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UNIVERSIDAD NACIONAL
“PEDRO RUIZ GALLO”
FACUTAD DE INGENIERÍA CIVIL, SISTEMAS Y
ARQUITECTURA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TESIS
“DISEÑO DEL SISTEMA INTEGRAL DE AGUA POTABLE Y
ALCANTARILLADO EN EL CASERÍO DE SAN PEDRO DE SASAPE, DISTRITO
DE ILLIMO, PROVINCIA DE LAMBAYEQUE, DEPARTAMENTO DE
LAMBAYEQUE”
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO CIVIL
CARUAJULCA ARCE, LUI JEISER
PAZ AGUILAR, JEIKSON DANIEL
AUTORES
Mg. Ing. ROGER ANTONIO ANAYA MORALES
ASESOR
LAMBAYEQUE-PERU
OCTUBRE-2020
UNIVERSIDAD NACIONAL
“PEDRO RUIZ GALLO”
FACUTAD DE INGENIERÍA CIVIL, SISTEMAS Y
ARQUITECTURA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TESIS
“DISEÑO DEL SISTEMA INTEGRAL DE AGUA POTABLE Y
ALCANTARILLADO EN EL CASERÍO DE SAN PEDRO DE SASAPE, DISTRITO
DE ILLIMO, PROVINCIA DE LAMBAYEQUE, DEPARTAMENTO DE
LAMBAYEQUE”
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO CIVIL
APROBADOS POR LOS MIEMBROS DEL JURADO
______________________________ ______________________________
______________________________ ______________________________
______________________________ ______________________________
Lui Jeiser Caruajulca Arce
Autor
Ing. Oscar Guillermo Cubas Delgado
Presidente
Ing. Alejando Pedro Morales Uchofen
Secretario
Dr. Ing. Omar Coronado Zuloeta
Vocal
Mg. Ing. Roger Antonio Anaya Morales
Asesor
Jeikson Daniel Paz Aguilar
Autor
DEDICATORIA
Esta tesis está dedicada a mis padres y abuela: Aladino, Mariella y Emilia. Su amor,
paciencia y arduo trabajo me han hecho cumplir otro sueño hoy. Gracias por inculcarme
ejemplos de trabajo duro y coraje, de no tener miedo a los retos.
AGRADECIMIENTO
Quiero expresar mi gratitud a Dios, quien ha estado llenado mi vida con sus bendiciones y
permitiendo que mi familia este presente.
Lui Jeiser Caruajulca Arce
DEDICATORIA
Esta tesis está dedicada a mis padres: Delia y José quienes siempre con su ejemplo y su
enseñanza, me han dado los mejores cimientos para poder avanzar en mis metas, día a día.
AGRADECIMIENTO
Quiero expresar mi gratitud a todas las personas que me apoyaron, tanto familia, como
amigos por estar siempre apoyándome en cada etapa de mi vida.
Jeikson Daniel Paz Aguilar
Resumen
En el caserío de San Pedro de Sasape, su actual sistema de agua potable es inadecuado, lo
que obliga a la población a buscar formas alternativas de almacenar agua, al mismo tiempo no
cuenta con un sistema de tratamiento para sus aguas residuales y sus habitantes utilizan baños
en malas condiciones. Debido a las razones anteriores, en este proyecto de tesis, se diseñará en
detalle el sistema de suministro de agua de bombeo y tratamiento de aguas residuales del
caserío de San Pedro de Sasape en el distrito de Ilimo, provincia de Lambayeque, departamento
de Lambayeque. El diseño del sistema de agua potable incluye: un área de captación a través
de un pozo tubular, una caseta de válvulas y un reservorio elevado suficiente para cumplir con
las necesidades de la población de San Pedro de Sasape.
La conducción del agua se define a través de una red de tuberías para que el sistema pueda
proporcionar agua potable en todas las viviendas calculadas y planificadas. El diseño del
sistema de tratamiento para las aguas residuales incluye: la conducción de aguas residuales, la
cual está definida por la red de tuberías interconectadas con su respectiva cámara de inspección,
la cual conduce a una caseta de bombeo para conducir los residuos de agua a alguna laguna
facultativa, dichas lagunas realizarán su propio tratamiento.
Abstrac
In the San Pedro de Sasape village, its current drinking water system is inadequate,
forcing the population to look for alternative ways of storing water, at the same time it
does not have a wastewater treatment system and its inhabitants use toilets. in bad
conditions. Due to the above reasons, in this thesis project, the pumping water supply and
wastewater treatment system of the San Pedro de Sasape village in the Ilimo district,
Lambayeque province, Lambayeque province will be designed in detail. The design of the
potable water system includes: a catchment area through a tubular well, a valve house,
and an elevated reservoir sufficient to meet the needs of the population of San Pedro de
Sasape.
The water conduction is defined through a network of pipes so that the system can
provide drinking water in all the calculated and planned dwellings. The design of the
wastewater treatment system includes: the wastewater conduction, which is defined by
the network of pipes interconnected with the respective inspection chamber, which leads
to a pump house to conduct the wastewater to some Facultative lagoon, said lagoons will
carry out their own treatment.
Índice
Capítulo I: Realidad Problemática ............................................................................................. 2
1.1. Planteamiento del Problema ................................................................................ 2
1.2. Formulación del Problema ................................................................................... 3
1.3. Justificación e Importancia del Estudio ............................................................... 3
1.4. Objetivos .............................................................................................................. 4
1.4.1. Objetivo General .................................................................................................. 4
1.4.2. Objetivos Específicos........................................................................................... 4
Capítulo II: Marco Teórico ........................................................................................................ 5
2.1. Antecedentes ........................................................................................................ 5
2.2. Base Teórica......................................................................................................... 5
2.2.1. Agua Potable ........................................................................................................ 5
2.2.1.1. Parámetros de Diseño .......................................................................................... 5
2.2.1.1.1. Dotación ............................................................................................................... 5
2.2.1.1.2. Variaciones de Consumo ..................................................................................... 7
2.2.1.2. Captación ............................................................................................................. 7
2.2.1.2.1. Pozo Profundo Perforado ..................................................................................... 7
2.2.1.3. Línea de Succión e Impulsión .............................................................................. 8
2.2.1.3.1. Parámetros de Diseño .......................................................................................... 8
2.2.1.4. Reservorio .......................................................................................................... 19
2.2.1.4.1. Diseño Hidráulico .............................................................................................. 20
2.2.1.4.1.1. Volumen de Almacenamiento............................................................................ 20
2.2.1.4.2. Materiales ........................................................................................................... 21
2.2.1.4.3. Predimensionamiento ......................................................................................... 22
2.2.1.4.3.1. Predimensionamiento Geométrico del Reservorio ............................................ 22
2.2.1.4.3.2. Predimensionamiento de Elementos Estructurales ............................................ 24
2.2.1.4.4. Criterios de Diseño ............................................................................................ 33
2.2.1.4.4.1. Diseño Estructural .............................................................................................. 33
2.2.1.4.4.2. Resistencia de Diseño ........................................................................................ 33
2.2.1.4.4.3. Cargas de Diseño ............................................................................................... 34
2.2.1.4.4.3.1. Carga Muerta .................................................................................................. 34
2.2.1.4.4.3.2. Carga Viva...................................................................................................... 34
2.2.1.4.4.3.3. Presión Hidrostática ....................................................................................... 35
2.2.1.4.4.3.4. Análisis Sísmico ............................................................................................. 35
2.2.1.4.5. Verificaciones .................................................................................................... 43
2.2.1.4.6. Diseño de Elementos Estructurales .................................................................... 43
2.2.1.4.6.1. Verificación de Fisuramiento por Tracción ....................................................... 44
2.2.1.4.6.2. Verificación de Fisuramiento por Flexión ......................................................... 44
2.2.1.4.6.3. Diseño de Elementos.......................................................................................... 44
2.2.1.5. Línea de Aducción y Red de Distribución ......................................................... 51
2.2.1.5.1. Tipos de Redes ................................................................................................... 51
2.2.1.5.1.1. Redes Abiertas ................................................................................................... 51
2.2.1.5.1.2. Redes Cerradas................................................................................................... 51
2.2.1.5.2. Consideraciones de Diseño ................................................................................ 51
2.2.1.5.2.1. Caudal de Diseño ............................................................................................... 51
2.2.1.5.2.2. Diámetros Mínimos ........................................................................................... 52
2.2.1.5.2.3. Presión de Servicio ............................................................................................ 52
2.2.1.5.2.4. Velocidades ........................................................................................................ 52
2.2.1.5.3. Diseño Hidráulico de las Redes de Distribución ............................................... 53
2.2.1.5.3.1. Metodología ....................................................................................................... 53
2.2.1.5.3.2. Distribución de Caudales ................................................................................... 53
2.2.1.5.3.3. Análisis Hidráulico ............................................................................................ 53
2.2.1.5.3.4. Conexiones Domiciliarias .................................................................................. 54
2.2.2. Alcantarillado ..................................................................................................... 55
2.2.2.1. Parámetros de Diseño ........................................................................................ 55
2.2.2.1.1. Periodo de Diseño .............................................................................................. 55
2.2.2.1.2. Población de Diseño .......................................................................................... 56
2.2.2.1.3. Contribución y Caudal de Diseño ...................................................................... 56
2.2.2.1.3.1. Contribución ...................................................................................................... 56
2.2.2.1.3.2. Caudal de Diseño ............................................................................................... 57
2.2.2.2. Diseño Hidráulico de Redes de Alcantarillado .................................................. 57
2.2.2.2.1. Propiedades Hidráulicas de los Conductos Circulares....................................... 57
2.2.2.2.2. Fórmulas de Diseño ........................................................................................... 58
2.2.2.2.3. Caudal Mínimo en las Redes ............................................................................. 60
2.2.2.2.4. Coeficiente de Rugosidad .................................................................................. 60
2.2.2.2.5. Criterios de Diseño ............................................................................................ 61
2.2.2.2.5.1. Velocidad Mínima y Máxima ............................................................................ 61
2.2.2.2.5.2. Tensión Tractiva ................................................................................................ 61
2.2.2.2.5.3. Pendiente Mínima .............................................................................................. 62
2.2.2.2.5.4. Relación Tirante / Diámetro (y/D) ..................................................................... 63
2.2.2.3. Componentes de Sistema de Alcantarillado ...................................................... 64
2.2.2.3.1. Conexiones Domiciliarias .................................................................................. 64
2.2.2.3.2. Tuberías.............................................................................................................. 64
2.2.2.3.2.1. Profundidad Mínima .......................................................................................... 64
2.2.2.3.3. Cámaras de Inspección ...................................................................................... 65
2.2.2.3.3.1. Elementos ........................................................................................................... 66
2.2.2.4. Estaciones o Cámaras de Bombeo ..................................................................... 67
2.2.2.4.1. Esquemas de Sistema de Bombeo...................................................................... 68
2.2.2.4.1.1. Esquema de Bombeo en Paralelo ....................................................................... 68
2.2.2.4.1.2. Esquema de Bombeo en Serie............................................................................ 68
2.2.2.4.2. Tipos de Bombas................................................................................................ 68
2.2.2.4.2.1. Bombas Eyectoras Automáticas ........................................................................ 68
2.2.2.4.2.2. Bombas Centrífugas ........................................................................................... 69
2.2.2.4.2.3. Bombas Helicoidales o Tornillo ........................................................................ 69
2.2.2.5. Cámara de Rejas ................................................................................................ 69
2.2.2.5.1. Cribado ............................................................................................................... 69
2.2.2.5.2. Clasificación ...................................................................................................... 70
2.2.2.5.3. Factores que Influyen en el Diseño .................................................................... 71
2.2.2.5.4. Recomendaciones Para el Diseño ...................................................................... 71
2.2.2.6. Planta de Tratamiento de Aguas Residuales ...................................................... 72
2.2.2.6.1. Lagunas de Estabilización.................................................................................. 72
2.2.2.6.2. Ventajas.............................................................................................................. 72
2.2.2.6.3. Desventajas ........................................................................................................ 73
2.2.2.6.4. Definiciones ....................................................................................................... 73
2.2.2.6.5. Clasificación de Lagunas de Estabilización ....................................................... 74
2.2.2.6.6. Funcionamiento de Lagunas de Estabilización .................................................. 75
2.3. Hipótesis ............................................................................................................ 76
2.4. Definición de Términos ..................................................................................... 76
Capítulo III: Marco Metodológico ........................................................................................... 79
3.1. Diseño de Contrastación de Hipótesis ............................................................... 79
3.2. Población y Muestra .......................................................................................... 79
3.2.1. Población............................................................................................................ 79
3.2.2. Muestra .............................................................................................................. 80
3.3. Métodos, Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos ............................ 81
3.3.1. Métodos.............................................................................................................. 81
3.3.1.1. Método Inductivo – Deductivo .......................................................................... 81
3.3.2. Técnicas ............................................................................................................. 81
3.3.2.1. Recopilación Documental .................................................................................. 81
3.3.2.2. Fichaje de Información ...................................................................................... 82
3.3.2.3. Encuestas............................................................................................................ 82
3.3.3. Instrumentos ....................................................................................................... 82
3.4. Análisis Estadísticos de Datos ........................................................................... 82
3.4.1. Cuadros Estadísticos .......................................................................................... 82
3.4.2. Formato de Encuesta .......................................................................................... 82
3.4.3. Resultados .......................................................................................................... 90
Capítulo IV: Caso de Estudio .................................................................................................. 96
4.1. Ubicación de la Zona de Estudio ....................................................................... 96
4.1.1. Ubicación Política .............................................................................................. 96
4.1.2. Ubicación Geográfica ........................................................................................ 96
4.1.3. Límites ............................................................................................................... 96
4.2. Información Básica ............................................................................................ 96
4.2.1. Vías de Acceso ................................................................................................... 96
4.2.2. Hidrología .......................................................................................................... 97
4.2.3. Climatología ....................................................................................................... 98
4.2.4. Geología ............................................................................................................. 99
4.2.5. Geomorfología ................................................................................................... 99
4.2.6. Relieve de la Zona ........................................................................................... 100
4.2.7. Aspectos Socioeconómicos y Culturales ......................................................... 100
4.2.7.1. Vivienda ........................................................................................................... 100
4.2.7.2. Salud ................................................................................................................ 100
4.2.7.3. Educación ......................................................................................................... 100
4.3. Situación Actual ............................................................................................... 101
4.3.1. Servicios Básicos ............................................................................................. 101
4.3.1.1. Servicio de Agua Potable ................................................................................. 101
4.3.1.2. Servicio de Energía Eléctrica ........................................................................... 101
4.3.1.3. Servicio Higiénicos .......................................................................................... 101
4.3.1.4. Población.......................................................................................................... 101
Conclusiones .......................................................................................................................... 102
Bibliografía ............................................................................................................................ 104
Anexos ................................................................................................................................... 106
Anexo 01: Estudio Hidrológico ............................................................................................. 106
Anexo 02: Estudio Topográfico ............................................................................................. 106
Anexo 03: Estudio de Mecánica de Suelos ............................................................................ 106
Anexo 04: Estudio de Canteras y Diseño de Mezclas ........................................................... 106
Anexo 05: Diseño de Agua Potable ....................................................................................... 106
Anexo 06: Diseño de Alcantarillado ...................................................................................... 106
Anexo 07: Estudio de Impacto Ambiental ............................................................................. 106
Anexo 08: Estudio Económico .............................................................................................. 106
Anexo 09: Programación de Obra.......................................................................................... 106
Anexo 10: Plan de Operación y Mantenimiento .................................................................... 106
Anexo 11: Planos ................................................................................................................... 106
Figura Nº 1 Diámetro Económico de Tubería…………………………………………………………………21
Figura Nº 2 Sumergencia Mínima……………………………………………………………………………….23
Figura Nº 3 Selección de Bomba Sumergible………………………………………………………………….30
Figura Nº 4 Cuba con fondo intze y dimensiones…………………………………………………………….34
Figura Nº 5 Geometría de Tanque Elevado…………………………………………………………………..35
Figura Nº 6 Esfuerzos Sobre Cúpula Superior……………………………………………………………….37
Figura Nº 7 Esfuerzos Sobre Viga de Cúpula Superior………………………………………………………38
Figura Nº 8 Esfuerzos Sobre Muro de la Cuba………………………………………………………………39
Figura Nº 9 Esfuerzos Sobre Viga Anular Inferior……………………………………………………………40
Figura Nº 10 Esfuerzos Sobre Tronco Cónico…………………………………………………………………41
Figura Nº 11 Esfuerzos de la Cúpula Inferior…………………………………………………………………43
Figura Nº 12 Esfuerzos en Viga de Apoyo…………………………………………………………………43
Figura Nº 13 Dimensiones del Reservorio…………………………………………………………………44
Figura Nº 14 Presión de Agua: Presión en las Paredes del Agua…………………………………………47
Figura Nº 15 Modelo Simplificado de Tanques…………………………………………………………………48
Figura Nº 16 Zonas Sísmicas…………………………………………………………………50
Figura Nº 17 Posibles Formas de unión en la Cañuela del Pozo de Inspección……………………………79
Figura Nº 18 Población Según el Sexo…………………………………………………………………102
Figura Nº 19 Población Según la Edad…………………………………………………………………103
Figura Nº 20 Población Según el Grado de Instrucción………………………………………………………103
Figura Nº 21 Número de Personas que Viven en la Vivienda………………………………...………………104
Figura Nº 22 Número de Familias que Viven en la Vivienda…………………………………………………104
Figura Nº 23 Salario de los Integrantes de la Familia…………………………………………………………105
Figura Nº 24 Uso de la Vivienda…………………………………………………………………105
Figura Nº 25 Tenencia de la Vivienda…………………………………………………………………106
Figura Nº 26 Tiempo que Viven en la Vivienda…………………………………………………………………106
Figura Nº 27 Material Predominante en la Casa………………………………………………………………107
Figura Nº 28 Viviendas que Poseen Energía Eléctrica………………………………………………..………107
Figura Nº 29 Acceso Hacía el Área del Proyecto……………………………………………………………..109
Índice de Figuras
Tabla Nº 1 Valores de K para hallar la celeridad…………………………………………………………………27
Tabla Nº 2 Coeficiente C y K …………………………………………………………………28
Tabla Nº 3 Cuadro Dimensiones del Reservorio…………………………………………………………………45
Tabla Nº 4 Cuadro Factores de Zona "Z"…………………………………………………………………50
Tabla Nº 5 Cuadro Factor de Suelo "S"…………………………………………………………………51
Tabla Nº 6 Cuadro Amortiguamiento y Factor de Coeficiente Sísmico…………………………………………………………………51
Tabla Nº 7 Cuadro Factor de Categoría de la Estructura…………………………………………………………………52
Tabla Nº 8 Cuadro de Coeficiente de Reducción a la Fuerza Sísmica…………………………………………………………………52
Tabla Nº 9 Cuadro Valores de Seudo Aceleración Espectral …………………………………………………………………53
Tabla Nº 10 Cuadro Factor de Durabilidad……………………………………………………………………….54
Tabla Nº 11 Separación Máxima en Función del Diámetro de las Tuberías…………………………………78
Tabla Nº 12 Nivel de Confianza ……………………………………………………………………………………92
Tabla Nº 13 Accero Hacia el Área del Proyecto…………………………………………………………………109
Índice de Tablas
Capítulo I: Realidad Problemática
1.1.Planteamiento del Problema
En la mayoría de los países en desarrollo, una de las principales causas de alta mortalidad y
diversas enfermedades es el acceso limitado e insuficiente al agua potable y un sistema de
alcantarillado adecuados, lo que afecta directamente la prevalencia de enfermedades, lo que
hace imposible la salud y la vida de las personas. La vida de los grupos de alto riesgo,
especialmente la vida de los niños menores de cinco años. De manera similar, las consecuencias
de la falta de estos servicios básicos han generado pobreza, aumentado su vulnerabilidad
económica, restringido las capacidades de las personas y comunidades y desafiado los
esfuerzos de cooperación nacional e internacional para lograr el desarrollo humano sostenible.
La disponibilidad de estos servicios permite que las personas comprendan, aprendan,
practiquen e incorporen hábitos saludables de higiene en su vida diaria, reduciendo así los
riesgos para la salud, como diarreas y náuseas, desnutrición crónica infantil, enfermedades
parasitarias, etc. Teniendo en cuenta las enormes necesidades del pueblo peruano y los escasos
recursos económicos, el desarrollo de proyectos de salud ayudará tener una mejor calidad de
vida y proteger el ambiente.
La solución del saneamiento ambiental es un problema urgente. Para enfrentar este
problema es necesario fomentar la investigación, difundir el conocimiento ambiental y sugerir
que las comunidades y autoridades se involucren más en la solución de los problemas de
saneamiento ambiental, que sean propicios para lograr la meta de tener un equilibrio del medio
ambiente.
El Estatuto del Colegio de Ingenieros del Perú estableció la definición Legal de la Ingeniería
en nuestro país, como:
“… La técnica social que aplica con fundamentos y responsabilidad los conocimientos
científicos logrados a través del estudio, la experiencia y la práctica para emplear racional y
económicamente los recursos y las fuerzas de la naturaleza en beneficio del ser humano y de
la sociedad…”
Con base en estos objetivos sociales, con el apoyo de disciplinas como la hidráulica,
mecánica de fluidos, topografía, mecánica de fluidos, estadística, economía y ecología;
vinculadas con la repartición de agua, tratamiento de aguas residuales e investigación de
impacto ambiental, se ha optado por desarrollar el proyecto denominado “DISEÑO DEL
SISTEMA INTEGRAL DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO EN EL
CASERIO DE SAN PEDRO DE SASAPE, DISTRITO DE ILLIMO, PROVINCIA DE
LAMBAYEQUE, DEPARTAMENTO DE LAMBAYEQUE” tratando de alcanzar una
solución a la necesidad que se tiene.
1.2.Formulación del Problema
¿Por qué realizar el Diseño del Sistema Integral de Agua Potable y Alcantarillado en el
Caserío de San Pedro de Sasape, Distrito de Illimo, Provincia de Lambayeque, Departamento
de Lambayeque?
1.3.Justificación e Importancia del Estudio
En el caserío de San Pedro de Sasape, se consume agua no potable, lo que provoca la
aparición de enfermedades gastrointestinales, lo que afecta directamente la salud de las
personas. Por el contrario, las enfermedades diarreicas agudas también pueden causar
deshidratación y desnutrición. Debido al aumento en el costo de los medicamentos, esta
situación tiene un impacto directo en la economía familiar, resultando en una disminución de
los recursos económicos disponibles. El problema se debe a la falta de prácticas de higiene
adecuadas.
Asimismo, es menester mencionar que los pobladores para conseguir el agua lo hacen a
través de norias hechas manualmente; por otro lado, existe la carencia para la disposición de
excretas, conformados por solo pozos sépticos y/o letrinas en mal estado, razón por el cual
muchos de los pobladores realizan sus necesidades fisiológicas a la intemperie, siendo un foco
infeccioso para la población.
El desarrollo de este proyecto contribuirá al progreso socio-económico y cultural de las
personas, ya que permitirá lograr la mejor salud y así reducir la incidencia de enfermedades
transmitidas por el agua, por lo que es necesario e indispensable para llevar a cabo este proyecto
denominado “DISEÑO DEL SISTEMA INTEGRAL DE AGUA POTABLE Y
ALCANTARILLADO EN EL CASERÍO DE SAN PEDRO DE SASAPE, DISTRITO DE
ILLIMO, PROVINCIA DE LAMBAYEQUE, DEPARTAMENTO DE
LAMBAYEQUE”, el mismo que finalmente con documentos técnicos señalará las obras a
ejecutar para poder cubrir este importante servicio.
1.4.Objetivos
1.4.1. Objetivo General
Elaboración Del Diseño Del Sistema Integral De Agua Potable y Alcantarillado En El
Caserío de San Pedro De Sasape, Distrito de Illimo, Provincia de Lambayeque,
Departamento de Lambayeque.
1.4.2. Objetivos Específicos
Realizar el estudio topográfico
Realizar el estudio de mecánica de suelos.
Realizar el estudio de fuentes de agua.
Diseñar el reservorio (tanque elevado).
Diseño del sistema de pozos para la captación de agua subterránea.
Diseñar el sistema de agua potable.
Diseñar el sistema de alcantarillado.
Diseñar planta de tratamiento de aguas residuales.
Evaluar la disposición de aguas residuales.
Realizar la evaluación de impacto ambiental.
Elaborar el estudio económico (presupuesto, insumos, análisis de costos unitarios,
gastos generales, fórmula polinómica, especificaciones técnicas).
Elaborar la programación de obra.
Elaborar en plan de operación y mantenimiento.
Capítulo II: Marco Teórico
2.1.Antecedentes
ESTUDIO DE PRE-INVERSIÓN A NIVEL DE PERFIL: MEJORAMIENTO DEL
SISTEMA DE AGUA POTABLE CON MOLINO DE VIENTO EN LOS CASERIOS: SAN
PEDRO DE SASAPE, SAN ISIDRO, SAN JUAN, COMPUERTA MARCELO, LAS
JUNTAS CULPON ALTO, CULPON BAJO, PROVINCIA DELAMBAYEQUE.2007
2.2.Base Teórica
2.2.1. Agua Potable
Agua apta para el consumo de los humano, sin restricción para beber o
preparar alimentos.
2.2.1.1. Parámetros de Diseño
2.2.1.1.1. Dotación
En los proyectos de abastecimiento de agua potable siempre es necesario
determinar la subvención, que se entiende como la cantidad de agua destinada a cada
habitante, incluyendo el consumo de todos los servicios realizados en un día en
promedio cada año, y expresado como el número de litros por persona por día.
La dotación servirá para calcular los cuadales de la red de distribución, volumen
de almacenamiento y demás accesorios, con este fin estimaremos una magnitud de
consumo, el que aplicado a la población nos dará el consumo total. El consumo de
agua se suele expresar en litros / hab / día.
Para establecer la dotación final se deben tener en cuenta ciertos factores o tipos
de dotaciones:
Consumo doméstico: De acuerdo con el consumo per cápita (litros / hab. / día) y
el número de personas en cada vivienda, determina el consumo de cada vivienda
(metros cúbicos / viv. / mes).
Consumo no doméstico: Si existen usuarios estatales, sociales, comerciales o de
otro tipo, establecer el número de conexiones para cada usuario y estimar su
consumo medio mensual. Al calcular la asignación final de consumo no doméstico,
se considerará el valor adoptado por el estándar IS. 010 Equipamiento Sanitario de
la Edificación, Código Nacional de Edificación y Resolución del Juzgado de Paz No.
173-216-VIVIENDA. Instalaciones Sanitarias Para Edificaciones, Reglamento
Nacional de Edificaciones y la Resolución Magisterial Nº 173-216-VIVIENDA.
a. Instituciones educativas: Teniendo en cuenta a los estudiantes, profesores y
personal no locales, a cada persona se le asignan 50 litros de agua por día.
b. Lugares de centros de exposiciones o conferencias: Para este apartado se
tomarán como en consideraciones La Iglesia Católica y La Iglesia
Evangélica. Ambas con una dotación diaria de 3 L por asiento.
c. Áreas Verdes: La dotación para espacios verdes será de 2 L/d por m2. No es
necesario incluir la zona de pavimentación.
d. Oficinas: Contando con los programas del estado, teniendo en esta localidad
a CUNA MÁS, considerando una dotación de 6 L/día por m2 de área útil del
local.
e. Posta Médica: La localidad cuenta con un Centro de Salud “San Pedro de
Sasape” considerando así una dotación de 500 L/d por consultorio.
2.2.1.1.2. Variaciones de Consumo
Consumo Máximo Diario (Qmáxd): En un año, este es el caudal más alto en
un día, sin considerar el consumo de fuego, pérdidas, etc.
Está dado por estudios de consumo real en la zona de desarrollo del proyecto,
como en este caso no se cuenta con dicha información, se le aplica un coeficiente,
este coeficiente varía de 1.2 ≤ 𝐾1 ≤ 1.5, en este caso se tomará el valor de 𝐾1 = 1.3.
Consumo Máximo Horario (Qmáxh): La demanda cambia a lo largo del día,
para lo cual se utiliza un Coeficiente Anual de la Demanda Horaria que varía de
1.8 ≤ 𝐾2≤ 2.5. Como no se cuenta con información, se considerará K2 = 2.0, este
es el que se utilizará.
2.2.1.2. Captación
En la localidad de “San Pedro de Sasape” se considerará captar el agua para el
sistema, por medio de un Pozo Profundo.
El área de captación de aguas subterráneas es una especie de estructura civil,
dispositivo o grupo de ellos, que puede extraer agua de forma continua y segura sin
reducir las condiciones hidrológicas, geológicas y ecológicas del entorno río abajo.
El agua subterránea profunda se refiere al agua de acuíferos libres, confinados y semi
confinados, cuya profundidad es superior a 30 m. En este caso, se considerará la
estructura del pozo profundo.
2.2.1.2.1. Pozo Profundo Perforado
El diseño de pozos profundos requiere expertos en equipos de resonancia
electromagnética para participar en la investigación de exploración hidrogeológica y de
aguas subterráneas.
En este caso se realizó el “ESTUDIO PARA ABASTECER CON AGUAS
SUBTERRÁNEAS AL CENTRO POBLADO SAN PEDRO DE SASAPE – ILLIMO”,
el cual estará adjuntado en el Anexo Nº 01.
Así mismo se realizó un análisis de agua, para determinar si el agua proveniente del
pozo perforado, sería apta para el consumo humano.
2.2.1.3. Línea de Succión e Impulsión
Es el grupo de componentes estructurales, equipos, tuberías y accesorios que
permitan el traslado de un determinado volumen de agua mediante una bomba desde la
una obra de toma hasta un tanque, una planta de tratamiento o de manera inmediata a
la red de distribución.
2.2.1.3.1. Parámetros de Diseño
Caudal de Bombeo
Hay dos métodos para calcular el caudal de bombeo: el primero es bombear
agua a un tanque de almacenamiento o inmediatamente a la red de distribución. En
este caso, se seleccionará la primera opción. Consiste en un sistema de bombeo y
tuberías de impulsión, que deben calcularse en base al caudal máximo diario y las
horas de bombeo.
En este proyecto, se considerará 14 horas diarias de bombeo, para evitar el gasto
de energía, obteniendo un caudal de bombeo de 7.18 l/s.
Velocidad de Diseño
Según la norma OS 0.10 Captación y Conducción de Agua Para Consumo
Humano del Reglamento Nacional de Edificaciones para la línea de impulsión
tenemos una mínima velocidad de 0.60 m/s y una máxima velocidad de 5 m/s.
Clase de Tubería
Para seleccionar el tipo de tubería, se debe tomar en cuenta la tensión máxima a
la presión interna del agua. En este proyecto se utilizará una tubería de hierro dúctil
HFD en el interior del reservorio.
Diámetros Económico
Dado que el total del sistema de impulsos cuesta en función del diámetro de la
tubería, el tamaño del diámetro que se utilizará se determinará con base en estudios
económicos de diámetro.
El esquema general del criterio del diámetro económico es:
Figura Nº 1
Diámetro Económico De Tubería
Fuente: Conducción de Agua – Ing. Pablo Valdivia
Para lo cual el costo total sería:
Costo total= Costo de Equipo + Costo de Tubería + Costo de O y M
Para instalaciones pequeñas (como instalaciones en áreas rurales), la fórmula de
Bresse puede producir diámetros aceptables. Para los sitios que no operan las 24
horas del día, el diámetro económico está representado por la siguiente fórmula:
Sumergencia Mínima
Es la altura del agua entre el nivel más bajo de agua y el empalme de la rejilla o
la entrada de la tubería, y debe ser igual o mayor que los siguientes límites:
Cumpla con los requisitos hidráulicos. Considere la velocidad de bombeo
requerida:
Fuente: Estaciones de Bombeo de Agua – Ing. Pablo Valdivia
Altura Dinámica Total
La Altura Dinámica Total, es la altura de metros de agua, que se debe vencer para
poder abastecer de agua el reservorio; condicionando está a la potencia de la bomba.
Se podrá calcular la altura dinámica total, la cual se representa con la siguiente
fórmula:
ADT= Hs+ Hi + ∑ 𝒉𝒇 + PS +𝒗𝟐
𝟐𝒈
Donde es necesario conocer algunos conceptos que debemos tomar en cuenta,
como:
Altura de Bombeo (Hb): La altura de bombeo se puede definir como el aumento
de la carga total de flujo por medio de la bomba. Es la adición de la carga de succión
y la carga de impulsión:
Carga de Succión (Hs): Altura de succión, dada por la resta de altura entre el eje
de la bomba y el nivel de agua más bajo en la fuente de agua o área de captación.
Carga de Impulsión (Hi): La altura de impulsión viene dada por la resta de la
elevación entre el mayor nivel de las aguas en el sitio de llegada y el eje de la bomba.
Pérdidas de Carga (Σhf): Es la perdida de energía en la tubería y accesorio debido
a la oposición del material del conductor al movimiento del agua.
Presión de Servicio (Ps): Es la presión necesaria para que el agua llegue al punto
más contraproducente del sistema, es recomendable usar 2.00 metros.
Carga de Velocidad (𝒗𝟐
𝟐𝒈)
Golpe de Ariete
Debido al movimiento oscilante del agua en la tubería, el golpe de ariete incluye
cambios alternos de depresión y sobrepresión. Debido al movimiento oscilante del
agua en la tubería, la caída de presión y la sobrepresión del golpe de ariete cambian
alternativamente.
El golpe de ariete es un fenómeno hidráulico que ocurre en la tubería cuando la
válvula se cierra repentinamente, el equipo de bombeo deja de funcionar o hay algún
cambio en la velocidad del flujo.
La bomba se entrega al depósito a través de una tubería horizontal y suponemos
que su nivel de agua es constante. Por esta razón, se asumirá que no existe pérdida
por fricción, lo que equivale a suponer un amortiguamiento nulo en la transmisión
de perturbaciones continuas. Para centrarse únicamente en la descripción física del
fenómeno, también se puede ignorar la posible inercia del conjunto de bomba
eléctrica, de modo que cuando falle la fuente de alimentación en el motor eléctrico,
la válvula de retención dispuesta se cerrará inmediatamente.
Con estas suposiciones en mente, cuando la bomba se detiene y la válvula de
retención está cerrada, el fluido continuará moviéndose a lo largo de la tubería hasta
que la depresión creada después de la válvula de retención debido a la falta de líquido
haga que se detenga. En este caso, la onda de caída de presión se propaga al
reservorio, lo que también detiene el flujo de fluido, por lo que si la perturbación se
propaga a cierta velocidad, toda la tubería se verá afectada por la caída de presión
después del tiempo de L / s. Estarse quieto. Esto finaliza la primera etapa del golpe
de ariete.
Dado que la presión en el tanque de almacenamiento es constante y es
significativamente mayor que la presión de la tubería bajo presión, el reflujo de
fluido a la válvula de retención comienza a una cierta velocidad. Si no se considera
la fricción, se convertirá en -Vo Cuando el gradiente de energía cambia de nuevo.
Cuando el fluido está a velocidad normal (aunque en sentido contrario), la presión
inicial vuelve a aparecer en la tubería, por lo que después de 2L/a segundos, toda la
presión soportará la presión inicial, y el fluido circulará a cierta velocidad -Vo.
El comienzo de la tercera etapa es el resultado de la colisión del líquido con la
válvula de retención. El resultado es que la presión aumenta repentinamente y el
fluido se detiene gradualmente, por lo que después de 3L /a segundos, todo el fluido
en la tubería está en un estado estático y la presión experimentada por la tubería es
la misma que la caída de presión inicial.
Cuando la perturbación llegue a las inmediaciones del reservorio, tendremos un
gradiente de presión entre la tubería y el reservorio (la presión en la tubería es mayor
que la presión en el reservorio), por lo que el fluido comienza a moverse nuevamente,
esta vez en la misma dirección a lo largo de la dirección original a la velocidad de
movimiento Vo, de modo que después de 4 L/a, la situación es la misma que nuestra
situación inicial, comenzando un nuevo ciclo a partir de ese momento.
En resumen, el golpe de ariete en una tubería de impulsión es un fenómeno
oscilatorio de período 4L/a segundos que se inicia con una fase depresiva,
continuando seguidamente con sobrepresiones y depresiones alternativas.
En primer lugar, se tendría que hacer el cálculo de la velocidad de aceleración de
la onda (Va) calculado por:
Así mismo, se tiene que tener en cuenta el tiempo de parada de la bomba (T) y el
tiempo propagación de la onda (Tp), para lo cual, se usarán las siguientes fórmulas:
Tiempo de pada de la bomba:
Tiempo de propagación de la bomba:
Tp=2xL
a
Donde:
L = Longitud de tubería (m)
De esta manera se tendrá que prever:
T ≤ Tp: equivalente a un cierre rápido, es decir, el tiempo de ida y vuelta de la onda
de presión es mayor que el tiempo de cierre, y la sobrepresión máxima se alcanza en
un determinado punto de la tubería, por lo que se produciría el golpe de ariete.
T > Tp: Dado que la onda de presión regresa a la válvula sin estar completamente
cerrada, no se producirá un golpe de ariete. Nos encontramos ante un cierre lento, en
donde ningún punto alcanzará la máxima sobrepresión. Si hay golpe de ariete, se debe
usar una válvula de cierre lento para cerrar el flujo de retorno y evitar dañar la tubería
y los accesorios instalados.
Cálculo de la longitud crítica (Lc):
Para el cálculo de la sobrepresión por golpe de ariete, se aplica las formulas según
se cumplan las siguientes condiciones:
Tipos de Bomba
Las bombas más comúnmente utilizadas para el suministro de agua son las
bombas centrífugas, las bombas verticales y horizontales y las sumergibles.
Bomba centrífuga horizontal: este tipo de bomba se utiliza en tanques de agua,
fuentes de superficie y depósitos. Debido a que es fácil de operar y mantener, su
bajo costo es otra ventaja.
La mayor desventaja es su limitación de la altura de succión, porque cuando la
altura de succión es igual a 7 metros, la bomba ya ha mostrado defectos de
funcionamiento.
Bomba centrífuga vertical: El eje de transmisión de la bomba de estos equipos
se coloca verticalmente y sobre él se apoyan un cierto número de impulsores, que
pueden bombear agua por etapas. Deben posicsionarse directamente sobre el punto
de recolección de agua, por lo que su uso se limita casi a pozos profundos.
Bombas sumergibles: es un dispositivo compactado con una bomba y motores
acoplados, por lo que ambos se sumergen en el punto de recolección; se emplea
casi únicamente en pozos de mucha profundidad.
Para el diseño se considerará una bomba sumergible. Para lo cual se utilizará el
MANUAL DE USUARIO – INSTALACIÓN, OPERACIÓN Y
MANTENIMIENTO de la marca Hidrostal en el cual se podrán conocer las
características de la bomba a utilizar en este proyecto a través del formulario y los
datos necesarios obtenidos con anterioridad.
Figura Nº 3
Bombas Sumergibles Para Pozos 6”
Fuente: MANUAL DE USUARIO – INSTALACIÓN, OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO –
BOMBAS SUMERGIBLES Ø4", Ø6", Ø8", Ø10" a 60Hz
2.2.1.4. Reservorio
Además de garantizar la disponibilidad continua, también se usa para controlar y
almacenar el agua asignada a los pobladores.
El consumo de agua de los residentes no es constante, por el contrario, cambia según
la hora del día, y dado que el suministro de agua es el caudal teórico (el caudal máximo
diario), es necesario construir un embalse para amortiguar el caudal horario.
Su función principal es almacenar agua durante el período en que la demanda es
menor que el suministro de agua, de modo que durante el período en que la demanda es
mayor que el suministro de agua, el agua almacenada inicialmente se puede utilizar para
compensar el déficit. El propósito es abastecer el consumo humano a la red de
distribución con la presión de servicio adecuada y la cantidad necesaria para compensar
los cambios en la demanda.
Puesto al terreno que se presenta en la localidad de “San Pedro de Sasape” es un
relieve llano se considerará un reservorio elevado.
2.2.1.4.1. Diseño Hidráulico
2.2.1.4.1.1. Volumen de Almacenamiento
Tenga en cuenta los siguientes factores al calcular la capacidad de
almacenamiento:
Volumen de Regulación: Se obtendrá a partir del diagrama de masas
correspondiente a las variantes horarias de la demanda. En este proyecto no se
cuenta con la información estadística solicitada, por lo cual se considera un 25%
del caudal promedio, considerando un factor multiplicador del número de horas
de funcionamiento de la fuente.
Volumen Contra Incendios: Según el R.N.E, indica que en los casos que se
tome en cuanta la demanda contra incendios, deberá tener una población mayor
o igual a 10 000 habitantes, en este caso, para la población de “San Pedro de
Sasape” no se considerará un volumen contra incendios.
Volumen de Reserva: Este volumen se utiliza en casos de emergencia
(rotura de tubería) o para la operación y el mantenimiento del sistema de agua
potable.
Este volumen debe ser proporcional al tiempo que paralizan la producción:
En algunos casos se consideran 2-4 horas de paralización. Pero en este caso
nosotros estamos tomando 14 horas de bombeo, no se considerará.
Volumen de Funcionamiento: Este es el volumen muerto que no se utiliza,
pero es parte de este sistema, y es también parte del volumen de
almacenamiento.
Para determinar este volumen, primero se determina la altura de carga h sobre
la tubería, que permita el paso del caudal de diseño (Qmh), se puede aplicar la
fórmula de gobierno del paso por agujeros del agua:
2.2.1.4.2. Materiales
Concreto
Resistencia nominal a compresión = f'c = 280 kg/cm2
Módulo de elasticidad = Ec = 252,671 kg/cm2
Deformación Unitaria Máxima εc = 0.003
Módulo de Poisson (u): 0.20.
Peso Específico (γ): 2400 Kg/m3 (Concreto Armado).
Acero de Refuerzo
Corrugado, grado 60, esfuerzo de fluencia (f’y)= 4200 kg/cm2
Módulo de elasticidad = Es = 2´000,000 kg/cm2
2.2.1.4.3. Predimensionamiento
2.2.1.4.3.1. Predimensionamiento Geométrico del Reservorio
El reservorio a diseñar es de 150 m3 y de tipo Intze. El cuál su diseño se
basa en equilibrar la fuerza ejercida por la cúpula inferior con la fuerza
ejercida por el fondo cónico, en la viga de apoyo. Permitiendo menores
dimensiones.
Para su predimensionamiento geométrico buscaremos el equilibrio,
como ya se mencionó, buscando la igualdad entre el volumen 1 y volumen
2.
Las presiones Hc (Presión de la cúpula) y Hv (Presión del voladizo
cónico) en toda la longitud 2πb es como la mostrada en la Ecuación:
Pc = γ x V2
sin(b1); 𝑷𝒗 =
𝜸 𝒙 𝑽𝟏
𝐬𝐢𝐧(𝒃𝟐)
Así mismo, las componentes longitudinales:
𝑯𝒄 = 𝜸 𝒙 𝑽𝟏
𝐭𝐚𝐧(𝒃𝟐); 𝑯𝒗 =
𝜸 𝒙 𝑽𝟐
𝐭𝐚𝐧(𝒃𝟏)
Del esquema se puede considerar:
V = 𝑽𝟏+𝑽𝟐
𝑽𝟏=(𝝅𝒃𝟐𝒉𝟐)- [𝝅𝒇′𝟐(𝟑𝒓𝒇′)
𝟑] -𝑽𝒄𝒉
𝑽𝟐=(𝒂 − 𝒃)
𝟑𝝅[𝒉𝟏(𝟐𝒂 + 𝒃) + 𝒉𝟐(𝟐𝒃 + 𝒂)]
𝑽𝒄𝒉=(𝝅𝒅𝟐) [𝒉𝟐 − 𝒇′
𝟒]
𝐭𝐚𝐧(𝜷𝟏) = 𝒃
√𝒓𝟐 − 𝒃𝟐
𝐭𝐚𝐧(𝜷𝟐) = 𝒉𝟐 − 𝒉𝟏
𝒂 − 𝒃
Considerando que 𝜷𝟏 𝒚 𝜷𝟐 es igual a 45º, se obtiene:
𝑽
𝟐 = 𝑽𝟏=𝑽𝟐; r=b√𝟐; 𝒂 − 𝒃 = 𝒉𝟐 − 𝒉𝟏
Por el teorema de segmento de cuerdas en la cúpula tenemos:
𝟐r𝒇′=𝒃𝟐 + 𝒇′𝟐 𝒇′ = (𝒃√𝟐 − 𝟏)
Reemplazando enV2
𝑽𝟐=𝝅
𝟑(𝒂 − 𝒕)(𝒂𝟐 + 𝒃𝟐 + 𝟒𝒂𝒃)(𝒂 − 𝒃) =
𝑽
𝟐
2.2.1.4.3.2. Predimensionamiento de Elementos Estructurales
Cúpula Superior
Soporta los esfuerzos de su peso, peso de la linterna, sobrecarga y los
efectos de corte y flexión producidos en sus apoyos.
El espesor se calcula de la siguiente manera, para luego comprobarlo.
𝑡𝑐(𝑐) ≥𝑅
5≅
𝑎
1 𝑡𝑐(𝑐) ≥ 7.5𝑐
Debido a los esfuerzos de flexión, en las partes próximas a los bordes de
la cúpula se requerirá mayor refuerzo de acero, por tanto, mayor espesor en
esta zona.
1.5 𝑡𝑐 ≤ 𝑒 ≤ 2𝑡𝑐
Las estructuras tipo cúpula se analizará por la teoría de membranas,
teniendo esfuerzos meridionales y anulares.
Figura Nº 6
Esfuerzos sobre cúpula Superior
Fuerza meridional de compresión.
𝑁1 =−𝑊𝑡𝑅
1 + cos ∅1
- Esfuerzo meridional de compresión.
𝜎1 =𝑁1
𝑏𝑐𝑡𝑐≤ 𝜎𝑐
- Fuerza anular de compresión.
𝑁2 = −𝑊𝑡𝑅 (cos ∅1 −1
1 + cos ∅1)
- Esfuerzo anular de compresión.
𝜎2 =𝑁2
𝑏𝑐𝑡𝑐≤ 𝜎𝑐
Viga Anular de Cúpula Superior
Soporta los esfuerzos de: peso propio, sobrecarga. Se diseñará para
soportar los momentos flectores y las fuerzas horizontales producidos por
los esfuerzos meridianos.
Figura Nº 7
Esfuerzos Sobre Viga de Cupula Superior
La tensión anular máxima producidas en la viga es:
𝑇 = 𝑇1 cos ∅1𝐷
2
El área transversal de la sección de la viga es de:
𝐴𝑐 = 𝑇(1
𝜎𝑐−
𝑛
𝜎𝑎)
Cilindro O Cuba
Soporta la presión del fluido, se diseñará por tensión y flexión, teniendo
en cuenta los efectos sobre la viga circular superior e inferior. Se
considerará las siguientes hipótesis:
- Pared empotrada en la viga superior e inferior
- Anillos sometidos a tracción, que causan desplazamiento en los
extremos
- Cilindro, anillo y pared tronco cónica tendrán la misma deformación
que en la base de la pared.
- Pared empotrada en la viga superior e inferior.
Figura Nº 8
Esfuerzos Sobre Muro De La Cuba
La tensión se calculará considerando un cilindro delgado
𝑇 = 𝛾𝑎ℎ𝑐
𝐷
2
El área de la sección de concreto se hallará considerando b = 100 cm:
𝐴𝑐 = 𝑏𝑡𝑐 =𝑇
𝜎𝑐𝜎𝑎
(0.0003𝐸 + 𝜎𝑎 − 𝜎𝑐(𝑛 − 1))
Viga Anular Inferior
Soporta el peso de la cobertura, la carga de la viga superior y el peso del
cilindro.
Figura Nº 9
Esfuerzos Sobre Viga Anular Inferior
Los esfuerzos que intervienen son:
- Tensión debido a cargas verticales
𝐻𝑔 = 𝑉𝑡 cot 𝛽𝐷
2
- La fuerza por presión de agua
𝐻𝑎 = 𝛾𝑎ℎ𝑐
𝐷
2ℎ𝑖
La tensión final es la suma de los dos T = Hg + Ha y el área de la sección
transversal es:
𝐴𝑐 = 𝑇(1
𝜎𝑐−
𝑛
𝜎𝑎)
Tronco Cónico
Se diseña con esfuerzo de tracción y verificando por flexión. Se aprecia
dos esfuerzos:
- Esfuerzos de membrana: meridiano (N1) y esfuerzos anulares (N2)
- Esfuerzos de flexión en los bordes superior e inferior.
La tensión anular es:
𝑇 = (𝑝
sin 𝛽+
𝑞
tan 𝛽)
𝐷
2
𝑝 = 𝛾𝑎ℎ𝑐
𝑞 = 𝛾𝑐𝑡𝑐
Donde 𝛾𝑎 es el peso específico del agua y 𝛾𝑐 es el peso específico del
cemento.
El área de la sección transversal es:
𝐴𝑐 = 𝑇(1
𝜎𝑐−
𝑛
𝜎𝑎)
Estas secciones serán confirmadas por esfuerzo máximo a compresión.
𝑁1 =𝑉𝑡
𝑠𝛽; 𝜎1 =
𝑁1
𝑏𝑐𝑡𝑐≤ 𝜎𝑐
Donde V total es la fuerza cortante sobre la viga.
Chimenea
Se diseñará para soportar el empuje del agua
𝑇 = 𝛾𝑎ℎ𝑐ℎ
𝐷𝑓
2
𝐴𝑐 = 𝑏𝑐ℎ𝑡𝑐ℎ = 𝑇(1
𝜎𝑐−
𝑛
𝜎𝑎)
La estructura se verificará por pandeo
𝐼 = 100𝑡𝑐ℎ
3
1; 𝐶𝑝 =
3𝐸𝐼
𝑟2≥ 𝑇
Donde
I: Módulo de inercia.
E: Módulo de elasticidad del concreto.
Cp: Fuerza máxima resistente al pandeo
Verificación por esbeltez.
𝐼 = 𝜋𝑟4
4− 𝜋
𝑟4
4
𝑃 = √𝐼
𝐴
𝑒 =𝐿
𝑃
Cúpula Inferior
Es el fondo interno, este transmitirá las mismas presiones que el fondo
cónico sobre la viga de fondo. Su diseño es a través de los esfuerzos de
tracción, verificando por pandeo y flexión en el apoyo
Resiste el peso del agua y el de la chimenea, se diseñará de forma similar
a la cúpula superior.
Figura Nº 11
Esfuerzos Del La Cúpula Inferior
Viga De Apoyo
Es la que une el fondo cónico, con el fondo esférico, estos tres en
conjunto deben compensarse y minimizar las cargas horizontales.
Figura Nº 12
Esfuerzos En Viga de Apoyo
El esfuerzo horizontal neto en la viga es de:
𝐹𝐻 = (𝑁1 cos ∅2) − (𝑁𝑇 cos 𝛽)
Si es compresión el área se calcula de la siguiente manera:
𝐴𝑐 =(
𝑇𝐴
0.8 ∅)
𝑝(𝑓 − 0.85𝑓′𝑐) + 0.85𝑓′𝑐
Si es tracción el área se calcula de la siguiente manera:
𝐴𝑐 = 𝑇𝐴(1
𝜎𝑐−
𝑛
𝜎𝑎)
Fuste
El fuste soporta la carga de las estructuras propia del contenedor y el
agua contenida, se diseñará por tracción y compresión. Para el diseño se
calcula según la teoría de chimeneas. Por recomendaciones del ACI el
espesor mínimo es de 20 cm.
Figura Nº 13
Dimensiones del Reservorio
Tabla Nº 3
Cuadro Dimensiones del Reservorio
CUPULA SUPERIOR
Tcs=0.075 m
E=0.15 m
L= 1.20m
VIGA SUPERIOR Bs= 0.30 m
Hs= 0.25 m
CILINDRO O CUBA Tc=0.25 m
VIGA INFERIOR Bi=0.30m
Hi=0.40m
TRONCO CONICO Ttc=0.30 m
CHIMENEA Tch= 0.15 m
CUPULA INFERIOR Tci= 0.30 m
VIGA DE APOYO Ba=0.40m
Ha=0.60m
FUSTE B0=0.30 m Fuente: Elaboración Propia
2.2.1.4.4. Criterios de Diseño
2.2.1.4.4.1. Diseño Estructural
La estructura de hormigón se diseñará mediante el diseño de resistencia
última y el método de esfuerzos permisibles.
Los sistemas estructurales dimensionados de esta manera deben poder
soportar las combinaciones de carga indicadas en las normas correspondientes.
Asimismo, el sistema estructural cumplirá con los requisitos de servicio,
principalmente referidos a la deflexión de la carga de servicio.
2.2.1.4.4.2. Resistencia de Diseño
Las resistencias de diseño (ØRn) proporcionada por un componente, su
conexión con otros componentes y su sección transversal, en términos de
flexión, carga axial, cortante y torsión, deben tomarse como la resistencia
nominal resultado del calculo de acuerdo con los requisitos y suposiciones de
esta Norma, multiplicada por los factores de reducción de resistencia
especificados a continuación:
2.2.1.4.4.3. Cargas de Diseño
2.2.1.4.4.3.1. Carga Muerta
Incluye el peso propio de los elementos que componen el sistema
estructural a analizar, y las cargas que continúan actuando sobre la
estructura, y la resistencia es casi invisible en el tiempo. El peso unitario
utilizado para los materiales del proyecto es:
2.2.1.4.4.3.2. Carga Viva
Incluyen cargas que actúan sobre la estructura de forma variante y no
son constantes en el tiempo. Estos incluyen la sobrecarga del techo, en cuyo
caso la sobrecarga del techo se aplicará allí, y eventualmente contarán con
personal de mantenimiento, para lo cual se considerará una sobrecarga de
100 kg / m2.
2.2.1.4.4.3.3. Presión Hidrostática
En este caso se tomará que γ=1.00 tonf/m3. Siendo los muros el lugar
donde se ejerce la presión de esta carga, de manera proporcional a la
profundidad del agua, por lo tanto:
PH = γ x h
Figura Nº 14
Presión de Agua: Presión en las paredes del Agua
Fuente: Elaboración Propia
2.2.1.4.4.3.4. Análisis Sísmico
En los últimos 50 años, la contribución más importante y reconocida ha
sido el uso de modelos simplificados de masas y resortes para representar la
presión hidrodinámica generada cuando el fluido almacenado se somete a
aceleración horizontal (Housner, 1963).
Figura Nº 15
Modelo Simplificado de Tanques
En Perú aún no se han implementado estándares para dichas estructuras,
por lo que no está claro qué estándares son adecuados para su análisis y
diseño, por lo que es necesario usar normativas internacionales como ASCE
/ SEI 7-10 y ACI 350.3-06.
George W. Housner define la masa de agua en movimiento como masa de
impulso (mi) y masa convectiva (mc). La masa impulsiva se mueve con la
estructura, mientras que la masa convectiva es producida por la oscilación
del agua.
Modelo Dinámico
Las características dinámicas del suelo de soporte que contiene una
estructura contenedora de líquido bajo la acción de un sismo, debe calcularse
de acuerdo a la sección 9.2 del ACI 350.3-06.
Siendo la masa impulsiva 𝑚𝑖 del agua, está firmemente atada a la pared
del tanque, a una altura ℎ𝑖. De manera similar, la masa convectiva 𝑚𝑐, se fija
en la pared del tanque a una altura ℎ𝑐 por un resorte 𝑘𝑐. Los parámetros 𝑚𝑖,
𝑚𝑐, ℎ𝑖, ℎ′𝑖, ℎ𝑐, ℎ′𝑐 y 𝐾𝑐 se puede obtener de la sección 9.2 del ACI 350.3R-
06. Las alturas ℎ𝑖 y ℎ𝑐 excluyendo la presión en la base (EBP), mientras ℎ𝑖∗y
ℎ𝑐∗ incluyendo la presión en la base (IBP). Las alturas de ℎ𝑖 y ℎ𝑐 deben usarse
para calcular el momento debido a la presión hidrodinámica en el fondo de
las paredes del tanque. Los valores de ℎ′𝑖 y ℎ′𝑐deberán ser usados para
calcular el momento de volteo en la base del tanque.
Las fuerzas impulsivas (Wi) y convectivas (Wc) están determinadas por
expresiones desarrolladas por Housner, las cuales se encuentran también en
al ACI 350.3-06.
Parámetros de Diseño
Factor de Zona: De acuerdo con el mapa de zonificación sísmica de la
norma de Diseño Sismorresistente vigente, el área del proyecto se ubica en
la zona sísmica 4 correspondiente a una zona sísmica alta, como se puede ver
en el Mapa de Zonificación Sísmica del Perú en la figura siguiente.
Figura Nº 16
Zonas Sísmicas
Fuente: NTP E-030
Tabla Nº 4
Cuadro Factores de Zona “Z”
Fuente: NTP E-030
Factor de Suelo: Este factor depende del tipo de suelo en donde se
cimentará la estructura a proyectar, en este caso un reservorio elevado, siendo
nuestro suelo un SM (arena limosa).
Tabla Nº 5
Cuadro Factor de Suelo “S”
Fuente: NTP E-030
Tabla Nº 6
Cuadro Amortiguamiento y factor de coeficiente sísmico
Fuente: (Huamani Camargo, 2015, pág. 57)
P-seudo Aceleración Espectral
Considerando que el período menor de 2.4 s debe estar asociado con la
masa impulsiva, y el período mayor de 2.4 s debe estar asociado con la masa
convectiva, el código ACI 350.3-01 genera un espectro de
pseudoaceleración. Considerando el alcance teórico de la normativa peruana
y los parámetros de la normativa americana, obtendremos lo siguiente:
Cuadro Valores de Seudo aceleración espectral
Fuente: (Huamani Camargo, 2015, pág. 65)
El espectro de respuesta de la pseudoaceleración se puede definir como
un gráfico de la respuesta máxima, que está representada por la aceleración
generada por la acción dinámica determinada en la estructura. En la
siguiente figura, la abscisa representa el período de la estructura en sí y la
ordenada representa la respuesta máxima calculada para diferentes factores
de amortiguación.
Combinaciones de Cargas
Para el modelado de reservorios de concreto reforzado en la Sección
9.2.1 de ACI 350-06, se indican las siguientes combinaciones de carga de
diseño:
Factor Durabilidad
Para reducir el agrietamiento del hormigón, se utiliza un factor de
seguridad adicional. Carga de trabajo requerida = Sd x carga de
descomposición = Sd x U
Sd=∅fy
yfs
≥1.0
Dónde: y =carga factorizada
carga no factorizada
Y donde fs es el esfuerzo de tensión permisible en el refuerzo.
2.2.1.4.5. Verificaciones
Verificación de Desplazamientos
Se verificará las distorsiones empleando la Norma Técnica Peruana E 0.30,
teniendo como criterio que para pórticos de concreto armado la distorsión será
menor a 0.007.
2.2.1.4.6. Diseño de Elementos Estructurales
Esfuerzo Permisible
El ACI 350-06 (Sección 9.6.2.1 de ACI 350-06) limita la fluencia del acero de
acuerdo con los tipos de tensiones de tracción, cortante y flexión bajo exposición
normal y severa para evitar grietas excesivas y fisuramientos en las estructuras
contenedoras de líquido. Sí:
Esfuerzos Permisibles
TIPO DE ESFUERZO Fs PERMISIBLE
-Tracción (exposición
normal)
1400 kg/cm2
-Tracción (exposición severa) 1200 kg/cm2
-Corte (exposición normal) 1650 kg/cm2
-Corte (exposición severa) 1400 kg/cm2
-Flexión (exposición normal) 20ksi≤
320
𝛽√𝑠2 + 4 (2 +𝑑𝑏
2 )2
≤ 36𝑘𝑠𝑖
-Flexión (exposición severa) 20ksi≤
260
𝛽√𝑠2 + 4 (2 +𝑑𝑏
2 )2
≤ 36𝑘𝑠𝑖
2.2.1.4.6.1. Verificación de Fisuramiento por Tracción
Verificamos los elementos por fisuramiento, con la siguiente fórmula:
t =𝜀𝑠ℎ𝐸𝑠 + 𝑓𝑠 − 𝑛𝑓𝑐𝑡
𝑏𝑓𝑠𝑓𝑐𝑡𝑇
Donde:
t= espesor de elemento
b= ancho de elemento
esh=coeficiente de fisuramiento del concreto reforzado (0.0003)
Es= módulo de elasticidad del acero
Fs= Esfuerzo permisible del acero por fisuramiento
N= relación entre módulo de elasticidad del acero y concreto
Fct= Esfuerzo permisible del concreto por fisuramiento
T= fuerza de tensión del elemento
2.2.1.4.6.2. Verificación de Fisuramiento por Flexión
Verificaremos los elementos:
20ksi≤320
𝛽√𝑠2 + 25≤ 36𝑘𝑠𝑖
𝑓𝑠,𝑚𝑎𝑥 =320
𝛽√𝑠2 + 25≤ 36𝑘𝑠𝑖
2.2.1.4.6.3. Diseño de Elementos
En los reservorios elevados, se presentarán diferentes esfuerzos según los
siguientes esquemas y elementos estructurales a analizar:
a) Cúpula Superior
El diseño se llevará a cabo con la norma ACI 318M-08, Building Code
Requirements for Structural Concrete (ACI 318M-08) and Commentary,
Reportad by ACI Committee 318 y Reglamento Nacional de Edificaciones E
060 Concreto Armado, cap. 19 "Cascaras y Losas Plegadas” Para calcular la
cobertura se analizarán los esfuerzos que se producen en la cúpula con peso
propio, la carga de la linterna de iluminación, la sobrecarga, y los efectos de
flexión provocados por el soporte. El diseño debe considerar los siguientes
aspectos:
El diseño por resistencia, para los esfuerzos de membrana y de flexión de
losas que forman parte de cáscaras, debe estar basado en la distribución de
esfuerzos y deformaciones determinada a partir de un análisis elástico o
inelástico.
En el área donde se espera fisuración debido a los esfuerzos de membrana,
·la resistencia nominal a la compresión en la dirección paralela a las fisuras debe
tomarse como 0,4 f’c.
b) Linterna de Iluminación:
Se diseñará considerando cargas a compresión y se verificará la carga de
colapso. El concreto a utilizar puede ser desde fc=210 Kg/cm2 ya que es un
elemento que no va en contacto con el agua y no soporta grandes cargas.
c) Cúpula Inferior:
La tapa inferior esférica soporta su propio peso, el peso del líquido y el peso
de la chimenea. Se estudiará la fuerza generada bajo estas tres cargas y se
calculará el efecto de flexión.
Diseño de compresión:
El área de refuerzo longitudinal, Ag, para elementos no compuestos a
compresión no debe ser menor que 0.01 Ag ni mayor que A0.08 Ag. ACI 318S-
08 item 10.9
La resistencia axial de cálculo del elemento de compresión ØPn no debe ser
mayor que ØPn, y el valor máximo debe calcularse utilizando la siguiente
fórmula: elemento no pretensado o elemento de compresión con refuerzo en
espiral:
P𝑢=∅P𝑛(𝑚á𝑥) = 0.85∅[0.85 𝑓′𝑐(𝐴𝑔 − Ast) + Astfy]
Diseño por tracción:
Esfuerzo de tracción máximo de concreto= 1.2 f’c. Se utiliza para
componentes que soportan líquidos, según el ACI.
Diseño en el estado elástico agrietado:
En este estado el concreto en la tensión se agrieta, no resiste el esfuerzo de
tracción. Es decir, el concreto en tracción deja de trabajar, debido al aumento de
las cargas, las grietas van apareciendo y expandiéndose en el centro de la viga y
se dirigen hacia el eje neutro; sucede cuando:
f𝑐𝑡>f𝑟 𝑌 f𝑟 < 0.50 𝑓′𝑐
Desarrollo del método elástico:
También se llama método de esfuerzos de trabajo o cargas de servicio, porque
permite que la carga intervenga tal cual es; sin importar cuán diferente sea su
variabilidad e incertidumbre. Si el tamaño del componente se determina de
acuerdo con estas cargas de servicio, el margen de seguridad necesario se puede
obtener especificando la tensión permisible bajo la carga de servicio, que es una
pequeña parte apropiada de la resistencia a la compresión del hormigón y el
límite elástico del acero. En la práctica estos esfuerzos admisibles se consideran
el 45% de su resistencia a la compresión, y la mitad de su esfuerzo de fluencia
para el acero.
f'c(adm)=0.45f'c 𝑌 f's(adm)=0.50fy
d) Fondo Cónico:
En el fondo cónico, distinguimos esfuerzos, meridianos y anulares y
esfuerzos de flexión. Además, el fondo cónico también soporta 3 tipos de cargas:
cargas externas (cobertura, anillo superior, pared cilíndrica y viga inferior), el
peso propio y la presión hidrostática. La carga final sobre el fondo cónico es la
suma de las cargas parciales. Es diseñado similarmente a los principios de
cúpula inferior.
Diseño por compresión:
Diseño por tracción:
Diseño en el estado elástico agrietado
Desarrollo por el método elástico.
e) Cuba (Pared Cilíndrica):
En el diseño, se verificará por flexión y compresión, es decir una flexión
compuesta. Se tendrá en cuenta los siguientes aspectos:
El espesor mínimo para evitar el fisuramiento por tracción ACI 350-06:
t =𝜀𝑠ℎ𝐸𝑠 + 𝑓𝑠 − 𝑛𝑓𝑐𝑡
𝑏𝑓𝑠𝑓𝑐𝑡𝑇
Donde:
t= espesor de elemento
b= ancho de elemento
esh=coeficiente de fisuramiento del concreto reforzado (0.0003)
Es= módulo de elasticidad del acero
Fs= Esfuerzo permisible del acero por fisuramiento
N= relación entre módulo de elasticidad del acero y concreto
Fct= Esfuerzo permisible del concreto por fisuramiento
T= fuerza de tensión del elemento
Diseño por flexión: ACI 318S-08 item 10.05.01.
Cuando se requiera refuerzo de tracción mediante análisis, en cada parte del
elemento de flexión, el As provisto no será menor que el As obtenido por los
siguientes métodos:
As, min=√𝑓𝑐
4𝑓𝑦𝑏𝑤𝑑
Pero no menor a:
As, min=1.4
𝑓𝑦𝑏𝑤𝑑
Es diseñado similarmente a los principios de cúpula inferior.
Diseño por compresión
Diseño por tracción
Diseño en el estado elástico agrietado
f) Anillo Circular Superior:
El Anillo Superior, está sometido a esfuerzos horizontales, producidos por
los esfuerzos en dirección meridional de la cúpula superior, y también soporta
esfuerzos de comprensión en un porcentaje mínimo de la cúpula superior.
Diseño en el estado elástico agrietado
Desarrollo por el método elástico
Diseño por tracción
g) Anillo Circular inferior:
En el diseño se consideraron todas las cargas que actúan sobre la viga
inferior, como el peso de la cubierta, el peso de la viga superior y el peso del
muro cilíndrico.
h) Viga Circular de Fondo:
La viga inferior está comprimida por la parte inferior cónica como un fondo
esférico. Esto se debe a que la fuerza transmitida a la viga no es vertical, por lo
que es esta viga de fondo circular la que absorbe la componente horizontal (ya
sea tracción o compresión).
Diseño por compresión
Diseño por tracción
i) Chimenera de Acceso:
En el diseño, debe verificarse mediante flexión y compresión (es decir,
flexión compuesta). Su diseño es similar al principio de tanque de
almacenamiento o pared cilíndrica.
Diseño en el estado elástico agrietado
Desarrollo por el método elástico
Diseño por Flexión: ACI318S-081tem 10.5.1
j) Anillo Circular de fondo de chimenea:
Es la viga que conecta la pared de la chimenea y el fondo esférico, y se diseña
determinando la carga de colapso. Es diseñado similarmente a los anillos
circulares, que fueron tratados anteriormente.
k) Fuste Cilíndrico:
Como hemos visto en el análisis estructural, el fuste del reservorio está
sometido a flexocompresión, el ACI 371-08 (Tabla 5.2, ACI 371-08)
recomienda una cuantía mínima vertical de 0.0050 y una cuantía mínima
horizontal de 0.0030, estas debido a la poca ductilidad que tiene el fuste ante un
evento sísmico por ser un elemento esbelto y hueco.
100e = (1
𝑓𝑐+
𝑛
𝜎𝑎𝑡) 𝐹11
As =M
𝑓𝑠. 𝑗. 𝑑
fs = 0.5𝑓𝑦
j = 1 −k
3
k =1
1 +𝑓𝑠
𝑛𝑓𝑐
As, min=0.8√𝑓𝑐
𝑓𝑦𝑏𝑑
T=𝜎𝑐𝑡(𝐴𝑐 + (𝑛 − 1)𝐴𝑠
CORTANTE
Las cuantías longitudinales y transversales de los muros estructurales no
deben ser menor a 0.003, si la fuerza de diseño no debe excede a ∅Vc=∅𝐴𝑣*√f'c,
el refuerzo mínimo para muros estructurales de concreto por corte debe ser con
una cuantía de 0.003.
∅ = 0.75
El esfuerzo cortante absorbido por el acero es de:
Vs=𝐴𝑣 ∗ 𝑓𝑦 ∗ 𝑑
𝑆
La suma de estos debe ser mayor al cortante último.
∅Vs>(𝑉𝑢 − ∅Vc) ∗ 𝑆𝑑
2.2.1.5. Línea de Aducción y Red de Distribución
La línea de aducción, son las estructuras y elementos que se encuentran entre el
reservorio y el primer nodo de las redes de distribución, se calcula con el Caudal
Máximo Horario.
La red de distribución es un conjunto de tuberías y accesorios de diferentes diámetros
que pueden suministrar agua a la casa para consumo humano.
2.2.1.5.1. Tipos de Redes
2.2.1.5.1.1. Redes Abiertas
Son redes (conjunto de tuberías y accesorios), comenzando en el reservorio
y el otro extremo termina en un tapón (sin retorno) que debe tener consumo
permanente en su extremo para evitar el estancamiento.
2.2.1.5.1.2. Redes Cerradas
Son redes compuestas por circuitos cerrados. La cuadricula es parte de la red,
que comienza en el embalse y forma un circuito cerrado.
2.2.1.5.2. Consideraciones de Diseño
2.2.1.5.2.1. Caudal de Diseño
En la red de distribución en agua para consumo humano, al comparar el
caudal máximo horario y el caudal máximo diario más el caudal de incendio, se
utilizará un número mayor para calcular el caudal de diseño de la red, pero en
este caso, en lugar de considerar caudal de fuego, se toma como el valor del
diseño de la red de distribución bajo el caudal máximo horario.
2.2.1.5.2.2. Diámetros Mínimos
Para el suministro de agua potable, el diámetro nominal mínimo debe ser de
75 mm. En circunstancias especiales, si está totalmente verificado, se puede
aceptar una sección de tubería con un diámetro de 50 mm. Si el agua es
suministrada por un solo extremo, la longitud máxima es de 100 m o 200 m si
se alimenta por ambos extremos.
2.2.1.5.2.3. Presión de Servicio
La presión del agua debe ser suficiente para que el agua pueda llegar a todas
las instalaciones de la casa más alejadas del sistema. La presión máxima debe
ser la presión que no provoque un consumo excesivo por parte del usuario y no
dañe los componentes. Según RNE OS.050, la presión mínima en cualquier
punto de la red es de 10 m.c.a. La Asociación Estadounidense del Agua
(AWWA) recomienda una presión estática normal de 40 a 50 m.c.a.
2.2.1.5.2.4. Velocidades
Según RNE, la velocidad máxima será de 3 m / s, y en circunstancias
especiales y razonables se adoptará un valor de hasta 5 m / s.
Cuando el caudal es demasiado bajo, se producirán sedimentación y evitará
que el agua pase a través de la tubería, por lo que el caudal mínimo es de 0,30
m / s. A velocidades más bajas, el diseño de la válvula de purga debe evitar
posibles depósitos.
2.2.1.5.3. Diseño Hidráulico de las Redes de Distribución
2.2.1.5.3.1. Metodología
Para los cálculos hidráulicos, debido a la distribución de los lotes en el caserío
San Pedro de Sasape, se utilizará una red abierta o ramificada, se instalará una
red principal o primaria, de la cual se derivan las tuberías secundarias; y se
asumirá un caudal mínimo de 0.10 lps para el diseño definitivo. En este caso el
diseño hidráulico, se llevará a cabo con los siguientes estándares: Darcy –
Weisbach, Hazen Williams.
2.2.1.5.3.2. Distribución de Caudales
En este caso se empleará el método probabilístico o de simultaneidad para la
determinación de caudales por ramales.
Para lo cual se recomienda aplicar la siguiente fórmula:
𝑄𝑅𝐴𝑀𝐴𝐿 = 𝐾 ∗ ∑ 𝑄𝑔
Donde:
𝐾 = (𝑋 − 1)−0.5
QRAMAL : Caudal de cada ramal (L/s)
Qg : Caudal pro grifo (L/s)
K : Coeficiente de simultaneidad.
X : Número de grifos.
El caudal por grifo (Qg) es una variable que depende del número y tipo de
aparatos que se sirven a través de una conexión domiciliaria o vivienda. En este
caso emplearemos un Qg=0.10 l/s.
2.2.1.5.3.3. Análisis Hidráulico
Aspectos importantes a ser considerados para el análisis hidráulico de las
redes de distribución, son los siguientes:
El método para el cálculo hidráulico de las tuberías, se podría emplear
el método de Flamant, siendo preferible para diámetros pequeños,
aunque en general el método de Hazen – Williams es ampliamente
empleado y será el que se utilizará en este proyecto de tesis.
2.2.1.5.3.4. Conexiones Domiciliarias
Son las tuberías instaladas entre la matriz pública y el medidor o dispositivo
regulador; estos elementos no necesitan ser diseñados, y no necesitan considerar
una velocidad máxima en la tubería de entrada. Las conexiones domiciliarias
deben cumplir con el RNE OS.050 ÍTEM 5 CONEXIONES PREDIALES, que
los estándares son:
- Diámetro mínimo será de ½”
- Los elementos de medición y control se ubicarán a una distancia de 0.30 a
0.80 m del límite de la propiedad izquierdo o derecho, en un área publica o
común, de fácil y permanente acceso a la entidad prestadora de servicio.
Sus elementos son:
a. Elemento de Toma
Formado por una abrazadera y una llave corporation.
b. Elemento de Conducción
Son los elementos que permiten el traslado del agua a presión, conformado
por tubería de PVC y codos según lo necesario. El ingreso a la caja de registro
será de 45°.
c. Elemento de Medición y Control
Estos cubren y dan facilidades al paso del caudal desde la tubería, medidor y
vivienda. Conformado por:
i. Caja de protección: Prefabricada, apoyada en un solado. Contará con visor,
con la finalidad de poder leer las mediciones y una cerradura tipo pestillo
accionada con una llave de uso exclusivo de la entidad que gestiona el sistema
de agua.
ii. Llave de control
iii. Medidor de paso, este debe ser instalado alineado y nivelado
horizontalmente. Se tendrá una separación mínima de 0.05m de luz de su base
con el solado.
iv. Niple con tuerca
d. Elemento de Empalme
Para facilitar la conexión con la instalación interna del predio se dejará un
niple de 0.30 sobresaliente de la caja de registro.
El proyecto consta de 214 conexiones de ½” para vivienda y 1 de ½” para el
jardín.
2.2.2. Alcantarillado
Es el sistema de tuberías y diferentes construcciones que se usa para recoger y
transportar las aguas residuales de la población, las cuales se vierten desde el lugar donde
se generan las aguas residuales al medio natural o donde se han tratado.
2.2.2.1. Parámetros de Diseño
2.2.2.1.1. Periodo de Diseño
Durante este período, el sistema de tratamiento de aguas residuales puede operar
normalmente sin ningún inconveniente y no hay necesidad de expansión o trabajos
de reemplazo extensos. El período de diseño consiste en calcular la población
posible en ese momento en función de las condiciones futuras, lo que afectará la
cantidad de agua que se consumirá, lo que afectará el aumento de las aguas
residuales. Por los factores anteriores, el tiempo de residencia estimado en la red
de alcantarillado es de 20 años, que es el parámetro recomendado en la mayoría de
los casos.
2.2.2.1.2. Población de Diseño
San Pedro de Sasape actualmente cuenta con: 618 habitantes (103 viviendas)
con una densidad poblacional de 6 habitantes/vivienda
Verificando los últimos 3 censos en el Instituto Nacional de Estadística e
Informática (INEI) y encontrándose un crecimiento negativo y/o un decrecimiento
poblacional, se optó como propuesta completar de lotes el área del caserío
utilizando la misma densidad poblacional, obteniéndose así una población futura
de 1248 habitantes (208 viviendas).
2.2.2.1.3. Contribución y Caudal de Diseño
Según el Reglamento Nacional de Edificaciones, la norma OS. 070 Redes de
Agua Residuales, establece:
2.2.2.1.3.1. Contribución
Los coeficientes de contribución para el cálculo de las redes de desagüe son
normalmente referidos a unidades de longitud de los colectores o a unidades de
área desaguada hectáreas. Para cada área de ocupación homogénea debe ser
definido un determinado coeficiente. Por tanto, en una cuenca puede haber más
de un coeficiente de contribución.
El coeficiente referido a área generalmente es utilizado en la estimación de
caudales de áreas previstas para la expansión futura, donde no están definidos
los trazos de las vías públicas.
Para la determinación de los coeficientes de cálculo es necesario considerar
las siguientes contribuciones a la red: Desagües domésticos y aguas de
infiltración.
Si en el área existen contribuciones significativas, tales como: industrias,
escuelas, hospitales, etc., esas contribuciones no serán consideradas en el
cálculo del coeficiente de contribución. Tales caudales, como son concentrados,
deben ser incrementados a los caudales ya calculados en determinado punto de
un tramo de red de desagües.
Según el Reglamento Nacional de Edificaciones (R.N.E), en el estándar
OS.070. La red de aguas residuales debe utilizar el coeficiente devuelto (C)
para calcular el 80% del gasto de agua potable consumida para calcular el caudal
de contribución del alcantarillado.
2.2.2.1.3.2. Caudal de Diseño
Se calculará al principio y al final de la fase de diseño. El diseño de la red de
alcantarillado se calculará al valor del caudal máximo horario.
2.2.2.2. Diseño Hidráulico de Redes de Alcantarillado
2.2.2.2.1. Propiedades Hidráulicas de los Conductos Circulares
Las tuberías de los colectores e interceptores de desagües deben ser proyectados
para funcionar siempre como conducto libre. Los sifones invertidos y líneas de
impulsión de estaciones de bombeo funcionan como conductos forzados. Los
emisarios pueden funcionar como conductos libres o forzados, no reciben
contribuciones en marcha. Son conductos forzados en el caso de líneas de
impulsión y emisarios submarinos.
Estos tubos se fabrican utilizando materiales termoplásticos como materia prima
principal, comúnmente denominados poli cloruro de vinilo (PVC), y se obtienen
mediante un proceso de extrusión a presión alta. A su vez, la tubería de PVC tiene
grandes ventajas, como hermeticidad, resistencia química, portabilidad,
impermeabilidad, pared lisa interior y vida útil larga. Esto les permite ser utilizados
en alcantarillas con las mismas condiciones de pendiente y diámetros requeridos.
Todos los accesorios y tuberías a usarse deben cumplir con los estándares de las
normas técnicas peruanas vigentes y ser aprobados por las entidades
correspondientes.
2.2.2.2.2. Fórmulas de Diseño
Esta técnica de cálculo permite realizar la escorrentía en un estado constante y
uniforme, donde el gasto y la velocidad promedio se mantienen permanentes dentro
de una longitud determinada de tubería.
Para los cálculos hidráulicos, se puede utilizar la siguiente fórmula:
Formula de Maning
Tiene la siguiente expresión
Para tuberías con sección llena:
Velocidad:
Continuidad:
Caudal:
Angulo Central (en grados sexagesimales)
𝜃 = 2 𝑎𝑟𝑐𝑜𝑠 (1 −2ℎ
𝐷)
Donde:
𝜃 = Angulo central (grados sexagesimales)
h= Altura de lámina de agua (m)
D = diámetro de la tubería (m)
2.2.2.2.3. Caudal Mínimo en las Redes
Si no hay ningún levantamiento o datos verificados, y es estadísticamente
válido, el caudal mínimo que se debe considerar en cualquier sección debe ser de
1,5 l / seg.
2.2.2.2.4. Coeficiente de Rugosidad
Para el diseño a realizarse en este proyecto se usará conductos circulas de PVC
el cual cuenta con un coeficiente de rugosidad de 0.010, sin embargo, según el Ing.
Ricardo López Juay (colombiano), sustenta que el coeficiente de rugosidad “n”, no
solo depende de la rugosidad de la tubería sino también a varias condiciones como,
por ejemplo:
Variabilidad por el alineamiento horizontal entre tuberías.
Variabilidad por el alineamiento vertical entre tuberías.
Número de uniones entre tuberías.
Una biopelicula que se forma en el interior de la tubería.
Asentamientos diferenciales en colectores.
2.2.2.2.5. Criterios de Diseño
2.2.2.2.5.1. Velocidad Mínima y Máxima
La determinación del caudal mínimo es fundamental, ya que se puede
verificar la autolimpieza del alcantarillado, cuando el gasto de las aguas
residuales es menor y la probabilidad de depósitos de sólidos en la red es mayor.
Tambien, la velocidad mínima de autolimpieza es fundamental para minimizar
la pendiente de la red de tuberías de recogida (fundamentalmente en zonas
planas), lo que puede ahorrar excavación y reducir costes.
El criterio convencional adoptado para acciones de auto limpieza es
proyectar las tuberías
de desagüe con pendientes suficientes para tener velocidades mínimas de
0.60 m/seg, con un escurrimiento a media o a sección plena. En esas
condiciones, para laminas menores que la media sección, la velocidad será
menor que 0.60 m/seg y para láminas mayores, la velocidad será mayor.
Sin embargo, por investigaciones hechas por Metcalf y Eddy, la velocidad
media de 0.30 m/seg., en general es suficiente para prevenir la deposición de
partículas orgánicas de desagüe.
Para la velocidad máxima se admite aquella a la que corresponde una
pendiente que produzca una velocidad final (Vf) de 5m/s.
2.2.2.2.5.2. Tensión Tractiva
La tensión de tracción es la fuerza en la dirección del eje de la tubería dividida
por el producto del perímetro de humectación y la longitud de la tubería. Las
partículas sólidas suelen depositarse en el alcantarillado en el menor tiempo
contribuyente. El esfuerzo crítico de tracción se define como el esfuerzo mínimo
requerido para iniciar el movimiento de las partículas depositadas en el drenaje.
Su valor se suele determinar mediante un estudio de campo o en el laboratorio,
porque depende de varios factores, como:
Gravedad específica de partículas y líquido.
Tamaño de partícula
La viscosidad del líquido.
La pendiente de la tubería debe cumplir con las condiciones de autolimpieza
de la aplicación de la norma de "tensión de tracción". Cada pieza debe
verificarse de acuerdo con el estándar de tensión de tracción promedio (mínimo
1.0 Pa) calculado a partir del caudal inicial (Qi).
2.2.2.2.5.3. Pendiente Mínima
El concepto relacionado con la velocidad de escorrentía permisible, y el
consecuente costo de fluir en la tubería, está conformado por la pendiente que
debe tener la plantilla para que el sistema funcione de manera efectiva, pues
depende de la capacidad de vaciar las aguas residuales. El tamaño del agua en
la tubería utilizada para evacuar el agua. Considerando el tramo A-B con un
tramo (L) entre ellos, el desnivel se define como la diferencia de cotas que existe
entre dos puntos (B-A) entre el tramo “L”.
La pendiente mínima que satisface el criterio de tensión tractiva, es expresada
de la siguiente manera:
Si reemplazamos el caudal mínimo de diseño Qi = 1.5 1/s en la ecuación para
obtener la pendiente mínima de la parte inicial del colector, el valor es 4.55 x
10-3 m / m o 1/220, el número puede redondearse a 1/200 o cada cinco por mil,
sin embargo, esta fórmula está establecida para tuberías de material compuesto
por concreto. Comparando con la ecuación de Manning, esta sale similar y como
no hay una ecuación definida para la pendiente mínima con material de PVC
entonces por similitud escoges la ecuación de Manning.
2.2.2.2.5.4. Relación Tirante / Diámetro (y/D)
Como norma general para asegurar que el flujo ocurra en una superficie libre,
existe un rango de seguridad en términos de cambios de flujo y la tensión
máxima está limitada al 70% -80%. Como estándar, el valor de y / D = <75% se
utilizará como gasto máximo al final del estudio.
Dónde está:
T = Tirante de la sección
D = El diámetro del tubo recolector.
La sujeción del tirante dentro de la tubería debe observarse en varios
aspectos, el aspecto principal es asegurar la ventilación en el tubo, lo que
ayudará a un vaciado más eficaz, es decir, el rendimiento hidráulico será mejor.
Por otro lado, una adecuada ventilación ayudará a prevenir en parte la aparición
de olores desagradables, que se deben principalmente a la formación de sulfuros
en el agua transportada por objetos de doble peso y a la existencia de
condiciones anaeróbicas.
Actualmente en Reglamento de Edificaciones, en la norma OS.070 Redes de
Aguas Residuales expresa lo siguiente:
Cuando la velocidad final (Vf) es superior a la velocidad crítica (Vc), la altura
máxima permitida del plano horizontal debe ser del 50% del diámetro de la
tubería para asegurar la ventilación de esta parte.
La altura del plano horizontal debe calcularse siempre permitiendo un estado
de flujo permanente y uniforme, y el valor máximo del caudal final (Qf) sea
igual o menor al 75% del diámetro del colector.
2.2.2.3. Componentes de Sistema de Alcantarillado
2.2.2.3.1. Conexiones Domiciliarias
La conexión domiciliaria es un conjunto de tuberías y accesorios que permiten
a las personas obtener servicios de tratamiento de aguas residuales a través de una
conexión a la red principal.
La conexión de tratamiento de aguas residuales domésticas (externa) constará
de los siguientes grupos de elementos.
Elementos de Reunión: Consistirá en una caja denominada caja registradora,
que puede ser estructura de mampostería, prefabricados de hormigón y su
respectivo marco y cubierta de PVC o hormigón.
Elementos de Conducción: Este elemento consistirá en tubería de PVC (una
cachimba) u hormigón simple o armado para anclar la tubería en el colector de "red
pública" mediante dados de hormigón.
2.2.2.3.2. Tuberías
Las tuberías son elementos que permiten el drenaje de las aguas residuales, estas
conectan a las cámaras de inspección para que posteriormente por medio de ellas
se pueda realizar la limpieza respectiva.
2.2.2.3.2.1. Profundidad Mínima
La profundidad mínima de la zanja se determinará de tal manera que proteja la
tubería del tráfico y cargas externas, y evite que la tubería se vea afectada por
cambios en la temperatura ambiente. Para ello, se debe considerar el estado de la
tubería (dependiendo de si está en la vía o en un lugar con poco tráfico, o en una
acera o donde no hay tráfico), tipo de relleno, pavimento (si lo hubiera), cualquier
lecho de apoyo La forma y calidad del terreno, la naturaleza del terreno, etc.
El Reglamento Nacional de Edificaciones estipula que el área de cobertura de la
tubería no debe ser inferior a 1,0 m. en la carretera del vehículo y 0,30 m vía
peatonal.
2.2.2.3.3. Cámaras de Inspección
Cuando la profundidad es superior a 1,0 m por encima de la clave del tubo, se
utilizará cámaras de inspección, estas serán proyectadas en todos los lugares donde
sean necesarias para limpieza, inspección y las siguientes condiciones:
Al principio eran todos coleccionistas.
En todas las conexiones del colector.
Cambio de dirección.
En la pendiente cambiante.
Cambio de diámetro
En el cambio de materiales de tubería
Cambio de diámetro
Para tuberías con un diámetro máximo de 800 mm, el diámetro interior de la
caja de inspección debe ser de 1,20 m, y para tuberías con un diámetro máximo de
1200 mm, el diámetro interior de la caja de inspección debe ser de 1,50 m. Para
tuberías de mayor diámetro, la sala de inspección estará especialmente diseñada.
El techo del buzón tendrá una tapa de acceso con un diámetro de 0,60 m.
La distancia entre la cámara de inspección y la cámara de la limpieza está
limitada por el alcance del equipo de limpieza. La distancia máxima depende del
diámetro de la tubería. (Reglamento Nacional de Edificaciones).
2.2.2.3.3.1. Elementos
La cámara de inspección y / o pozo puede ser de ladrillos u hormigón en obra,
o puede ser de piezas prefabricadas, sus dimensiones son estandarizadas,
generalmente con varias formas geométricas, y generalmente constan de los
siguientes elementos.
Cubierta de acceso
Su finalidad es permitir la limpieza y el mantenimiento regular de las tuberías
y proporcionar una ventilación adecuada al sistema, para lo cual cuenta con
varios orificios. Suele tener 60 cm de diámetro y puede ser de hierro fundido o
de hormigón.
Cilindro
Es la parte principal de la sala de inspección con altura variable según la
profundidad de los tubos yuxtapuestos. Las paredes suelen tener un espesor de
20 cm y pueden alcanzar una profundidad de 4 m. El diámetro debe ser de al
menos 1,20 m y dependera del diámetro de la tubería de salida.
Reducción de diámetro cónico
Los elementos situados entre la tapa y el cilindro permiten conectar
estructuralmente estos elementos de diferentes diámetros.
Cañuela
Es el fondo del cilindro. Se trata de un canal semicircular de hormigón, que
se encarga de la transición de flujo entre las tuberías según el estado de flujo
entre la tubería de entrada y el siguiente colector y la pérdida de energía
provocada por la junta.
Fuente: Caicedo Londoño, M. A. (s.f.). Uniagraria.
2.2.2.4. Estaciones o Cámaras de Bombeo
Cuando la gravedad ya no es factible, las cámaras de bombeo de aguas residuales se
pueden utilizar para levantar y transportar las aguas residuales a través del sistema de
recolección. La cámara de bombeo puede constar de varias bombas. Suelen ser en forma
paralela. Debe asegurarse que las bombas sean del mismo tipo y capacidad y sigan
siendo similares a los del equipo existente. Otros criterios de selección son la economía,
la facilidad de operación, la disponibilidad en el mercado y el soporte técnico.
Considere los siguientes aspectos:
Características de las aguas residuales afluentes
Tipo de energía disponible
Espacio requerido y espacio disponible
Formulario de operación planificada
Los niveles máximo y mínimo de succión y descarga y cambios en el caudal.
Tiempo de operación
Compatibilidad con equipos existentes
2.2.2.4.1. Esquemas de Sistema de Bombeo
2.2.2.4.1.1. Esquema de Bombeo en Paralelo
Este esquema es útil para predecir fluctuaciones significativas en el tráfico.
A medida que aumenta el flujo, la bomba se encenderá según sea necesario. En
este caso, la capacidad de las bombas aumenta y operan bajo la misma carga.
2.2.2.4.1.2. Esquema de Bombeo en Serie
En este caso, se agrega la carga de la bomba a la misma carga y se conectan
varias bombas una tras otra para lograr un aumento proporcional en la presión
total o presión final del sistema. Cuando la bomba está lejos, el flujo libera la
altura progresivamente; cuando la bomba está al lado de otra, la presión se libera
sucesivamente.
2.2.2.4.2. Tipos de Bombas
2.2.2.4.2.1. Bombas Eyectoras Automáticas
La ventaja del eyector es que puede recibir aguas residuales sin un tamizado
previo y no dañará el sistema El eyector consiste en una cámara de metal, y el
agua residual es transportada de manera directa a la cámara de metal desde el
colector alimentador. Cuando el nivel del agua alcanza una cierta altura, el
comando eléctrico activará automáticamente el compresor que impulsa aire en
la cámara, empujando así el agua residual hacia la tubería de salida. Dado que
el eyector utiliza aire comprimido para funcionar, es obvio que el compresor
debe instalarse junto con la cámara receptora y finalmente el contenedor de aire
comprimido.
2.2.2.4.2.2. Bombas Centrífugas
Las bombas centrífugas que funcionan mediante motores eléctricos o de
combustión interna son los equipos más utilizados y tienen varias capacidades.
En general, tienen un alto rendimiento y son insustituibles en situaciones donde
se deben superar alturas mayores. Estas bombas diseñadas para bombear aguas
residuales se controlan mediante los mismos principios que las bombas
centrífugas ordinarias que se utilizan para bombear agua limpia. Existen varios
tipos de bombas centrífugas que se utilizan para aguas residuales y aguas de
lluvia: de eje horizontal; bomba centrífuga de eje vertical, instalado en pozo
húmedo; eje vertical, instalado en pozo seco, y componentes de bomba eléctrica
sumergible.
2.2.2.4.2.3. Bombas Helicoidales o Tornillo
Se basan en tornillos de Arquímedes y pueden trabajar al aire libre, por lo
que pueden trabajar a presión atmosférica. La altura a superar corresponde a la
diferencia de altura entre los dos extremos del tornillo, para que se coloque en
su posición de trabajo. Estas bombas son adecuadas para caudales altos y alturas
de cabeza bajas. Su rendimiento es bajo, principalmente debido a las fugas entre
la hélice y el canal que contiene la hélice. Se recomienda utilizarlos para grandes
gastos y pequeñas alturas.
2.2.2.5. Cámara de Rejas
2.2.2.5.1. Cribado
El tamizado en la cámara de tamizado se utiliza para reducir los sólidos en
suspensión de diferentes tamaños. La distancia o apertura de las persianas depende
de la finalidad de las persianas, y su limpieza se realiza de forma manual o
mecánica. El producto recolectado se destruye mediante el proceso de digestión
anaeróbica o se dirige directamente al lecho de secado. La función de las barras
paralelas es separar los objetos contenidos en el agua. Para la red, la eficiencia de
retención esperada está entre el 25% y el 35% de los sólidos en suspensión. En el
proceso de tratamiento de aguas residuales, se utilizan para proteger bombas,
válvulas, tuberías y otros componentes para evitar daños y bloqueos causados por
trapos, palos de madera y otros objetos grandes. Las barras de acero deben
colocarse perpendiculares al canal y tener una inclinación de 30 a 60º con respecto
a la horizontal.
2.2.2.5.2. Clasificación
Según su colocación
Fijas.
Móviles.
Según la Forma de Limpieza
Manual
Mecánica
Según el Tamaño de la Materia a Remover
Materia fina (0.1 a 1.5 cm.)
Medianas
Gruesa
Según la Sección Transversal de las Barras
Cuadrada
Rectangulares
Circulares
Aerodinámicas
2.2.2.5.3. Factores que Influyen en el Diseño
El Caudal.
Las dimensiones de las barras.
La velocidad del liquido a través de las barras, normal a las mismas
(perpendicular a las barras).
El espacio o separación entre las barras.
El ángulo de la reja con el eje horizontal.
La dimensión de la reja sumergida.
El tirante en la cámara.
2.2.2.5.4. Recomendaciones Para el Diseño
Los espacios entre las barras deben estar entre 2 a 5cm.
La velocidad entre las rejas para el caudal máximo, deberá estar entre 0.30 m/s y
0.80 m/s.
El fondo del canal deberá estar entre 8 y 15 cm más bajo que el fondo de la
entrada.
El ángulo que forma la reja con la horizontal deberá estar entre 30° y 60°, siendo
aconsejable iniciar los cálculos con un ángulo de 45°.
El área sumergida que incluye la varilla y el espacio debe ser aproximadamente
el 200% del área de la sección transversal del conducto tributario.
Es conveniente construir dos o más rejas en paralelo, y en caso la instalación sea
pequeña se construirá un by-pass (desvío del cauce).
La cámara debe ser lo suficientemente larga para evitar remolinos cerca de la reja
Se debe tener en cuenta la forma, ancho y separación de las barras, ya que esto
influye en la pérdida de carga.
Los residuos en la reja pueden ser tratados para digestión o triturados y devueltos
a las aguas residuales.
El valor de 0.30m., es el valor mínimo que se recomienda como borde libre en las
cámaras de rejas, este valor surge como resultado de la experiencia en estos
dispositivos de que la pérdida de carga máxima que se alcanza en la rejilla tiende a
ser de este orden cuando el conducto tributario circula lleno y parcialmente obstruida
la reja.
2.2.2.6. Planta de Tratamiento de Aguas Residuales
Las lagunas son una opción para el tratamiento de aguas residuales en los países en
vías de desarrollo. El clima tropical proporciona condiciones ambientales favorables
para el proceso de tratamiento. Algunas ventajas importantes son: operación simple,
poco personal y estructura económica.
2.2.2.6.1. Lagunas de Estabilización
Son estanques excavados con la finalidad de detener el agua residual durante un
tiempo de retención más prolongado. Entre ellos, el tratamiento se realiza mediante
la simbiosis de la actividad bacteriana con algas y otros organismos. El sistema de
lagunas tiene tres objetivos básicos:
Eliminación de materia orgánica
Eliminación de nutrientes: nitrógeno y fósforo
Eliminar microorganismos patógenos.
2.2.2.6.2. Ventajas
Bajos costos de construcción, operación y mantenimiento.
Fácil de construir, mantenerlas operativar (no se requiere personal calificado).
Buena eliminación de materia orgánica y microorganismos patógenos.
Absorben picos hidráulicos, cargas orgánicas y compuestos tóxicos.
Pueden tratar aguas residuales biodegradables.
No tienen problemas operativos en el tratamiento y disposición de lodos.
Utilizar agua tratada en agricultura y acuicultura.
Pueden utilizarse como sistemas de regulación de riego.
2.2.2.6.3. Desventajas
La desventaja principal es que requieren una gran superficie de terreno.
No deben construirse en suelos arenosos porque contaminarán el acuífero.
Cuando contienen una laguna anaeróbica y reciben una alta concentración de carga
orgánica, producirán un olor desagradable.
El funcionamiento normal del sistema de lagunas depende de las condiciones
ambientales locales: viento, temperatura, cielo nublado, etc.
Se recomienda establecer la ubicación del sistema de procesamiento al menos a
500 metros del área urbana.
Las aguas residuales vertidas contienen una gran cantidad de algas (sólidos en
suspensión), que pueden causar problemas en el suelo cuando se reutilizan para
regar cultivos.
2.2.2.6.4. Definiciones
Demanda Bioquímica de Oxígeno
La Agencia Ambiental de los Estados Unidos (EPA) lo define como el oxígeno
disuelto necesario para la descomposición de la materia orgánica por los
organismos vivos en el agua (EPA, 1999). La DBO se mide a una temperatura de
20 grados Celsius (° C) y el tiempo de incubación es de 5 días. Después de definir
la concentración, escríbala como: DBO5.
Demanda Química de Oxígeno
Se refiere a la medición de oxígeno necesaria para oxidar todas las sustancias
orgánicas e inorgánicas. La diferencia entre las dos medidas es que, dado que
cualquier tipo de compuesto se oxidará y la DQO solo puede oxidar sustancias que
pueden degradarse por medios biológicos, se puede obtener un valor de medida
más alto utilizando DQO.
Coliformes Fecales
Los coliformes fecales son bacterias que fermentan la lactosa en el rango de 44,5
a 45,5 ° C, y la Escherichia coli crecerá principalmente en ellas.
Su presencia en el agua revela la posibilidad de que existan organismos nocivos
para los humanos. Algunas enfermedades causadas por estas bacterias incluyen:
cólera, hepatitis, gastroenteritis, sarnas, lepra y fiebre amarilla y otras
enfermedades importantes.
2.2.2.6.5. Clasificación de Lagunas de Estabilización
Las lagunas de estabilización se clasifican en:
Clasificación en Función del Lugar que Ocupan las Lagunas.
Primarias: Se denominan así porque reciben aguas residuales sin tratar y pueden
ser lagunas facultativas o anaeróbicas.
Secundarias: Cuando se reciben aguas residuales del estanque principal o de
cualquier otro proceso de tratamiento.
Terciarias o de Pulimento o de Maduración: Estas lagunas se utilizan para
reducir la concentración de coliformes fecales y son la etapa final del tratamiento
del sistema de lagunas.
Clasificación de Acuerdo con la Secuencia de las Unidades de Tratamiento
Lagunas en Serie: En esta clsidficación se incluyen los sistemas de tratamiento
posteriores; es decir: anaeróbico, facultativo y maduración, aunque también se puede
considerar una laguna facultativa, luego otra facultativa y luego una laguna de
maduración. Al diseñar una sola laguna, se debe considerar una alternativa.
Lagunas paralelas: Para mantener adecuadamente el sistema de lagunas, se
recomienda incluir una serie de lagunas paralelas.
2.2.2.6.6. Funcionamiento de Lagunas de Estabilización
Lagunas Anaeróbicas
Este tipo de estanques requieren un área pequeña, no producen algas y no tienen
un proceso de fotosíntesis. Es decir, no hay oxígeno disuelto. La eficiencia de
eliminar los organismos designados depende principalmente del tiempo de retención
hidráulica (de uno a cinco días).
Se requieren dos condiciones importantes para el tratamiento de aguas residuales
en lagunas anaeróbicas:
El fondo de la laguna no debe contener oxígeno disuelto
La temperatura debe ser superior a 15 ° C.
Lagunas Facultativas
El tratamiento de aguas residuales de la laguna facultativa se divide en tres áreas:
La parte superior establece condiciones aeróbicas, es decir, hay oxígeno disuelto.
En la parte facultativa media, las bacterias aerobias, anaerobias y facultativas (las
bacterias facultativas pueden vivir en condiciones anaeróbicas y aeróbicas) llevan a
cabo la descomposición de la materia orgánica (DBO).
En la zona anaeróbica de la parte baja de la laguna, los sólidos sedimentados se
fermentan y se descomponen allí.
La profundidad recomendada es de 1,5 a 2,5 metros.
Las algas de este tipo de estanque son producidas por el contenido de nitrógeno,
fósforo y carbono de las aguas residuales. Las algas luego producen oxígeno a través
de la fotosíntesis. A continuación, el oxígeno producido es utilizado por bacterias
aeróbicas. Esto elimina la DBO. Las bacterias luego producen dióxido de carbono,
que es utilizado por las algas. Por estas razones, existe una relación simbiótica entre
las algas y las bacterias.
Lagunas de Maduración o Pulimento o Aeróbicas
Las condiciones de tratamiento de toda la laguna son completamente aeróbicas.
El propósito es disminuir las coliformes fecales para cumplir con los estándares de
descarga de aguas residuales tratadas al receptor. Los factores que interfieren con el
tratamiento son: alto potencial de hidrógeno, rayos ultravioleta solares, presencia de
depredadores, presencia de oxígeno disuelto y falta de nutrientes. La cantidad de
estanques y su tamaño dependen del tiempo de residencia requerido para eliminar
los coliformes fecales. La profundidad recomendada está entre 0,60 y 1,5 m.
2.3.Hipótesis
El Diseño del Sistema Integral de Agua Potable y Alcantarillado en el Caserío de San Pedro
de Sasape, Distrito de Illimo, Provincia de Lambayeque, Departamento de Lambayeque
permitirá la documentación necesaria para realizar el proyecto en un futuro.
2.4.Definición de Términos
Acuífero. - Es donde la capa subterránea está llena de agua, que puede fluir fácilmente. Las
aguas residuales son una descarga líquida de la comunidad.
Afloramiento. - Estas son las fuentes de aliviaderos naturales que, en principio, deberían
considerarse acuíferos.
Agua. – Una sustancia líquida compuesta de oxígeno e hidrógeno, con varios minerales y
sustancias orgánicas en suspensión, es un medio y fuente de nutrición para plantas y animales
acuáticos. Se utiliza para líquidos importantes en aves y animales terrestres.
Agua De Desechos. – Estas aguas residuales son una mezcla de desechos líquidos y
desechos a base de agua de casas, edificios comerciales, fábricas e instituciones, así como aguas
subterráneas, superficiales o de lluvia.
Aguas Domesticas. – Residuos líquidos provocados por los hábitos de higiene del hombre
en las actividades familiares.
Agua Pluvial. – Proviene de la precipitación pluvial, acumulada en los terrenos y calles,
que arrastra con ella el escurrimiento superficial.
Agua Potable. - Agua apta para consumo humano
Agua Residual. - Agua utilizada por la comunidad o la industria, que contiene materiales
orgánicos o inorgánicos disueltos o en suspensión.
Agua Subterránea. - El agua ubicada en el suelo subterráneo generalmente debe excavarse
antes de poder extraerla.
Aguas Negras. – Se recogen en viviendas, naves industriales e instituciones comunitarias.
Se compone principalmente de aguas residuales del suministro de agua doméstico, con residuos
adicionales de baños, cocinas y lavanderías.
Aguas Residuales. - El agua utilizada en un proceso o descargada después de la producción,
esta no tiene valor inmediato para el proceso.
Aguas Servidas. - Aguas residuales que contienen solo basura comunitaria, que consisten
en aguas grises y aguas negras.
Aire. – Es una atmósfera limitada formada por una mezcla de gases (oxígeno, nitrógeno,
dióxido de carbono, argón y otros gases), de los cuales el oxígeno es esencial para los seres
vivos.
Albañales De Los Edificios Y Conexiones De Las Viviendas. – Consisten en tuberías que
llevan las aguas residuales desde el sistema de tuberías de la casa hasta el alcantarillado o punto
de evacuación inmediata.
Alineamiento. - La dirección a lo largo del plano horizontal del eje del conducto.
Buzón. - El diámetro de la estructura cilíndrica es generalmente de 1,20 m. Están fabricados
con componentes de mampostería o hormigón, prefabricados o construidos en obra, con o sin
revestimiento plástico, se realizan secciones semicirculares en la parte inferior del cilindro, y
son las responsables de la transición entre un colector y otro. Se utilizan para el punto de inicio
de la red, la intersección, el cambio de dirección, el cambio de diámetro, el cambio de
pendiente, y su separación es función del diámetro de la tubería. Están diseñados para facilitar
la inspección, limpieza y mantenimiento general de la tubería y proporcionar una ventilación
adecuada. En la superficie hay una tapa (30 cm de diámetro con orificios de ventilación).
Calidad De Agua. - Las características físicas, químicas y bacteriológicas del agua la hacen
apta para el consumo humano y no tienen ningún efecto sobre la salud, incluida la apariencia,
el sabor y el olor.
Carga Hidráulica. - Suma de las cargas de velocidad, presión y posición.
Caudal Máximo Diario. - El mayor caudal observado en un día en un año, sin considerar
consumos por incendios, pérdidas, etc.
Caudal Máximo Horario. - Caudal a máxima descarga.
Captación. - Estructura que permite la entrada de agua.
Conexión Domiciliaria De Agua Potable. - Un conjunto de componentes sanitarios que
está integrado en el sistema para suministrar agua a cada lote.
Conexión Domiciliaria De Alcantarillado. - Un conjunto de elementos sanitarios para
drenar el agua residual de cada lote.
Filtro. - Es el tamiz del pozo que sirve como área de captación del pozo, que extrae agua
del acuífero de material no consolidado.
Letrina. - Se trata de un adecuado sistema de saneamiento en el que se almacenan los
desechos humanos, lo que ayuda a evitar la contaminación ambiental y a mantener la salud de
la población.
Planta De Tratamiento De Aguas Residuales. - Infraestructura y procesos que permitan
el tratamiento de aguas residuales.
Pozo Séptico. - Es un recipiente hermético cerrado en el que se acumulan las aguas
residuales domiciliarias para su tratamiento primario, que incluye la separación de materia
orgánica y líquido residual. Esta es una forma sencilla y económica de tratar esta agua. Se usa
mejor en áreas rurales o lugares donde no hay alcantarillado.
Precipitación. - Fenómenos atmosféricos, incluida la contribución de agua a la tierra en
forma de lluvia, nieve, llovizna o granizo.
Redes De Distribución. - Son un grupo de tubos y sus ramificaciones los cuales a través de
su distribución pueden suministrar agua a la casa para consumo humano.
Redes De Recolección. - Grupo de tubos principales y derivaciones colectoras para la
recogida de aguas residuales generadas por el hogar.
Reservorio. - Los reservorios de agua son un elemento esencial en la red de abastecimiento
de agua potable porque pueden almacenar líquidos para uso de las comunidades en las que se
ubican, compensando así los cambios horarios en la demanda.
Capítulo III: Marco Metodológico
3.1.Diseño de Contrastación de Hipótesis
El diseño y contrastación de la presente investigación es de carácter experimental.
3.2.Población y Muestra
3.2.1. Población
La población de este trabajo de investigación está compuesta por las personas que viven
en el Caserío de San Pedro de Sasape.
3.2.2. Muestra
Las personas que viven desde el año 1998 en el Caserío de San Pedro de Sasape
conforman la muestra.
Para poblaciones mayores a 10000:
𝑛 =𝑍2. 𝑝. 𝑞
𝑒2
Para poblaciones menores a 10000:
𝑛 =𝑍2. 𝑝. 𝑞. 𝑁
𝑒2(𝑁 − 1) + 𝑍2. 𝑝. 𝑞
Donde:
En este proyecto se usarán la fórmula para poblaciones menores a 10000:
Donde obtenemos los siguientes datos a utilizar:
N= 103
p= 0.5
q=1-p= 0.5
e= 0.08
z= 1.96
Por lo tanto:
N= 61
Esta será la cantidad de viviendas que se censarán del caserío del presente proyecto.
3.3.Métodos, Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos
3.3.1. Métodos
3.3.1.1. Método Inductivo – Deductivo
Con el objetivo principal de poder realizar las conclusiones finales luego de haber
realizado un estudio sobre la población que actualmente reside en el Caserío de San
Pedro de Sasape y también sobre el diseño de todas las obras que se incluirán dentro
del agua potable y alcantarillado.
3.3.2. Técnicas
3.3.2.1. Recopilación Documental
Esto está referenciado a la acumulación de información y antecedentes relacionados
con este trabajo de investigación. Básicamente relacionado con investigaciones
anteriores.
Esta investigación se basa fundamentalmente en conjuntos de datos proporcionados
por investigadores nacionales y extranjeros, que involucran temas de investigación,
incluyendo manuales, monografías, revistas, artículos y páginas web de consulta
necesarias.
3.3.2.2. Fichaje de Información
Gracias a la tecnología de grabación, ya es posible recolectar información de
materiales relacionados con temas de investigación, el uso de bibliografía, texto y
tarjetas de resúmenes sin duda contribuye al arduo trabajo de almacenamiento de datos.
Recopile datos metódicamente para facilitar la preparación de este documento.
3.3.2.3. Encuestas
Consiste en el diálogo directo entre el investigador (encuestador) con otra persona
para así poder recopilar datos mediante el diseño de un cuestionario previamente
establecido, permitiendo obtener información para el desarrollo de la investigación y,
de modo que nos permita contrastar nuestra hipótesis. Para efectos del presente trabajo
se realizará entrevistas a la población del Caserío de San Pedro de Sasape.
3.3.3. Instrumentos
Libros especializados, tanto nacionales como extranjeros. Igualmente se toman en
cuenta encuestas realizadas a la población de San Pedro de Sasape con la finalidad de
conocer su estado socioeconómico y cultural y como estas han repercutido en su forma de
vida.
3.4.Análisis Estadísticos de Datos
3.4.1. Cuadros Estadísticos
La información obtenida de las entrevistas y de los análisis de las encuestas realizadas
a los pobladores del Caserío de San Pedro de Sasape, será sintetizada en cuadros
estadísticos.
3.4.2. Formato de Encuesta
A continuación, se presenta la encuesta modelo que se usó para obtener los datos de la
población de la localidad de San Pedro de Sasape.
3.4.3. Resultados
En el caserío “San Pedro de Sasape” hay una cantidad total de 103 viviendas, que por
medio de un muestro, se hicieron las encuestas de 61 viviendas, teniendo como resultado
de estas, una población de 366 habitantes, concluyendo, que la densidad población del
caserío es de 6 hab./lote, teniendo un total de población de 618 habitantes en el caserío.
A continuación, se presentan los siguientes porcentajes, obtenidos de las encuestas
realizadas:
Población según sexo: Teniendo una población total de 366 habitantes, se divide en 184
del sexo masculino y 182 del sexo femenino.
Figura Nº 18
Población Según el Sexo:
Fuente: Elaboración Propia
181
181.5
182
182.5
183
183.5
184
Masculiuno Femenino
184
182
SEXO
Masculiuno Femenino
Población según la edad:
Figura Nº 19
Población Según la Edad:
Fuente: Elaboración Propia
Población según Grado de Instrucción:
Figura Nº 20
Población Según Grado de Instrucción:
Fuente: Elaboración Propia
0
50
100
150
200
0-25 26-50 51-75 76-100
199
10060
7
EDAD
0-25 26-50 51-75 76-100
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Inicial Primaria Secundaria Superior No estudio
20 155 159 10 22
GRADO DE INSTRUCCIÓN
Inicial Primaria Secundaria Superior No estudio
Número de Personas que viven en la Vivienda:
Figura Nº 21
Número de Personas que viven en la Vivienda:
Fuente: Elaboración Propia
Número de Familias que Viven en la Vivienda:
Figura Nº 22
Número de Familias que Viven en la Vivienda:
Fuente: Elaboración Propia
0
10
20
30
40
1-56-10
11-15
39
22
0
NÚMERO DE PERSONAS QUE VIVEN EN LA VIVIENDA
1-5 6-10 11-15
0
10
20
30
40
12
34
37
24
00
NÚMERO DE FAMILIAS QUE HABITAN EN LA VIVIENDA
1 2 3 4
Salario de los Integrantes de la Familia:
Figura Nº 23
Salario de los Integrantes de la Familia:
Fuente: Elaboración Propia
Uso de la Vivienda:
Figura Nº 24
Uso de la Vivienda:
Fuente: Elaboración Propia
25; 21%
55; 46%
40; 33%
SALARIO DE LOS INTEGRANTES DE LA FAMILIA
0-360 361-600 601-900
87%
13%
USO
Sólo vivivienda Vivienda y otra actividad productiva asociada
Tenencia de la Vivienda:
Figura Nº 25
Tenencia de la Vivienda:
Fuente: Elaboración Propia
Tiempo que Viven en la Vivienda:
Figura Nº 26
Tiempo que Viven en la Vivienda:
Fuente: Elaboración Propia
100%
0%0%
TENENCIA DE LA VIVIENDA
Propia: Alquilada: Alquiler venta:
77%
13%
7%3%
TIEMPO QUE VIVE EN LA CASA (AÑOS)
0-20 21-40 41-60 61-80
Material Predominante en la Casa:
Figura Nº 27
Material Predominante en la Casa:
Fuente: Elaboración Propia
Posee Energía Eléctrica:
Figura Nº 28
Posee Energía Eléctrica:
Fuente: Elaboración Propia
74%
26%
0%0%
MATERIAL PREDOMINANTE EN LA CASA
Adobe : Madera: Material noble: Quincha :
90%
10%
POSEE ENERGÍA ELECTRICA
Sí: No:
Capítulo IV: Caso de Estudio
4.1.Ubicación de la Zona de Estudio
4.1.1. Ubicación Política
La zona de estudio está ubicada en:
Departamento : Lambayeque
Provincia : Lambayeque
Distrito : Illimo
Caserío : San Pedro de Sasape
4.1.2. Ubicación Geográfica
Datum : WGS84
UTM norte : 623630.77
UTM este : 9285837.38
Zona : 17M
Altitud : 43 m.s.n.m.
Ubigeo : 140303
Fuente : INEI (http://sige.inei.gob.pe/test/atlas/)
4.1.3. Límites
Por el Norte : Río La Leche
Por el Sur : Caserío Huaca El Muerto
Por el Este : Caserío Coloche
Por el Oeste : Caserío San Isidro
4.2.Información Básica
4.2.1. Vías de Acceso
El acceso al proyecto, considerando como punto de partida la Plaza de Armas de la ciudad
de Chiclayo, es a través de la siguiente ruta:
Tabla Nº 13
Acceso Hacia el Área del Proyecto
Desde Hasta Distancia Tipo de Vía Tiempo
Chiclayo Lambayeque 14 km Asfaltada 26 min
Lambayeque Plaza de Armas
Illimo
30.70 km Asfaltada 45 min
Plaza de Armas
Illimo
San Pedro de
Sasape
5.05 km Asfaltada y
Trocha
8min
Fuente Elaboración Propia
Figura Nº 29
Acceso Hacia el Área del Proyecto
Fuente: Elaboración Propia
4.2.2. Hidrología
El sistema hídrico del Caserío de San Pedro de Sasape está relacionado con la cuenca
Motupe-La Leche, que pertenece a la Red Hidrológica del Pacífico. Cabe señalar que la
cuenca Motupe se originó en la confluencia de Chicama y Chochope, formando lechos
encajonados en un medio valle de ancho promedio. Por eso el valle tiene un gran número
de cajas. La razón del agua, muestra el terraplén compuesto por bordes bajos, con una
altura promedio de 2.0 a 2.5 metros. Estas áreas pueden desbordarse fácilmente en grandes
pasajes. El área de la cuenca es de 1.772 kilómetros cuadrados, con una pendiente
promedio de 0.16%. En el cauce del río, se puede apreciar la existencia de infraestructura
de desvío (Represa de Ilimo), como las de riego Pampas de Morope y Lino.
En 1998, cuando ocurrió el fenómeno “El Niño” en Perú, el caudal promedio anual del
río Motupe fue de 20,52 m3 / s, y el más alto fue de 93,72 m3 / s, que es el valor obtenido
en la estación Marripon. Indica un año extraordinario. También durante 2017 ocurrió el
fenómeno "El Costero", en el cual ocurrieron severos desastres, y las precipitaciones
fueron cinco veces superiores al nivel normal. En esos años, el río Motupe y sus afluentes
sufrieron inundaciones durante la época de crecidas, las cuales fueron causadas
principalmente por el arrastre de tierra, piedras y troncos, estos suelos, piedras y troncos
estaban altamente corroídos y causaron daños considerables.
4.2.3. Climatología
El caserío de San Pedro de Sasape, ubicado en el distrito de Illimo a su vez ubicado en
la franja costera de la región Lambayeque, tiene un clima desértico subtropical árido,
templado durante la primavera, otoño e invierno y en la época de verano muy caluroso; El
clima está influenciado por los Andes y las corrientes El Niño y Humboldt.
La temperatura en la época de verano es variable de 30 °C máxima y 20 °C mínima; en
la época de invierno varía de 24°C máxima y 15 °C mínima. Su temperatura promedio
anual varía de 19 °C máxima a 11 °C mínima.
4.2.4. Geología
La geología está relacionada con el ciclo de orogenia, denudación y sedimentación, que
es una característica típica de la geosinclinal continental. Podemos encontrar unidades
estratigráficas de Paleozoico, Mesozoico y Cenozoico. Hay muchos tipos de sedimentos
en el Cuaternario, que forman una capa de cobertura que cubre una amplia gama, y las
fuentes de sedimentos son diversas. Destacan los minerales eólicos compuestos de arena
de grano fino, formando dunas clásicas, corredores de dunas, lechos de arena y dunas
eólicas estables; las alturas de estos accidentes geográficos oscilan entre 10, 30, 50, 100 a
150 msnm. Territorio; ubicado en el manto de arena de todos los pequeños pueblos. Hay
una gran cantidad de sedimentos de marea contemporáneos reconocibles, compuestos por
una matriz de arena rellena y limo arcilloso, que típicamente exhiben una fuerte actividad
fluvial en la dirección este-oeste del canal del valle este-oeste.
4.2.5. Geomorfología
La zona de Lambayeque está formada por una cuarta parte de llanuras costeras áridas y
poco escarpadas, que a medida que se acerca a las estribaciones de los Andes se eleva
gradualmente hacia el este.
Sin embargo, el relieve fue modificado por unos cerros remotos ubicados en el este y
sur del departamento, estos cerros determinaban la dirección de arroyos y ríos.
Ilimo, especialmente la provincia del relieve donde se encuentra el caserío de San Pedro
de Sazape, es una llanura costera y de estribaciones, sus orígenes son diversos,
principalmente erosión mareal, erosión, lagos, océanos y arena ventosa. Componiendo el
complejo paisaje del Cuaternario, esto explica los enormes cambios climáticos en el
Cuaternario y el proceso de transgresión y regresión marina.
El sistema de origen fluvial aluvial se refiere al relieve formado por la acción de ríos y
torrentes. Los sistemas de fuentes eólicas incluyen unidades formadas por procesos de
erosión eólica; los sistemas de múltiples genes que contienen unidades de fuentes mixtas,
es difícil determinar el agente principal. Los principales sistemas poligénicos identificados
son: lagos oceánicos, eólicos aluviales oceánicos, denudación eólica y artificiales.
4.2.6. Relieve de la Zona
En el territorio peruano se han establecido cuatro zonas sísmicas y el distrito donde se
ubica el Caserío de San Pedro de Sasap es la zona 4, lo que indica un alto grado de actividad
sísmica. Por tanto, le corresponde a un factor de zona Z = 0,45, que se puede entender
como la máxima aceleración horizontal en suelo rígido, que puede superar el 10% en 50
años. El factor Z se expresa como parte de la aceleración causada por la gravedad. Su
fuerza, aceleración, coeficiente de vibración y desplazamiento relativo máximo dependen
de las condiciones locales, como las características físicas y mecánicas del terreno.
4.2.7. Aspectos Socioeconómicos y Culturales
4.2.7.1. Vivienda
El caserío de San Pedro de Sasape cuenta actualmente con 103 viviendas y con una
población de 618 habitantes.
4.2.7.2. Salud
El caserío de San Pedro de Sasape, cuenta con un Puesto de Salud, de categoría I-1;
teniendo un horario de atención de 7:30 a.m. a 1:30 p.m., en el cual pueden solicitar
dichos servicios en casos de emergencias, consultas o chequeos médicos.
4.2.7.3. Educación
El caserío de San Pedro de Sasape cuenta con dos instituciones educativas:
La I.E.I. N°233 “Niño Dios de Reyes”, el cual forma a todos los niños y niñas de 3, 4 y
5 años.
La I.E. N° 10124 “Nuestra señora de Lourdes”, mixto en primaria y secundaria, el cual
cuenta con plana docente completa y necesaria para solventar las necesidades
educativas.
La población económicamente activa de los asentamientos humanos, en su mayoría
solamente tienen secundaria completa y un pequeño porcentaje tiene educación técnica
o universitaria.
4.3.Situación Actual
4.3.1. Servicios Básicos
4.3.1.1. Servicio de Agua Potable
El 100% de la población del caserío de San Pedro de Sasape consume agua de pozo.
(Fuente: Sistema de Focalización de Hogares SISFHO).
4.3.1.2. Servicio de Energía Eléctrica
En cuanto a los servicios de iluminación, el 94,78% de las personas prestan servicios
de electricidad las 24 horas del día, mientras que el 5,22% de las personas no pueden
utilizar los servicios eléctricos. (Fuente: Sistema de Focalización de Hogares SISFHO)
4.3.1.3. Servicio Higiénicos
En cuanto a los servicios de alcantarillado, el 95,55% de los hogares utiliza pozos
negros o letrinas, mientras que el 4,45% de los hogares no cuenta con servicios de
saneamiento. (Fuente: Sistema de posicionamiento inicial SISFHO).
4.3.1.4. Población
Se realizó un estudio con una población de 618 habitantes y una densidad de
población de 6,00 habitantes por residencia. La población actual puede ser mayor, por
lo que de acuerdo con el Artículo 1.3 de la norma OS.100 (Referencia 1), se deben
considerar las características, la historia, los factores socioeconómicos y las tendencias
de desarrollo de la ciudad. obtener.
Conclusiones
En este trabajo se elaboró el Diseño Del Sistema Integral De Agua Potable y
Alcantarillado En El Caserío de San Pedro De Sasape, Distrito de Illimo, Provincia de
Lambayeque, Departamento de Lambayeque.
Las presiones en cualquier punto de la red de agua potable cumplen de manera
satisfactoria, siendo la presión mínima de 10.4691 m.H2O y la presión máxima de
14.6000 m.H2O, las cuales están dentro del rango establecido por el R.N.E., siendo la
presión mínima 10.000 m2H2O y la máxima 50.0000 m H2O.
Evitar las instalaciones clandestinas, para evitar el descenso de las presiones en la red
de agua potable, y así tener un funcionamiento óptimo.
La velocidad de las redes de distribución de agua potable cumple con los parámetros
establecidos recomendados en la mayoría de sus puntos, teniendo en consideración,
que, en los tramos de tubería, donde las velocidades serán menores a 0.30 m/s se
pondrán válvulas de purga.
Se recomienda un mantenimiento periódico de las válvulas de purga.
En todos los tramos, las velocidades a sección parcialmente llena (es decir velocidades
reales) se encuentran en el rango de 0.426 m/s y 0.656 m/s, dicho rango están dentro
del establecido el cual es 0.3 m/s y 5 ms/s, además de que todos los tramos cumplen el
criterio de tensión tractiva que asegura la auto limpieza de las redes de alcantarillado,
criterio establecido en el RNE: Norma O.S 070, lo que implica que estas redes pueden
seguir funcionando sin mayores contratiempos. Siendo las velocidades antes
mencionadas son menores a las velocidades críticas, teniendo como mínima velocidad
crítica 2.783 m/s, lo cual asegura un flujo laminar que cumplen el criterio hidráulico de
la relación tirante/diámetro.
Evitar el arrojo de residuos de comida y cualquier agente extraño, que pueda perjudicar
el buen funcionamiento de las redes de alcantarillado.
En el sistema de tratamiento de aguas residuales empleado (laguna de estabilización)
se obtuvieron los siguientes resultados
- La eficiencia de remoción de DBO5 fue: 24.10 mg DBO5/L, siendo menor al límite
recomendado de 30 mg DBO5/L.
- La eficiencia de remoción de coliformes fecales fue: 179 NMP
100 ml, siendo menor al
límite recomendado de 1000 NMP
100 ml.
Se recomienda el mantenimiento constante de los taludes, para evitar el crecimiento de
vegetación que pueda perjudicar el buen funcionamiento de la laguna, además, se
recomienda que el arranque del funcionamiento de la laguna, sea en una época calurosa.
Bibliografía
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Edición, Bogotá Colombia.
Saldarriaga, J. (2007). Hidraulica de Tuberias – Abastecimiento de Aguas, Redes y
Riego. Alfa Omega.
Anexos
Anexo 01: Estudio Hidrológico
Anexo 02: Estudio Topográfico
Anexo 03: Estudio de Mecánica de Suelos
Anexo 04: Estudio de Canteras y Diseño de Mezclas
Anexo 05: Diseño de Agua Potable
Anexo 06: Diseño de Alcantarillado
Anexo 07: Estudio de Impacto Ambiental
Anexo 08: Estudio Económico
Anexo 09: Programación de Obra
Anexo 10: Plan de Operación y Mantenimiento
Anexo 11: Planos
