Laguna de estabilización. Una laguna de estabilización es una estructura simple para embalsar aguas residuales con el objeto de mejorar sus características sanitarias. • Lagunas Aereadas. Trabajan en equipos que introducen oxígeno al interior de las lagunas (areadores). Son más costosas y profundas. • Lagunas Aeróbicas. La estabilización de la materia orgánica se lleva a cabo a través de organismos aeróbicos, cuando hay oxígeno disuelto en el agua. Tiene poca profundidad. • Lagunas Anaeróbicas. Cuando la estabilización de la materia orgánica se lleva a cabo a través de organismos anaeróbicos cuando no hay oxígeno disuelto en el agua, aprovechan el oxígeno presente en las moléculas de la materia que están degradando. • Lagunas de Maduración. Llamadas también lagunas de acabado o pulimento, incrementa el tratamiento que se puede producir en las lagunas anteriores. • Lagunas Facultativas. Cuando existen organismos con capacidad de adaptación a ambos ambientes (aeróbicos y anaeróbicos). En la parte superior de la laguna se forma una zona aeróbica, y en la parte inferior se forma una zona anaeróbica. • Limite plástico (L.P). El límite plástico se define como el contenido de humedad expresado en porcentaje con respecto al peso seco de la muestra, para la cual los suelos pasan de un estado semisólido a un estado plástico. El límite plástico se 13.

(21) obtiene midiendo el contenido de humedad del suelo cuando comienza a desmoronarse pequeños cilindros de suelo de 3 mm. De diámetro. • Limites de consistencia. La plasticidad es la propiedad que presentan Jos suelos. de poder deformarse hasta cierto límite sin romperse. Los límites se basan en el concepto de Atterberg, de que un suelo de grano fino puede existir en cuatro estados de consistencia, según su grado de humedad. Se tiene así que un suelo se encuentra es estado SOLIDO cuando está seco y en Jos estados SEMISOLIDOS, PLASTJCOS O LIQUIDO, cuando presentan un cierto grado de humedad, correspondiéndole a cada uno de ellos puntos de transición (limites) de un estado a otro, definiéndose así Jos límites de contracción, plástico y líquido. • limites liquido (L.L). Es el contenido de humedad del suelo por debajo del cual se. comporta como material plástico. El límite líquido se determina midiendo la humedad y el número de golpes necesarios para cerrar en una determinada longitud una ranura de un determinado ancho mediante un aparato normalizado. • Muestra Alteradas.- Son aquellas en las que no se conserva las condiciones. naturales o la estructura misma del suelo. En el presente estudio se ha obtenido 30 muestras alteradas, las mismas que han servido para determinar las propiedades físicas del suelo, así como su respectiva clasificación. • Muestra Inalteradas.- Son aquellas cuando son extraídas se les trata de conservar. sus características naturales; esta muestra sirve para determinar las propiedades mecánicas del suelo. En nuestro caso se tomaron las muestras correspondientes. • Período de diseño. Para determinar un buen período de diseño estimaremos un. tiempo que esté acorde con las fluctuaciones de Jos factores sociales y económicos por Jo que el tiempo considerado será un límite probable durante el cual se abastecería de un sistema en forma eficiente al total de la población futura, por las situaciones poco propuestas se tiene que al final del período de diseño se deberán hacer ampliaciones y mejoras futuras al sistema y condiciones existentes. • Peso específico de sólidos. El peso específico del sólido, llamado peso específico. verdadero, peso específico real o peso específico, es el peso de sólidos contenido en la unidad de volumen, sin incluir sus vacíos. Su determinación permite encontrar la relación del peso en el aire de un volumen de suelo y el peso en el aíre de un volumen igual de agua destilada, la prueba se realiza a temperatura constante. • Peso volumétrico. Se determina el peso volumétrico de un suelo al peso de dicho. suelo contenido en la unidad de volumen y generalmente se expresa en Kg/m 3 . Se le denomina peso volumétrico seco de un suelo al peso volumétrico aparente de élf 14.

(22) tomando el peso del mismo previamente cuarteado y secado en un horno a temperatura constante. • Salinidad del suelo. Se realiza este ensayo con la finalidad de determinar la cantidad de sales solubles que se encuentran en el suelo. Su valor se determina como el porcentaje que representa el peso de sales respecto al peso del suelo seco. • Variación diaria. Conociendo también como el coeficiente del día de mayor consumo, es la relación entre el valor consumo o máximo diario registrado en un año y el consumo medio diario relativo a este año. • Variación horaria. Es el coeficiente de la hora de mayor demanda, es la relación entre el máximo consumo horario y el consumo promedio horario. • Variaciones de consumo. En un sistema público de agua la cantidad de agua consumida varía continuamente en función del tiempo, costumbres de la población, etc. En los meses de más calor se producirá mayor consumo de agua habiendo días dentro de un mismo mes en que en la demanda es mayor que los demás. En los meses de invierno el consumo es mucho menos. Durante el día el caudal que da una red de distribución varía continuamente, en las horas diurnas el caudal supera el valor medio alcanzado, valores máximos alrededor del mediodía, durante la noche el consumido baja, siendo mínimo en las horas de las madrugadas.. 15.

(23) 3.1. UBICACIÓN El centro poblado San Nicolás se encuentra a 4.50 km del distrito de Zaña en las coordenadas 9233610 N; 653205 E; se llega a través de la carretera a Mocupe en un tiempo de 5 minutos. El centro poblado en su mayoría cuenta con viviendas de muros de adobe y techos de calamina, también techos de caña y barro y casas de material noble sus calles no se encuentran pavimentadas, ni cuentan con veredas, es un centro poblado concentrado. Linderos: Norte. Tierras de cultivo. Sur. Tierras de Cultivo. Este. Carretera a Zaña. Oeste. Carretera a Mocupe. 3.2. CLIMA El clima imperante es caluroso, con una temperatura promedio anual de 26°C, con precipitaciones pluviales durante los meses de Enero -Abril.. 3.3. ACCESO Y VÍAS DE COMUNICACIÓN: Para llegar al C.P. Poblado San Nicolas se emplea la siguiente ruta: CHICLAYO - SAN NI COLAS. 35 Km.. asfaltada. 3.4. ACTIVIDAD ECONÓMICA La principal actividad que realiza la población en un 80% es la agricultura, sobre saliendo los cultivos de arroz, maíz, pan llevar, etc.; y en un menor escala 20% se dedica a la crianza de animales.. 3.5. POBLACIÓN ACTUAL La población actual del C.P: San Nicolás es de 102 familias que hacen un total de 475 habitantes.. 3.6. SERVICIOS PÚBLICOS El C.P. San Nicolas cuenta con una Institución Educativa Inicial y Una Institución Educativa Primaria.. 3.7. ASPECTO SOCIO ECONÓMICO La población en estudio es de condición regular, basa su economía en la agricultura. 16.

(24) Las características de las viviendas que presenta son de material noble y adobe.. 3.8. TIPO DE ASENTAMIENTO Existen diversos tipos de asentamientos, en el presente caso se a tomado el siguiente: ASENTAMIENTO CONCENTRADO: Se basa en la formación de centros poblados que comprenden cierto número de lotes familiares constituidas muy juntos alrededor de las instalaciones de los servicios, pero separados en diversas instancias del área cultivable, que rodea al centro poblado. El C.P. San Nicolas, materia del presente estudio asume características del tipo de asentamiento concentrado, ya que las viviendas se encuentran alrededor de los pocos servicios con que cuenta este Centro poblado.. 3.9. TOPOGRAFIA 3.9.1.. LEVANTAMIENTO PLANIMETRICO En el levantamiento planimetrico utilizamos como base un plano proporcionado. por la Municipalidad Distrital de Paita, a partir del cual replanteamos y concluimos algunos detalles que no existían en el plano, obteniendo el plano catastral del distrito. Teniendo en cuenta las características del terreno en estudio se empleó un solo tipo de poligonación (cerrada), realizando el siguiente proceso. Reconstrucción del terreno. Ubicación de los vértices de la poligonal. Medición de los lados de la poligonal. Medición de los ángulos de la poligonal. Medición del azimut. Cálculo de la poligonal y dibujo. Se empleo el método de radiación para poder realizar esta poligonal.. 3.9.2. LEVANTAMIENTO AL TIMETRICO Para un proyecto de saneamiento es necesario y básico el levantamiento altimétrico que servirá de apoyo para determinar la real configuración del terreno y hacer los respectivos diseños. El levantamiento altimétrico se ha realizado tomando como referencia el B.M oficial ubicado en el parque Principal de cuya cota es 70.00 m.s.n.m tal como aparece en el plano T-01. Para este levantamiento se ha considerado la nivelación precisa donde el error de máximo tolerable (E) está dado: 17.

(25) E=± 0.101 ~D D. =distancia en Km.. E = error en (m). Poligonal Correcta.- Determinadas las cotas de los vértices de la poligonal, se. procedió a compensarlas, para ello se utilizó el método de aproximación sucesiva.. Curvas de Nivel. Se empleó una nivelación diferencial que tuvo como punto de inicio el B.M., de cota 60.00 msnm ubicada en la plataforma deportiva del C.P. San Nicolas, será interpretado en un plano mediante curvas de nivel.. 3.9.3. TRABAJO EN GABINETE. Una vez procesada la información de campo se obtendrá los perfiles longitudinales y secciones transversales usando el CIVILCAD.. Perfiles Longitudinales. Es la sección longitudinal del eje de la vía, cuyo fin es mostrar los desniveles del terreno, observar de manera precisa las zonas de relleno y corte en el momento de trazar la rasante. En nuestro caso por tratarse de un Proyecto de Saneamiento de Alcantarillado, el perfil longitudinal nos permite apreciar la línea de colectores. Altura de cámaras de inspección, nivel de tapa y nivel de fondo, detalles de conexiones ("llega" y "sale"), además de algunos de detalles característicos del trazo como la ubicación de algunas obras de arte.. Secciones Transversales. En obras de saneamiento, las secciones transversales sirven en el cálculo de volúmenes de corte y relleno, ubicación de las tuberías de desagüe, respecto al eje de vía y el límite de propiedad de las edificaciones. 3.1 O.. ESTUDIO DE SUELOS 3.1 0.1. GENERALIDADES. Dada la compleja y diversa variedad con que los suelos se presentan en la naturaleza, es muy importante realizar el estudio de mecánica de suelos el mismo. 18.

(26) que nos dará una idea clara sobre las dificultades que se pueden presentar en la construcción de una determinada obra. El estudio tiene por objetivo analizar y determinar las propiedades físicas y mecánicas del suelo en estudio, en base a las cuales se decidirá sobre el tipo de obra a diseñar y construir.. 3.1 0.2. PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS Para la obtención de las propiedades físicas y mecánicas se ha tenido en cuenta lo siguiente.. 3.1 0.2.1. ESTUDIO DE CAMPO 3.1 0.2.1.1. EXPLORACION Y MUESTREO DE SUELOS. Esta referido a investigaciones realizadas desde el terreno, necesarias para obtener información exacta de las propiedades físicas y mecánicas del suelo las misma que se llevaron a cabo mediante un programa de exploración directa, en el cual se ha obtenido las muestras de suelo para someterlas a ensayos de laboratorio. Se ha utilizado las dos formas de exploración directa, que son: las perforaciones y las zanjas o calicatas a cielo abierto. El muestreo de suelos consiste en obtener una porción del material de suelo para su investigación debiendo ser la más representativa y adecuada para la realización de los ensayos y pruebas de laboratorio de que se van a ejecutar. Se han obtenido: a. Muestra Alteradas.- Son aquellas en las que no se conserva las condiciones naturales o la estructura misma del suelo. En el presente estudio se ha obtenido 30 muestras alteradas, las mismas que han servido para determinar las propiedades físicas del suelo, así como su respectiva clasificación. b. Muestra Inalteradas.- Son aquellas cuando son extraídas se les trata de conservar sus características naturales; esta muestra sirve para determinar las propiedades mecánicas del suelo. En nuestro caso se tomaron las muestras correspondientes.. 19.

(27) 3.1 0.3. ESTUDIO DE LABORATORIO. Esta parte comprende la ejecución de los ensayos de laboratorio en las muestras obtenidas en el campo, teniendo en cuenta lo que el Reglamento nacional de Construcciones nos indica al respecto, en su apartado VI - 111 -3 A continuación de explica lo que significa cada uno de estos ensayos. 3.1 0.3.1. CONTENIDO DE HUMEDAD. La determinación de contenido de humedad es un ensayo rutinario de Laboratorio para determinar la cantidad de agua presente en una cantidad dada de suelos en términos de su peso en seco, como definición. W. =Ww/Ws x 100. Donde: Ww = Peso de agua presente en la masa de suelo. Ws. =Peso de sólidos en el suelo.. 3.1 0.3.2. ANALISIS GRANULOMETRICO DE SUELOS.. El análisis granulómetrico tiene como objeto determinar la cantidad en porcentaje de los diversos tamaños de las partículas que constituyen el suelo, entendiéndose por tamaño de las partículas como el diámetro de ellas cuando es indivisible bajo la acción de una fuerza moderada. En el presente estudio se utilizaron los siguientes métodos. a.. Análisis Mecánico por Tamizado.- El método consiste en. obtener la cantidad de material que pasa a través de una matriz con una malla dada, pero que es retenida en el siguiente tamiz cuya malla tiene diámetros ligeramente menores que la anterior y se relaciona esta cantidad retenida con el total de la muestra pasada a través de los tamices. Se utiliza este método cuando la muestra de suelo seca se rompe fácilmente por la presión de los dedos pulverizándose el material fino. b.. Análisis Granulométrico por vía húmeda.- Cuando una. muestra de suelo está conformada por partículas finas que al acercarse entre ellas presentan resistencia a ser disgregadas fácilmente, se utiliza este método que a diferencia del anterior permite separar las partículas de suelos previamente mediante el proceso de lavado. De esta manera se separan las partículas del suelo y se eliminan aquellas de tamaño menor al tamiz No 200 (0.074 mm), que es el de abertura más pequeña al realizar el lavado sobre el. Las partículas que quedan retenidas se secan y se tamizan como en el método anterior. 20.

(28) 3.1 0.3.2.1. LIMITES DE CONSISTENCIA La plasticidad es la propiedad que presentan los suelos de poder deformarse hasta cierto límite sin romperse. Los límites se basan en el concepto de Atterberg, de que un suelo de grano fino puede existir en cuatro estados de consistencia, según su grado de humedad. Se tiene así que un suelo se encuentra es estado SOLIDO cuando está seco y en los estados SEMISOLIDOS, PLASTICOS O LIQUIDO, cuando presentan un cierto grado de humedad, correspondiéndole a cada un de ellos puntos de transición (limites) de un estado a otro, definiéndose así los limites de contracción, plástico y líquido.. 3.1 0.3.2.2. LIMITES LIQUIDO (L.L) Es el contenido de humedad del suelo por debajo del cual se comporta como material plástico. El límite líquido se determina midiendo la humedad y el número de golpes necesarios para cerrar en una determinada longitud una ranura de un determinado ancho mediante un aparato normalizado.. 3.1 0.3.2.3. LIMITE PLASTICO (L.P) El límite plástico se define como el contenido de humedad expresado en porcentaje con respecto al peso seco de la muestra, para la cual los suelos pasan de un estado semisólido a un estado plástico. El límite plástico se obtiene midiendo el contenido de humedad del suelo cuando comienza a desmoronarse pequeños cilindros de suelo de 3 mm. De diámetro.. 3.1 0.3.2.4. PESO ESPECÍFICO DE SÓLIDOS El peso especifico del sólido, llamado peso específico verdadero, peso especifico real o peso específico, es el peso de sólidos contenido en la unidad de volumen, sin incluir sus vacíos. Su determinación permite encontrar la relación del peso en el aire de un volumen de suelo y el peso en el aire de un volumen igual de agua destilada, la prueba se realiza a temperatura constante.. 3.1 0.3.2.5. PESO VOLUMETRICO Se determina el peso volumétrico de un suelo al peso de dicho suelo contenido en la unidad de volumen y generalmente se expresa 21.

(29) en Kg/m 3 • Se le denomina peso volumétrico seco de un suelo al peso volumétrico aparente de él, tomando el peso del mismo previamente cuarteado y secado en un horno a temperatura constante. 3.10.3.2.6. DETERMINACION DE SALINIDAD. Se realiza este ensayo con la finalidad de determinar la .cantidad de sales solubles que se encuentran en el suelo. Su valor se determina como el porcentaje que representa el peso de sales respecto al peso del suelo seco. 3.10.3.2.7. ENSAYO Y CORTE DIRECTO.. Es un ensayo especial practicado en una muestra inalterada de suelo, cuya finalidad es determinar su resistencia al esfuerzo cortante. Para tal efecto, se toma una muestra inalterada en el estrato a cimentar. 3.11. FUENTES DE ABASTECIMIENTO. La fuente de agua que será utilizada para el C.P. San Nicolas será desde la construcción e instalación de un Pozo tubular para el cual su ubicación se consigo a través de un estudio Hidrogeotecnico. 3.12. HIDROGRAFIA. La fuente de agua utilizada son a través de pozos tubulares los cuales son acondicionados para su utilización del consumo humano. 3.13. RED DE ABASTECIMIENTO DE AGUA 3.13.1. DATOS BASICOS DE DISEÑO 3.13.1.1. PARAMETROS DE DISEÑO A. PERÍODO DE DISEÑO. Para determinar un buen período de diseño estimaremos un tiempo que este acorde con las fluctuaciones de los factores sociales y económicos por lo que el tiempo considerado será un limite probable durante el cual se abastecería de un sistema en forma eficiente al total de la población futura, por las situaciones poco propuestas se tiene que al final del período de diseño se deberán hacer ampliaciones y mejoras futuras al sistema y condiciones existentes. 22.

(30) B. FACTORES QUE AFECTA AL PERIODO DEL DISEÑO a.. Factor Económico.- Para que se lleve a la realidad nuestro. proyecto depende principalmente de este factor, pues en la práctica es fundamental para la magnitud de cualquier proyecto. En la elección del período de diseño es corto el proyecto no tendrá un costo elevado pero en corto plazo quedara obsoleto y se tendrá que realizar nuevos estudios de ampliación y por ende un mayor gasto si se elige un período de diseño largo, se tendrá una mayor inversión de capital, pues en los primeros años el proyecto no trabaja en capacidad máxima y se tendría un capital de inversión inerte. b.. Factor de Crecimiento de la Población.- Este factor es. importante porque se tiene que hacer un estudio de la cantidad de personas a las que va a servir el proyecto en un límite de tiempo de vida útil. c.. Factor Material y Técnico.- En el período de diseño, estos. factores implican la vida probable de los equipos y estructuras a utilizarse en el sistema que se van a proyectar.. 3.13.1.2. PERIODO DE DISEÑO Teniendo en cuenta los factores señalados anteriormente, se acostumbra a fijar períodos de diseño de 15 a 20 años para las obras de abastecimiento de agua. Según el reglamento nacional de construcciones se recomienda los siguientes períodos de diseño de carpetas constructivas. a. Para poblaciones de 2.000 hasta 20.000 habitantes, se considera de 15 a 20 años. b. Para poblaciones de 20.000 a más habitantes se considera 1O años. Los plazos de justificación de acuerdo con la realidad económica de las localidades. Por lo tanto consideramos 20 años, teniendo en cuenta los factores antes mencionados, así también la consideración del la zona en estudio.. 3.13.1.3. POBLACION DE DISEÑO. Población Actual. La población pronosticada para el C.P. San Nicolas del distrito de Zaña se ubica en el cuadro siguiente: 23.

(31) Cuadro N° 1 Crecimiento Poblacional AÑO. POBLACION (Hab). 2014. 475. Fuente : INEI. Población Futura. La determinación de la población a ser servida y su proyección al futuro constituyen un factor muy importante en la población de todo proyecto de agua y desagüe, siendo uno de los objetivos fundamentales de los responsables del proyecto la eficiencia de estos servicios al final del período del diseño. La detención de este parámetro está en función de muchos factores como los económicos, sociales, culturales, etc.. POBLACION DE DISEÑO Consideramos la población de diseño del C.P San Nicolas a razón · de 1.6%, según datos estadísticos proporcionados por el INEI y a una proyección a 20 años. 3.13.1.4. DETERMINACION DE LA DOTACION 3.13.1.4.1. FACTOR QUE AFECTA EL CONSUMO DEL AGUA Es necesario considerar ciertos factores que afectan al consumo del agua tales como:. a). Importancia de Ciudad. Las grandes ciudades requieren mayores servicios que. las menores.. b) Características de la Población Se ha comprobado grandes variaciones de consumo atribuyendo como causa las costumbres propias de la población; así como de su. actividad. predominante. incluso. la. situación. económica. de. los. consumidores.. e). Condiciones del Clima El consumo de agua aumenta debido al intenso calor de. la época de verano, mientras en lugares donde se alcanza temperaturas muy bajas se corre el riesgo de que el agua se congele dentro de las tuberías y se. 24. HEIEROTECA·U.N.P.B.C.

(32) rompan, por lo que se hace necesario mantener los grifos abiertos, trayendo consigo un mayor consumo de agua.. d). Medición Se ha comprobado que midiendo los servicios de agua en. una ciudad, se reduce el consumo en porcentajes muy significativos.. e). Calidad del Agua Un suministro de agua de buena calidad será utilizado en. mayor grado que otro de mala calidad.. 3.13.1.4.2. USOS DEL AGUA Para determinar el consumo diario se deben tener en cuenta los diversos usos que se le puedan dar al agua los cuales son:. A.. USO DOMESTICO El reglamento Nacional de Construcciones nos muestra el. siguiente cuadro. POBLACIONES De 2.000 a 10.000 Hab. De 10.000 a 50.000 Hab. Más de 50.000 Hab.. CLIMA FRIO TEMPLADOY CALIDO 120 LIP/D 150 LIP/D 150 LIP/D 200 LIP/D 200 LIP/D 250 L/P/D. El siguiente cuadro nos muestra una descripción de las principales actividades domésticas con su dotación de agua estimada.. TIPO DE CONSUMO - Agua para bebida, alimentación - Lavado de ropa - Baño personal - Instalaciones Sanitarias - Pérdidas y desperdicios -Otros usos TOTAL. CONSUMO (LT/HAB/DIA). 10-20 10-20 25-5 15-25 25-50 15-30 100-200. B. USO COMERCIAL Concordado con. Jo establecido en el Reglamento. Nacional de Construcciones (X- 111- 3 11), la dotación de agua para locales comerciales. dedicados. a. mercancías. secas,. pulperías,. carnicerías, .. pescaderías, super- mercados y locales similares, se calculará a razón de 30 Jitros/día/m 2 de área del local. 25.

(33) C. USO INDUSTRIAL. De acuerdo al reglamento nacional de Construcciones considera que el agua destinada para el consumo industrial deberá calcularse de acuerdo a la naturaleza de la Industria y los procesos de manufactura. D.. USO PÚBLICO. Es un consumo no contable, incluye agua para riego de calles, jardines públicos, mercados, etc. Se considera una dotación para este rubro de un 15% de la dotación diaria.. 3.13.1.4.3 VARIACIONES DE CONSUMO. En un sistema público de agua la cantidad de agua consumida varía continuamente en función del tiempo, costumbres de la población, etc. En los meses de más calor se producirá mayor consumo de agua habiendo días dentro de un mismo mes en que en la demanda es · mayor que los demás. En los meses de invierno el consumo es mucho menos. Durante el día el caudal que da una red de distribución varía continuamente, en las horas diurnas el caudal supera el valor medio alcanzado, valores máximos alrededor del medio día, durante la noche el consumido baja, siendo mínimo en las horas de las madrugadas. Teniendo en cuenta estas fluctuaciones en el consumo es que se hace necesario para todo diseño tener en cuenta las siguientes variaciones: -Variación diaria. (K1). - Variación horaria (K2) 3.13.1.4.4. VARIACION DIARIA. Conociendo también como el coeficiente del día de mayor consumo, es la relación entre el valor consumo o máximo diario registrado en un año y el consumo medio diario relativo a este año. El Reglamento Nacional de Construcciones. para los. efectos de las variaciones de consumo, considera la siguiente relación con respecto al medio de la demanda diaria 1.2 a 1.5. 26.

(34) 3.13.1.4.5. VARIACION HORARIA Es el coeficiente de la hora de mayor demanda, es la relación entre el máximo consumo horario y el consumo promedio horario. Según el. Reglamento. Nacional de Construcciones. considera: Máximo promedio anual de la demanda horaria. - Para poblaciones de 2.000 a 10.000 hab.: 1.50 -Para poblaciones mayores de 10.000 hab.:1.80 a 2.50 3.14.. SISTEMA DE ALCANTARILLADO Todo sistema de distribución de agua necesita un sistema de evacuación de aguas servidas, la que se realiza a través de una red de desagüe o alcantarillado, con la finalidad de conducir las aguas residuales de las diferentes actividades humanas que se desarrollan en la localidad; hasta lugares que deben ser tratadas para finalmente evacuarlos ó a través de un sistema separativo volverlos a utilizar en la agricultura. Las aguas residuales están constituidas por:. •. Aguas residuales domésticas, estas son producidas por las necesidades sanitarias de las viviendas, edificios comerciales ó instituciones.. •. Aguas industriales residuales, son producidas en los establecimientos industriales: fábricas, tintorerías, etc.. •. Aguas de lluvia, son las que recogen las alcantarillas .durante un periodo de lluvia o después de él, debido a las precipitaciones pluviales.. •. Aguas de filtración, son las aguas que se penetran en las alcantarilla por filtración en el terreno.. A.. Parámetros de diseño Para el diseño de un sistema de alcantarillado y su posterior tratamiento de las aguas servidas, es necesario tener en cuenta previamente los siguientes parámetros básicos de diseños. •. Periodo de diseño.. •. Población de diseño.. •. Contribuciones, etc.. A.1. Periodo de diseño: Viene a ser el tiempo considerado donde el sistema funcionará. eficiente para el total de la población de diseño, por las situaciones poco previstas se tiene que al final del periodo de diseño se deberán hacer ampliaciones y mejoras futuras al sistema existentes. 27.

(35) Se toma como periodo, el que corresponda a la vida útil de los componentes del sistema integral de alcantarillado como se muestra en la Tabla N° 01. TABLA N° 01 TIEMPOS RECOMENDADOS DE DISEÑO PARA OBRAS DE SANEAMIENTO BÁSICO TIPO DE INSTALACION Obras de captación. Pozos. Planta de tratamiento y reservorio. Tubería de conducción de distribución.. 1.. 2. 3. 4.. Fuente: A.2. VIDA UTIL (Años). 20-30 20-30 20-30 20-30. Normas Técnicas de Abastecimiento de Agua y Saneamiento para Poblaciones Rurales y Urbano Marginales del Ministerio de Salud.. Población de diseño: La población de diseño del sistema de alcantarillado es la misma. población calculada para el sistema de abastecimiento de agua potable.. A.3. Estudio de las contribuciones: Las. aguas. servidas. constituyen. las. máximas. descargas. correspondientes al uso doméstico, comercial o industrial, aguas Pluviales y de filtración. Por tanto analizaremos dichas condiciones:. a). Contribución doméstica: Son las aguas servidas provenientes del consumo hu111ano. constituidas por deyecciones, residuos alimenticios y residuos de la limpieza proveniente de las viviendas. Según el R.N.e. considera que el 80% de la dotación de agua potable consumida, ingresa a la red de alcantarillado, y el 20% restante se destina al riego de parques, jardines, calles, etc. Para efectos de capacidad de diseño del sistema, el porcentaje anterior se aplicará al máximo anual de la demanda horaria de agua potable.. b). Contribución industrial: Procedentes de las actividades industriales, arrastrando restos. de materias primas utilizadas, producto de transformación y acabados. Puesto que en la zona en estudio no se ha considerado dotación para este uso, tampoco se ha considerado contribución de este tipo.. e). Contribución por infiltración: En cuanto a estas contribuciones se tiene:. 28.

(36) Por filtración subterránea: Constituido por el volumen de agua. subterránea que penetra en la red por las uniones defectuosas o tuberías rotas y paredes de buzones. Por precipitación pluvial: Si se ha considerado este tipo de. aportaciones. porque. es. muy. frecuente. la. presentación. de. precipitaciones. Para el cálculo de esta aportación dependerá del área de la zona en estudio y de la precipitación que en ella cae; así como del coeficiente de escorrentía, la cual se determina en función a la Tabla N°02 TABLAN°02 COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA SEGÚN KUICHLING VALORES DE IMPERMEABILIDAD RELATIVA Superficie de techado que se suponen impermeables. 2. Pavimento de asfalto en buen estado. 3. Pavimento de piedra, ladrillo y bloque de madera con juntas cementadas en forma im2_ermeable. 4. El mismo pavimento anterior pero conjuntos abiertos no cementadas. 5. Carreteras a Me Sadam. 6. Carreteras y camino de grava. 7. Superficie sin pavimento, patios, solares. 8. Parques, jardines, praderas, según inclinación de la superficie y la naturaleza del subsuelo. 9. Areas de bosques o monte, según la pendiente del suelo y las características del subsuelo. 10. Parte. más densamente poblada o cubiertas de construcciones de una ciudad.. 1.. Fuente:. d). 1 0.70-0.95 0.85-0.90 0.75-0.85 0.50-0.70 0.25-0.60 0.15-0.30 0.10-0.30 0.05-0.25 0.01-0.20 0.70-0.90. Normas Tecmcas de Abastec1m1ento de Agua y Saneam1ento para Poblaciones Rurales y Urbano Marginales del Ministerio de Salud.. Contribuciones totales:. Se encuentra definida por la suma de las contribuciones Doméstico, Industrial e infiltración (subterránea y pluvial). B.. Componentes o elementos del sistema de alcantarillado. Los sistemas de alcantarillado se diseñan y construyen de acuerdo a una serie de condiciones locales para cada ciudad, centro poblado, etc. Por lo que su concepción técnico-económico es muy variable, sin embargo la mayoría cuenta con: 8.1. Conexión domiciliaria o Conexión Predial.. 8.2. Buzones .. . 8.3. Colectores. 29.

(37) 8.4. 8.1. Emisores.. Conexiones domiciliarias o conexión predial Conexión domiciliaria es la tubería que conduce las aguas residuales de las viviendas hasta el colector que pasa por la calle. Según el R.N.C. en su acápite S070 REDES DE AGUA RESIDUALES establece. Deberá considerarse: •. Elemento de Reunión: Caja de Registro.. •. Elemento de Conducción: Tubería con una pendiente mínima.. •. Elementos de empalme o empotramiento: Accesorio de empalme que permita descarga en caída libre sobre la clave del tubo colector.. •. Ubicación y diámetro: La conexión predial de alcantarillado se ubicará a una distancia entre 1,20 m y 2,00 m de la línea de propiedad, izquierda o derecha.. •. El diámetro mínimo de la conexión será de 100 mm. (4").. 8.2 Buzones Son estructuras que permiten la inspección, limpieza y desatoras de los colectores. Las mínimas condiciones que deben tener los buzones son dos: dar seguridad al personal que opera el sistema y dar acceso a los equipos de limpieza.. 8.2.1 Ubicación de los buzones o cámaras de inspección Se proyectarán cámaras de inspección en los siguientes casos:. • • • •. En el inicio de todo colector.. • •. En los cambios de diámetro .. •. En todo lugar donde sea necesario por razones de. En todos los empalmes de colectores . En los cambios de dirección . En los cambios de pendiente .. En los cambios de material.. inspección y limpieza.. 8.2.2. Consideraciones de diseño de los buzones ó cámaras de inspección • En los puntos de cambio de diámetro debidos a variaciones. de pendiente o a aumentos de caudal; las cámaras de inspección se 30.

(38) diseñarán de manera que las tuberías coincidan: en la clave cuando el cambio sea de menor a mayor diámetro y en el fondo cuando el cambio sea de mayor a menor diámetro. • En las cámaras de inspección en que las tuberías no lleguen al mismo nivel, se deberá proyectar un dispositivo de caída cuando la descarga o altura de caída con respecto al fondo de la cámara sea mayor de 1.00 m. • El diámetro interior de los buzones será 1,20 m para tuberías hasta de 800 mm. de diámetro y de 1.50 m para tuberías hasta de 1200 mm. de diámetro. • Para tuberías de diámetros mayores, las cámaras de inspección (buzones) serán de diseño especial. • La separación máxima entre las cámaras de inspección (buzones) será: • Para tuberías de 160 mm.. : 80m.. • Para tuberías de 200 a 250 mm.: 100 m. • Para tuberías de 300 a 600 mm.: 150m. • Para tuberías de mayores diámetros: 250m. • Las cámaras de inspección podrán ser prefabricadas o construidas en obra. El techo del buzón será una losa removible de concreto armado y llevará una abertura de acceso de 0,6 m. de diámetro. • En el fondo de las cámaras de inspección se deberá diseñar la media caña en dirección del flujo, y con una pendiente del 25% entre el borde de la media caña y las paredes laterales de la cámara.. 8.3 Colectores Los colectores, en forma general son las tuberías que evacuan las aguas residuales. Los colectores deben de cumplir ciertos requerimientos técnicos del proyecto y construcción del sistema por su importancia técnica y económica. Los requisitos técnicos están referidos a: ~. Gastos.. ~. Diámetro mínimo.. ~. Profundidad. 31.

(39) );¡-. Velocidad. ·. >. Pendiente.. );¡-. Tirante.. Con respecto a los requisitos técnicos el R.N.e. en su acápite S070 REDES DE AGUA RESIDUALES establece, la ubicación de los colectores lo siguiente: •. En las calles de 24m. de ancho o menos se proyectará una línea de alcantarillado, de preferencia en el eje de la calle.. •. En las calles o avenidas de más de 24 m. de ancho, se proyectará a cada lado de la vía, una línea de alcantarillado, salvo el caso de que se justifique la instalación de una sola línea.. •. La distancia entre la línea de propiedad y el plano vertical tangente al tubo deberá ser como mínimo 1,50 m.. •. La distancia mínima a cables eléctricos, telefónicos u otras instalaciones, será de 1,00 m medido entre planos verticales tangentes.. •. El diámetro mínimo de los colectores será de 150 mm. para las habilitaciones de vivienda y de 200 mm. para habilitaciones de uso industrial.. •. Las pendientes mínimas de diseño de acuerdo a los diámetros, serán aquellas que satisfagan la velocidad mínima de 0,60 m/s con el caudal de diseño.. 8.4 Emisores Son los conductos o tuberías destinados a conducir los efluentes de desagües a un destino final sin recibir ninguna contribución en su recorrido.. El tramo final del interceptor comprendido entre la última. conexión de un colector y el punto del destino final del efluente (estación de tratamiento o lugar de descarga) recibe el nombre de emisor. Los emisores pueden funcionar por bombeo o por gravedad, según que su trazo se inicie en la estación de bombeo o aproveche las condiciones topográficas más favorables.. C.. Diseño hidráulico de la red de alcantarillado Para el diseño hidráulico de la red de alcantarillado la que más se aplica es la fórmula de Manning. 32.

(40) • Fórmulas para el diseño La fórmula empírica de Manning es la más práctica para el diseño de canales abiertos, actualmente se utiliza para conductos cerrados y tiene la siguiente expresión:. Donde: V. : Velocidad (m/s). n. : Coeficiente de rugosidad (adimensional). R. : Radio hidráulico (m). S. : Pendiente (m/m).. El radio hidráulico se define como:. R=Am/Pm Donde: Am. =. Área de la Sección Mojada (m2). Pm. =. Perímetro de la sección Mojada (m). Para tuberías con sección llena:. R=D/4. El radio hidráulico es:. Sustituyendo el valor de (R), la fórmula de Manning para tuberías a sección llena obtenemos: V. =. En función del caudal, con Q = VA. Donde: Q. =. Caudal (m3/s).. A. =. Área de la Sección circular (m 2 ).. Q. =. o,312 nst3slfz. n. • Criterios de diseño De la velocidad La velocidad mínima de escurrimiento a sección llena será de 0.60. mis,. a. ésta velocidad se le denomina "velocidad auto limpieza". La velocidad máxima de escurrimiento se encuentra en función al material de fabricación de la tubería la cual se detalla en la Tabla N° 03. 33.

(41) TABLA N° 03 VELOCIDAD MÁXIMA SEGÚN TIPO DE MATERIAL DE LA TUBERÍA DESCRIPCION Cerámica vitrificada Acero, fierro fundido Asbesto, cemento y PVC Concreto (C.S.N.). VELOCIDAD 5 m/s 5 m/s 3 m/s 3 m/s. Fuente: Reglamento Nac1onal de Construcciones.. De las pendientes mínimas La pendiente debe generar velocidades aceptables en las redes de alcantarillado, por lo que estas deben variar de acuerdo al diámetro de las tuberías. Según R.N.e. indica que en los tramos iniciales o de arranque, de no conseguirse condiciones de flujo favorable debido al pequeño caudal evacuado, en los primeros 300 mi. de tubería de PVC deberán mantener una pendiente mínima de diseño de 1O o1oo. Para la elección de la pendiente del colector se debe tener presente: Si la pendiente del terreno es mayor que la pendiente mínima se adopta la pendiente del terreno. Si la pendiente del terreno es menor o igual a la pendiente mínima se adopta la pendiente mínima. La práctica usual, es calcular la pendiente mínima (Ver Tabla N° 04) con el criterio de la velocidad mínima y para condiciones de flujo a sección llena. Bajo este criterio las tuberías de alcantarillado se proyectan con pendientes que aseguren una velocidad mínima de 0,6. mis.. De la fórmula. de Manning, la pendiente tiene la siguiente expresión: 2. S_ (. -. Vn 0,397D 213. J. TABLA N° 04 PENDIENTES MÍNIMAS EN EL SISTEMA DE ALCANTARILLADO PARA TUBERÍAS DE PVC DIAMETRO Pulgadas Metros. 6 8 10 12 14 16. PENDIENTES MINIMAS Según Kutter Según Manning (o¡oo) {o¡oo). 0.1524 0.2032 0.254 0.3048 0.3556 0.4064. 2.96 1.91 1.37 1.05 0.84 0.69. 2.81 1.91 1.42 1.11 0.91 0.79. Fuente: Elaborado por el responsable.. 34.

(42) Del dimensionamiento El Reglamento Nacional de Construcciones (R.N.C.) considera que el dimensionamiento del sistema de alcantarillado,. se hará para la. conducción de los caudales máximos con una altura de tirante del 75% del diámetro de las tuberías.. D. %D. A) Diseño hidráulico Caudal unitario (Qu) Qu. =. Donde: Qu : Contribución total al sistema de Alcantarillado por metro lineal (1/s/ml) QT :Contribución total de agua (1/s) LT :Longitud total de la red (m). Gasto parcial (Qp) Qp. = Qu x L. Donde: Qu : Contribución total al sistema de Alcantarillado por metro lineal (1/s/ml) L. : Longitud por cada tramo (m). Pendiente disponible (So,oo) (So,oo) = (CotaFondolnicial-CotaFondoFina[) xlOOOo L Donde: L. : Longitud por cada tramo (m). Caudal tubo lleno (Qp) Qp. = 0,312 D 8138112 n. 35.

(43) Velocidad tubo lleno (Vp) Vp. = 0,397 Dz!3svz n. Caudal proporcional (Fq) fq. = Qr Qp. Donde: fq. =. Adimensional. Qr =. Caudal Acumulado. =. Caudal a tubo lleno. Qp. Con los valores del caudal proporcional se recurre a la tabla de KU~ER. para hallar los valores de velocidad proporcional (fv) y. diámetro proporcional (fd) Velocidad real (Vr) Vr = fv x vp Donde: fv. =. Velocidad Proporcional (m/s). vp. =. Veloc. A tubo lleno. Tirante real (d) d = Brus x fd Donde: D. =Tirante real (m/s). eTUB = Diámetro comercial de tubería (pulg). fd. 3.15.. =Diámetro Proporcional.. SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DISPOSICIÓN FINAL DE LAS AGUAS SERVIDAS Las aguas residuales luego de pasar por los colectores y finalmente por los emisores, deben descargarse en lugares adecuados de modo que no provoquen daño a la comunidad, por lo general las aguas servidas, son depositadas, en el mar, lago, río, etc. Para el presente proyecto consideramos el Sistema de laguna de estabilización, como de tratamiento de las aguas residuales, el se describe a continuación. 3.15.1. Laguna de estabilización Una laguna de estabilización es una estructura simple para embalsar aguas residuales con el objeto de mejorar sus características sanitarias. 36.

(44) Las lagunas de estabilización se construyen de poca profundidad (2 a 4 m) y con periodos de retención relativamente grandes (por lo general de varios días). Este proceso se lleva a cabo en casi todas las aguas estancadas con alto contenido de materia orgánica putrescible o biodegradable. Los parámetros mas utilizados para evaluar el comportamiento de las lagunas de estabilización de aguas residuales y la calidad de sus efluentes son la demanda bioquímica de oxígeno (080), que caracteriza la carga orgánica; y el número mas probable de coliformes fecales (NMP CF/1 OOml), que caracteriza la contaminación microbiológica. También tienen importancia los sólidos totales sedimentables, en suspensión y disueltos. A las lagunas de grado más allá del segundo también se les suele llamar lagunas de acabado, maduración o pulimento. Siempre se deben construir por lo menos dos lagunas primarias (en paralelo) con el objeto de que una se mantenga en operación mientras se hace la limpieza de los lodos de la otra. El proceso que se lleva a cabo en las lagunas facultativas es diferente del que ocurre en las lagunas anaerobias. Sin embargo, ambos son útiles y efectivos en la estabilización de la materia orgánica y en la reducción de los organismos patógenos originalmente presentes en las aguas residuales.. 3.15.1.1. Tipos de Lagunas de Estabilización. Lagunas Anaeróbicas. Cuando la estabilización de la materia. orgánica se lleva a cabo a través de organismos anaeróbicos cuando no hay oxigeno disuelto en el agua, aprovechan el oxigeno presente en las moléculas de la materia que están degradando. Lagunas Aeróbicas. La estabilización de la materia orgánica se. lleva a cabo a través de organismos aeróbicos, cuando hay oxigeno disuelto en el agua. Tiene poca profundidad. Lagunas. Facultativas.. Cuando. existen. organismos. con. capacidad de adaptación a ambos ambientes (aeróbicos y anaeróbicos). En la parte superior de la laguna se forma una zona aeróbica, y en la parte inferior se forma una zona anaeróbica.. 37.

(45) Lagunas de Maduración. Llamadas también lagunas de. acabado o pulimento, incrementa ·el tratamiento que se puede producir en las lagunas anteriores. Lagunas Aereadas. Trabajan en equipos que introducen. oxigeno al interior de las lagunas (areadores). Son más costosas y profundas.. 3.15.1.2. Objetivos de las Lagunas de Estabilización.. Las lagunas de estabilización se construyen con los siguientes objetivos: ./. Protección Epidemiológica. A través de la disminución de. organismos patógenos presentes en las aguas residuales. Disminución de enfermedades entéricas . ./. Protección Ecológica. A través de la disminución de la. laguna orgánica (o sea la D.B.O.) de las aguas residuales. En conclusión las lagunas de Estabilización constituyen una respuesta efectiva al problema de tratamiento de aguas negras de las comunidades, a tal punto que ya no existen discrepancias sobre su aplicación. 3.15.1.3. Disposición de las Lagunas. Lagunas en Serie.. •1~___;n_~ -an_M_·a- ~. ~ - 8-~ru_a~-n~_M_ri_a ~. •. La~na. Terciaria. t---.. __. Lagunas en Paralelo. La ventaja de estas lagunas es que. permite sobrecargar una, mientras se lleva a cabo la limpieza de la otra. La~na. La~na. Anaeróbica. Anaeróbica. Tratamiento primario. ... Laguna. Laguna de. Facultativa. Maduración. Tratamiento secundario. Tratamiento terciario 38.