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Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil
DISEÑO DE ALCANTARILLADO SANITARIO PARA LA ALDEA PANABAJAL Y RED DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE
PARA UN SECTOR DE LA ZONA 4 DE LA CABECERA MUNICIPAL DE SAN JUAN COMALAPA, CHIMALTENANGO
BYRON AMILCAR OROZCO FUENTES Asesorado por Ing. Juan Merck Cos
Guatemala, octubre de 2004
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DISEÑO DE ALCANTARILLADO SANITARIO PARA LA ALDEA PANABAJAL Y RED DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE
PARA UN SECTOR DE LA ZONA 4 DE LA CABECERA MUNICIPAL DE SAN JUAN COMALAPA, CHIMALTENANGO
TRABAJO DE GRADUACIÓN
Presentado a la Junta Directiva de la
Facultad de Ingeniería
POR
BYRON AMILCAR OROZCO FUENTES Asesorado por Ing. Juan Merck Cos
Al conferírsele el título de
INGENIERO CIVIL
GUATEMALA, OCTUBRE DE 2004
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA
NÓMINA DE JUNTA DIRECTIVA
DECANO Ing. Sydney Alexander Samuels Milson
VOCAL I Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos
VOCAL II Lic. Amahán Sánchez Álvarez
VOCAL III Ing. Julio David Galicia Celada
VOCAL IV Br. Kenneth Issur Estrada Ruiz
VOCAL V Br. Elisa Yazminda Vides Leiva
SECRETARIO Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco
TRIBUNAL QUE PRACTICÓ EL EXAMEN
GENERAL PRIVADO
DECANO Ing. Sydney Alexander Samuels Milson
EXAMINADOR Ing. Juan Merk Cos
EXAMINADOR Ing. Christa Classon de Pinto
EXAMINADOR Ing. Carlos Salvador Gordillo García
SECRETARIO Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco
HONORABLE TRIBUNAL EXAMINADOR
Cumpliendo con los preceptos que establece la ley de la Universidad de San
Carlos de Guatemala, presento a su consideración mi trabajo de graduación
titulado:
DISEÑO DE ALCANTARILLADO SANITARIO PARA LA ALDEA PANABAJAL Y RED DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE
PARA UN SECTOR DE LA ZONA 4 DE LA CABECERA MUNICIPAL DE SAN JUAN COMALAPA, CHIMALTENANGO
Tema que me fuera asignado por la Dirección de la Escuela de Ingeniería Civil
con fecha 1 de junio de 2004.
Byron Amilcar Orozco Fuentes
ACTO QUE DEDICO: A DIOS Por darme la inteligencia y sabiduría necesarias para
cumplir este sueño, y estar conmigo en cualquier momento.
A MIS PADRES Jaime Amilcar Orozco López Cecilia Fuentes y Fuentes Con amor y agradecimiento, ya que gracias a sus esfuerzos y sacrificios estoy alcanzando otra meta más en mi vida. A MIS HERMANOS Ismar, Lucky, Saul y en especial a Marisol por ser
parte de este triunfo. A todos con amor y aprecio. A MI FAMILIA EN GENERAL Con cariño A MIS AMIGOS Doy gracias a Dios por haberlos puesto en mi camino, ya que han sido los mejores que pude encontrar. A todos Gracias por su amistad.
A GUATEMALA Con respeto A LA FACULTAD DE INGENIERÌA Centro del saber donde forjé mis sueños A LA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
I
ÍNDICE GENERAL ÍNDICE DE ILUSTRACIONES .......... ......................................................... VII LISTA DE SÍMBOLOS ............................................................................ IX GLOSARIO ......................................................................................... XI RESUMEN ........................................................................................ XV OBJETIVOS ....................................................................................... XVII INTRODUCCIÓN ...................................................................................... XIX
1. FASE DE INVESTIGACIÓN 1.1. Monografía de la aldea Panabajal, Comalapa……........................ 1
1.1.1. Aspectos generales.................................................................. 1
1.1.1.1. Ubicación geográfica....................................................... 1
1.1.1.2. Situación demográfica..................................................... 2
1.1.1.3. Vías de comunicación..................................................... 2
1.1.1.4. Clima............................................................................... 2
1.1.1.5. Hidrografía...................................................................... 2
1.1.1.6. Topografía...................................................................... 3
1.1.1.7. Extensión........................................................................ 3
1.1.1.8. Idioma............................................................................ 3
1.1.2. Aspectos económicos y actividades productivas.................... 3
1.1.2.1. Agricultura....................................................................... 4
1.1.3. Comercio y servicio.................................................................. 4
1.1.4. Artesanía.................................................................................. 4
1.1.5. Comunicación........................................................................... 5
1.1.6. Turismo..................................................................................... 5
1.1.7. Educación................................................................................. 5
1.1.8. Salud........................................................................................ 5
II
1.1.9. Investigación diagnóstica de las necesidades de servicios
básicos y de infraestructura...................................................... 5
2. FASE DE SERVICIO TÉCNICO PROFESIONAL 2.1. Diseño del sistema de alcantarillado sanitario
para la aldea Panabajal...................................................................... 7
2.1.1 Descripción del proyecto............................................................. 7
2.1.2 Estudios topográficos.................................................................. 7
2.1.2.1 Altimetría.......................................................................... 7
2.1.2.2 Planimetría...................................................................... 8
2.1.3 Período de diseño...................................................................... 8
2.1.4 Cálculo de la población futura................................................... 8
2.1.4.1 Incremento geométrico..................................................... 9
2.1.5 Generalidades de un sistema de alcantarillado....................... 9
2.1.6 Consideraciones para el diseño del sistema de alcantarillado.. 10
2.1.7 Uso del agua.......................................................................... 10
2.1.8 Dotación................................................................................ 11
2.1.9 Factor de retorno.................................................................. 11
2.1.9.1 Velocidad del flujo.......................................................... 11
2.1.10 Caudal de conexiones ilícitas............................................... 12
2.1.11 Caudal domiciliar.................................................................. 13
2.1.12 Cálculo de caudales............................................................ 14
2.1.12.1. Caudal......................................................................... 14
2.1.12.2. Tirante o profundidad del flujo................................... 15
2.1.13 Caudal de infiltración........................................................... 15
2.1.14 Caudal comercial................................................................. 15
2.1.15 Caudal industrial................................................................. 15
2.1.16 Factor de caudal medio...................................................... 16
2.1.17 Factor de Harmond............................................................. 17
III
2.1.18 Caudal de diseño................................................................ 17
2.1.19 Determinación de la ruta.................................................... 18
2.1.20 Pendientes......................................................................... 18
2.1.21 Cálculo de las cotas invert.................................................. 19
2.1.22 Diámetros de tubería.......................................................... 19
2.1.23 Pozos de visita.................................................................... 20
2.1.23.1 Especificaciones para pozos de visita........................ 20
2.1.24 Conexiones domiciliares..................................................... 21
2.1.24.1 Cajas o candelas........................................................ 21
2.1.24.2 Tubería secundaria.................................................... 22
2.1.25 Profundidad de la tubería.................................................... 22
2.1.26 Volumen de excavación....................................................... 23
2.1.27 Principios hidráulicos........................................................... 23
2.1.28 Ecuación de Manning para flujos en canales...................... 24
2.1.29 Ecuación a sección llena........................................... ……… 25
2.1.30 Relaciones hidráulicas......................................................... 26
2.1.31 Diseño del alcantarillado sanitario....................................... 27
2.1.32 Propuesta de tratamiento................................................... 30
2.1.32.1. Fosa séptica con pozos de absorción...................... 31
2.1.32.2. Descarga del efluente de la fosa séptica a zanjas de
absorción................................................................... 32
2.1.33 . Cálculo y diseño de la fosa séptica..................................... 33
2.1.33.1. Cálculo de volumen.................................................. 35
2.1.33.2. Cálculo de la fosa séptica para el proyecto.............. 36
2.1.34. Diseño estructural de la fosa séptica por el método de
bandas................................................................................ 38
2.1.34.1. Presión sobre el fondo.............................................. 39
2.1.34.2. Determinaciòn de cargas.......................................... 40
2.1.34.3. Determinación de momentos fijos............................ 41
IV
2.1.34.4. Distribución de momentos....................................... 42
2.1.34.5. Determinación de reacciones reales........................ 44
2.1.34.6. Puntos de inflexión................................................... 45
2.1.34.7. Momento positivo máximo en paredes..................... 45
2.1.34.8. Corte que resiste el concreto.................................... 46
2.1.34.9. Esfuerzo de corte...................................................... 46
2.1.34.10. Distribución del refuerzo........................................... 46
2.1.35. Programa de operación y mantenimiento............................. 48
2.1.35.1. Línea central............................................................. 49
2.1.35.2. Pozos de visita.......................................................... 50
2.1.36. Presupuesto........................................................................ 51
3. DISEÑO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE PARA UN SECTOR DE LA ZONA 4, DE LA
CABECERA MUNICIPAL DE COMALAPA 3.1. Descripción del proyecto............................................................. 54
3.2. Fuentes de abastecimiento........................................................ 54
3.3. Aforo de fuentes de agua............................................................ 55
3.4. Calidad del agua......................................................................... 55
3.5. Planimetría................................................................................ 56
3.6. Altimetría................................................................................... 57
3.7. Periodo de diseño..................................................................... 57
3.8. Población actual y población futura........................................... 57
3.8.1. Cálculo de población actual............................................... 57
3.8.2. Cálculo de población futura............................................... 58
3.9. Criterio para el diseño hidráulico de los acueductos.................. 58
3.10. Tipos de servicio........................................................................ 59
3.11. Factor de variación.................................................................... 59
3.12. Dotación.................................................................................... 59
V
3.13. Determinación de caudales....................................................... 61
3.13.1. Caudal medio diario....................................................... 61
3.13.2. Caudal máximo horario................................................. 61
3.13.3. Factor de gasto…......................................................... 62
3.14. Diseño de tuberías...................................................................... 62
3.15. Tipos de tuberías....................................................................... 63
3.16. Diámetros de tuberías................................................................. 64
3.17. Coeficiente de fricción................................................................. 64
3.18. Diseño de la red de distribución.................................................. 65
3.18.1. Red ramificadora o abierta........................................... 65
3.18.2. Red en forma de malla o circuito cerrado..................... 66
3.18.3 Presiones y velocidades............................................... 66
3.18.4. Cálculo de la red de distribución de agua potable....... 67
3.19. Presupuesto............................................................................... 69
CONCLUSIONES........................................................................................... 73 RECOMENDACIONES.................................................................................. 75 BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................. 77 APÉNDICE..................................................................................................... 79
VII
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
FIGURAS 1. Diagrama de fuerzas en banda, caso típico 40
2 Distribución de momentos en banda, caso típico 42
3 Determinación de reacciones reales 44
4 Fosa de uno y dos compartimientos 82
5 Caso típico de distribución de bandas 83
6 Plano de planta general del drenaje sanitario 94
7 Plano de densidad de vivienda 95
8 Plano planta perfil 96
9 Plano planta perfil 97
10 Plano planta perfil 98
11 Plano de detalles varios 99
12 Plano de la fosa séptica 100
13 Plano de densidad de vivienda 101
14 Plano planta perfil 102
15 Plano planta perfil 103
16 Plano detalles varios 104
TABLAS
I. Especificaciones hidráulicas 26
II. Análisis del marco de la banda 43
III. Resumen del presupuesto del drenaje sanitario 52
IV. Dotación de agua recomendada 60
V. Resumen de presupuesto de la red de distribución 70
VIII
VI. Parámetros de diseño de la red de distribución 81
VII. Cálculo hidráulico del drenaje sanitario 84
VIII. VIII. Cálculo hidráulico de la red de distribución 86
IX. Libreta topográfica del drenaje sanitario 86
X. Libreta topográfica de la red de distribución de agua potable 90
XI. Cronograma de ejecución 92
XII. Cuadro resumen del diseño estructural de la fosa séptica 93
IX
LISTA DE SÍMBOLOS
P.V.C. Cloruro de polivinilo
Q Caudal en litros por segundo
C Coeficiente de fricción de la tubería
PSI Libras por pulgada cuadrada
MCA Metros columna de agua
V Velocidad en metros por segundo
Hf Pérdida por fricción en la tubería, en metros
EST. Estación
P.O. Punto observado
INE Instituto Nacional de Estadística
Mm Milímetro
E.P.S. Ejercicio Profesional Supervisado
Ml Metros lineales
Seg Segundos
L/s Litros por segundo
L/hab/dìa Litros habitante día
XI
GLOSARIO
Aforo Consiste en medir un caudal, utilizando varios
métodos volumétrico, vertederos, molinete, etc.
Agua potable Es el agua sanitariamente segura para la salud y
agradable a los sentidos. Se encuentra libre de
contaminación objetable, y por lo tanto, es adecuada
para la salud humana.
Análisis de agua Es el conjunto de parámetros que tienen por objeto
definir la calidad del agua, al relacionarlos con
normas, las cuales establecen los valores de las
concentraciones máximas aceptables y/o
permisibles, para el uso benéfico al cual se destine.
Alcantarillado sanitario Sistema de tubería que conduce aguas servidas
únicamente. No conduce agua de lluvia.
Aguas negras En general se llama así a las aguas de desechos
provenientes de usos doméstico industriales.
Aguas negras Las que provienen de la higiene personal, limpieza de
domiciliares edificios, cocinas, lavandería, etc.
XII
Altimetrìa Parte de la topografía que enseña a medir las
alturas, sirve para la representación de secciones o
perfiles de una sección de terreno, cuyas alturas
están referidas a un eje llamado línea de horizonte.
Banco de marca Punto fijo que indica altura sobre el nivel del mar.
Caudal Es el volumen de agua que pasa por una sección de
flujo por unidad de tiempo. El caudal se expresa en
litros por segundo
Candela Receptáculo donde se reciben las aguas negras
provenientes del interior de la vivienda y que las
conduce al sistema de drenaje.
Colector Tubería, generalmente de servicio público, que
recibe y conduce las aguas negras indeseables de la
población al lugar de descarga.
Colector principal Sucesión de tramos que, a partir de la descarga,
siguen la dirección de los gastos mayores.
Colector secundario Secesión de tramos que, a partir del colector
principal, siguen la dirección de los gastos mayores.
Conexión domiciliar Tubería que conduce las aguas negras desde el
interior de la vivienda hasta el frente de ésta, donde
se encuentra la candela.
XIII
Cota invert Cota desde la parte inferior del tubo ya instalado.
Dotación Volumen de agua consumida por un habitante en un
día; se expresa en litros habitante día.
Densidad de vivienda Relación existente entre el número de viviendas por
unidad de área.
Descarga Lugar a donde se vierten las aguas negras
provenientes de un colector, pueden estar crudas o
tratadas en un cuerpo receptor.
Factor de caudal medio Relación entre la suma de los caudales y los
habitantes a servir.
Factor de Harmond Factor de seguridad para las horas pico, está en
relación con la población.
Factor de rugosidad Factor que expresa qué tan lisa es una superficie.
Grupo coliforme Grupo de bacterias que habitan en el intestino
grueso del hombre y de algunos animales. Cuando
éstas se detectan en el agua indican una
contaminación de tipo fecal; son las principales
bacterias cuyo número se busca determinar en un
análisis bacteriológico.
XV
RESUMEN
El presente trabajo de graduación contiene el diseño de dos proyectos,
los cuales son el sistema de drenaje sanitario para la aldea de Panabajal y la
red de distribución de agua potable para un sector de la zona 4 de la cabecera
municipal de Comalapa.
El proyecto de drenaje sanitario se desarrolló atendiendo causas y
necesidades de las comunidades del área rural como el mal transporte de las
aguas servidas, que provoca la proliferación de enfermedades de todo tipo a la
población.
El proyecto de la red de distribución de agua potable se desarrolló para
un sector de la zona 4 de la cabecera municipal, está diseñado para trabajar por
gravedad; se utilizarán conexiones domiciliares. Se tiene como tipo de fuente un
rebalse del tanque de distribución que abastece a la cabecera municipal, con un
caudal de 1.16 l/seg.
XVII
OBJETIVOS
General
Diseñar el sistema de alcantarillado sanitario, para la comunidad de
Panabajal y de la red de distribución de agua potable para un sector de la zona
4 de la cabecera municipal de San Juan Comalapa, Departamento de
Chimaltenango.
Específicos
1. Desarrollar una investigación de tipo monográfica y diagnóstica,
sobre las necesidades de servicios básicos y de infraestructura de
la cabecera municipal de San Juan Comalapa, Chimaltenango.
2. Capacitar a los miembros del comité promejoramiento de la
comunidad de Panabajal sobre operación y mantenimiento del
sistema de alcantarillado sanitario.
XIX
INTRODUCCIÓN
El presente trabajo de graduación, comprende, el diseño del sistema de
alcantarillado sanitario para la aldea Panabajal y la red de distribución de agua
potable para un sector de la zona 4 de la cabecera municipal de San Juan
Comalapa del departamento de Chimaltenango; los cuales se realizan a través
del programa del Ejercicio Profesional Supervisado (E.P.S.) de la Facultad de
Ingeniería, de la universidad de San Carlos de Guatemala.
Dentro de la problemática que sufren las comunidades del área rural está
el consumo de agua contaminada y el mal transporte de las aguas servidas; lo
que conlleva a sufrir enfermedades de tipo infeccioso.
Debido a las situaciones antes mencionadas surge este trabajo de
graduación como posible solución a los problemas. Para el desarrollo de los
proyectos se hace una breve descripción de la población, sus características
topográficas y las consideraciones preliminares para cada diseño.
1
1. FASE DE INVESTIGACIÓN
1.1. Monografía de la aldea Panabajal, San Juan Comalapa, Chimaltenango
1.1.1. Aspectos generales
La aldea Panabajal debe su nombre a una variedad de maíz muy fuerte,
que se cultivaba en la zona, especialmente en un cerro que lleva el nombre de
ABAJAL, que originalmente era ABEJEL, pero con el pasar del tiempo sufrió la
modificación señalada, por lo que se deriva de las voces cakchiqueles que
traducidas al español significan:
ABEJ PIEDRA
JEL MAZORCA
Al decir las personas vamos a Abajal en cakchiquel pronunciaban
PANABAJAL, quedándole a la aldea dicho nombre.
1.1.1.1. Ubicación geográfica
Pertenece al municipio de San Juan Comalapa, está situada a 7
kilómetros al oeste de la cabecera municipal, a una altura de 6,000 pies sobre el
nivel del mar.
2
Esta aldea tiene los siguientes límites. Al norte por el caserío Xetonox;
al sur con la aldea Pacorral del municipio de Tecpán; al este con la cabecera
municipal; al oeste con la aldea de Panabajal del municipio de Tecpán.
1.1.1.2. Situación demográfica Esta aldea tiene una población actual de 2,358 habitantes, en su
totalidad son indígenas de la étnia cakchiquel.
1.1.1.3. Vías de comunicación
Antiguamente las vías de comunicación eran simplemente veredas que
utilizaban los peatones, pues las necesidades no exigían mayor cosa.
Para llegar a la comunidad de Panabajal, desde la cabecera municipal de
Comalapa, se deben recorrer 7 kilómetros de carretera de terracería.
1.1.1.4. Clima
Debido a su gran altura, la aldea tiene un agradable y saludable frío. en
los meses de diciembre, enero y febrero es cuando se hace más intenso debido
a los vientos que azotan la zona para estos meses.
1.1.1.5. Hidrografía
La aldea cuenta con un río Pacorral, que es de gran importancia por ser
el límite entre esta aldea y la de Pacorral. Y un riachuelo llamado Pan-ej, voz
cakchiquel que significa en voz español Las Cañas.
3
1.1.1.6. Topografía
La topografía de la aldea es bastante quebrada, pues ésta asentada en
una colina, sus barrancos son bastantes profundos, cuenta entre 75 y 100
metros de profundidad. No obstante obstante a la irregularidad del terreno
cuenta con unas planicies donde el cultivo se da en mayor grado.
1.1.1.7. Extensión
Mide aproximadamente 6 caballerías cuadradas, es la aldea más grande
del municipio.
1.1.1.8. Idioma
El 100% de la población es indígena, por lo que el idioma predominante
es el Cakchiquel, auque dominan parcialmente el español.
1.1.2. Aspectos económicos y actividades productivas
Como recursos naturales se puede citar los bosques, que en su mayoría
han sido talados, comercializando la madera a través de aserraderos con
destino a la industria y utilizados como medio de vida.
La tierra se clasifica en: barrosa, arenosa, lo que facilita el trabajo.
La producción de mayor escala es el maíz, trigo y papa. Las cosechas
son anuales exceptuando al trigo, del que se obtienen dos cosechas por año, la
primera en el mes de septiembre y la segunda en el mes de enero.
4
1.1.2.1. Agricultura
La agricultura es la base fundamental de subsistencia para esta aldea,
cosechan los productos de los cuales venden una parte y guardan otra para su
consumo.
Los productos que se cosechan son maíz, trigo, papa, haba, arveja
china, fresa, fríjol, y unos árboles frutales como el durazno, la manzana, el
membrillo, la pera, las manzanillas y la granadilla.
1.1.3. Comercio y servicio El comercio en esta comunidad como en todas partes se presenta como
una actividad complementaria, para tener ingresos económicos.
Panabajal comercia sus productos en los mercados de Comalapa y
Tecpán, aunque también lo hacen en Chimaltenango, Guatemala y en ciertas
ocasiones en San Francisco el Alto. En Comalapa los días de mercado son los
martes y viernes y en Tecpán los jueves.
1.1.4. Artesanía
Como principal artesanía, está la confección de sus propios vestidos a
base de bordados, a mano o en telares. También se dedican a la elaboración
de monederos, servilletas y fajas por medio de telares.
5
1.1.5. Comunicaciones
El medio de comunicación de la aldea de Panabajal, es por teléfonos
celulares, ya que no existen teléfonos comunitarios o públicos.
1.1.6. Turismo No se registra turismo en la aldea, por carecer de sitios atractivos para tal
fin.
1.1.7. Educación
En la aldea funcionan dos escuelas, una para primaria y la otra para
párvulos, por lo que la comunidad necesita acudir a la cabecera municipal para
los niveles de básicos.
1.1.8. Salud Las instituciones encargadas de velar por la salud de los habitantes en la
aldea son el puesto de salud y proyecto Kajih Jel.
1.1.9. Investigación diagnóstica de las necesidades de servicios básicos y de infraestructura
Según solicitudes y priorización de proyectos, realizadas en la
municipalidad, los problemas se marcan en las comunidades del área rural
donde las condiciones de vida son denigrantes. Es el caso de las comunidades
en estudio.
6
A continuación algunos proyectos priorizados:
• Diseñar la red de distribución de agua potable para un sector de la
zona 4 de la cabecera municipal de san Juan Comalapa.
• Mejorar las calles de la cabecera municipal.
• Diseñar la red de alcantarillado sanitario para la aldea de Panabajal.
• Cambiar de tubería de introducción de agua potable para la zona 3 de
Comalapa.
• Mejorar el sistema de transporte de pasajeros con vehículos
adecuados para el servicio público.
7
2. FASE DE SERVICIO TÉCNICO PROFESIONAL
2.1. Diseño del sistema de alcantarillado sanitario para la aldea Panabajal.
2.1.1. Descripción del proyecto
El proyecto consistirá en diseñar el sistema de alcantarillado sanitario
para la aldea Panabajal, la cual tiene una población de 2,358 habitantes.
Actualmente la aldea cuenta con letrinas y el agua de pilas y cocinas es
expulsada a las calles, que recorren a flor de tierra. Se diseñará la red principal
y secundaria de tubería PVC, así como también pozos de visita y conexiones
domiciliares. Se propondrá un programa de operación y mantenimiento.
Debido a la topografía del lugar se determinó que se debe diseñar dos
redes independientes, para no ir contra la pendiente y por lo tanto habrá dos
descargas en las cuales se construirá un sistema de tratamiento a base de fosa
séptica.
2.1.2. Estudios topográficos
2.1.2.1. Altimetría
La altimetría permite conocer la sección vertical del terreno, y conocer la
pendiente del terreno natural, para diseñar el tipo de obra que se desea
construir, en este caso el diseño es de alcantarillado sanitario.
8
El método empleado fue una nivelación compuesta, el equipo utilizado,
un nivel de precisión marca wild, un estadal y los resultados se representan en
el cuadro de resumen, ver en apéndice tabla IX.
2.1.2.2. Planimetría
Este trabajo se realizó para obtener la representación gráfica en planta
del terreno y de esta forma localizar la línea central, secciones transversales y
la ubicación de los servicios existentes en la vía principal de la comunidad. La
planimetría que se realizó con el método de conservación del Azimut, por medio
de una poligonal abierta, el equipo utilizado fue un teodolito marca wild T2,
estadal y los resultados se encuentran en el apéndice tabla IX.
2.1.3. Período de diseño
El período de diseño adoptado para todos los componentes del sistema
de este proyecto es de 20 años, considerando 1 año adicional de gestión para
obtener el financiamiento y para la construcción del mismo.
2.1.4. Cálculo de la población futura
Para calcular la población futura, se utilizó el método geométrico,
tomando también posibles áreas a ser urbanizadas o de desarrollo futuro.
Para el cálculo de la población futura se tomó una tasa de crecimeinto
del 3. 00% .
9
2.1.4.1. Incremento geométrico
Para calcular la cantidad de habitantes que se beneficiarán con este
servicio al final del período de diseño, se aplicó el método de incremento
geométrico, por ser el método que más se adapta al crecimiento real de la
población en el medio. La fórmula para calcular la población futura es:
Pf = Po ( 1 + r ) n
En donde:
Pf = Población futura.
Po = Población del último censo o actual.
R = Tasa de crecimiento poblacional.
N = Período de diseño.
Para red 1 Pf = 198( 1 + 0.03 ) 21 = 369 hab.
Para red 2 Pf = 630 ( 1 + 0.03 ) 21 = 1172 hab.
2.1.5. Generalidades de un sistema de alcantarillado El proyecto de drenaje sanitario contiene un colector principal,
conexiones domiciliares, candelas, pozos de visita y una propuesta de
tratamiento, un tratamiento primario a base de una fosa séptica con zanjas de
absorción.
La profundidad de los colectores debe ser suficiente para protegerlos
contra ruptura por el tránsito pesado y para permitir que drene el accesorio más
bajo que existe en los predios a servir.
10
Por norma, se ha de comenzar el diseño con tubería de 8 pulgadas para
tubería de concreto y 6 pulgadas para tubería PVC. Al respecto, se puede decir
que se podría comenzar en el primer ramal con tubería de diámetro menor,
diámetro que funcionaría bien en lo que a hidráulica se refiere; sin embargo, el
inconveniente se presenta al efectuar los trabajos de limpieza, por el arrastre de
basura u otro objeto que produzca un fácil taponamiento.
2.1.6. Consideraciones para el diseño del sistema de alcantarillado
Para el diseño de un sistema de alcantarillado sanitario, se debe
considerar varios aspectos que son importantes, la ubicación geográfica, clima,
características de la población, sistema de abastecimiento de agua potable y
topografía.
Los cuales servirán de ayuda para realizar un proyecto, de acuerdo a las
necesidades y condiciones que la comunidad presente.
2.1.7. Uso del agua
El agua potable tiene diferentes usos dentro del hogar, que dependen de
muchos factores como el clima, nivel de vida y condiciones socio-económicas,
tipo de población, la presión de la red, la calidad y el costo del agua. Estos usos
se han cuantificado por diferentes entes como la asociación guatemalteca de
Ingeniería Sanitaria y Ambiental y Escuela Regional de Ingeniería Sanitaria y
Recursos Hidráulicos, estableciéndose así, datos en lo referente a bebidas,
preparación de alimentos, lavado de utensilios, baño, lavado de ropa, descarga
de inodoros, pérdidas, etc.
11
2.1.8. Dotación Ésta se establece en función a tres aspectos importantes, la demanda de
la comunidad, disponibilidad del caudal de la fuente y la capacidad económica
para costear el mantenimiento y operación del sistema. Para el diseño se tomó
una dotación proporcionada por la municipalidad de 100 L/hab/dìa.
2.1.9. Factor de retorno
El factor de retorno es el porcentaje de agua, que después de ser
utilizada, vuelve al drenaje. Este valor puede oscilar entre 0.70 a 0.90. La
decisión de tomar cualquiera de estos valores influirá mucho en los costos que
el proyecto representará. Un valor mayor dará como resultado caudales y
diámetros de tuberías grandes, lo que implicaría altos costos, por el contrario,
un valor pequeño de este factor dará caudales pequeños y por consiguiente,
diámetros de tuberías pequeños, por lo que se reducirían los costos.
El factor de retorno para el proyecto será de 0.80.
2.1.9.1. Velocidad del flujo
La velocidad del flujo está determinada por la pendiente del terreno, el
diámetro de la tubería y el tipo de tubería a utilizar (T.C. o PVC). La velocidad
del flujo se determina por la fórmula de Manning y las relaciones hidráulicas de
v/V, en donde v es la velocidad real del flujo y V es la velocidad del flujo a
sección llena; según la norma ASTM 3034 es recomendable que la velocidad
del flujo en líneas de alcantarillados no sea menor de 0.60 m/s para tubería de
concreto y 0.40 m/s para tubería PVC, para proporcionar una acción de auto
limpieza, es decir, capacidad de arrastre de partículas.
12
La velocidad máxima recomendable es de 4.00 m/s solo para
tubería PVC y para tubería de concreto 3.00 m/s. Para velocidades mayores se
debe tomar en cuenta ciertas consideraciones especiales para la disipación de
energía, evitando la erosión de los pozos de visita o de cualquier estructura
dentro del sistema.
2.1.10. Caudal de conexiones ilícitas
Corresponde básicamente a la incorporación de los desagües pluviales
(proveniente de techos y patios) a la red sanitaria; se debe evaluar tales
caudales y adicionarlos al caudal de diseño. Para su estimación se recomienda
calcularlo como un porcentaje del total de conexiones, como una función del
área de techos y patios, y de su permeabilidad, así como de la intensidad de
lluvia. Se estima un porcentaje de viviendas que pueden realizar estas
conexiones ilícitas que varía entre 0.5 a 2.5%.
Para calcular el caudal de conexiones ilícitas, se debe tener en cuenta el
criterio que algunas instituciones ya han establecido, estos son:
• El INFOM, toma la conexión ilícita como el 10% del caudal doméstico.
• Otros autores, determinan la conexión ilícita en 150 lt/hab/día.
• La municipalidad de Guatemala calcula la conexión ilícita en 100
lt/hab/día.
• El método racional.
Para el proyecto se optó por la primera, que es la norma del INFOM, por
las características de la comunidad que se determinó al momento de hacer la
visita al lugar, ya que la mayor parte del drenaje pluvial es desfogado hacia los
terrenos.
13
./034.0//34.0*10.01 seglitdhlQcired ==
./108.0//08.1*10.02 seglitdhlQcired ==
2.1.11. Caudal domiciliar
Es el agua que ha sido utilizada para la limpieza o producción de
alimentos y es desechada y conducida a la red de alcantarillado; el agua de
desecho doméstico está relacionada íntimamente con la dotación y el
suministro de agua potable.
La fórmula para calcular el caudal domiciliar queda integrada de la
siguiente manera:
86400*.* FRHabNoDotQdom =
En donde:
Dot = Dotación (lts/hab/día )
No.Hab = Número de habitantes futuros o población futura.
Qdom = Caudal domiciliar (lts/seg)
FR = Factor de retorno.
./34.086400
80.0*369*//1001 seglithabdhlQdomred ==
./08.186400
80.0*1172*//1002 seglithabdhlQdomred ==
14
2.1.12. Cálculo de caudales
El cálculo de los diferentes caudales que componen el flujo de aguas
negras, se efectúa mediante la aplicación de diferentes factores, e influirá en
gran parte en la economía del proyecto. Los factores que se deben tomar en
cuenta son la dotación de agua en las viviendas, tanto para el sector industrial
como el comercial, la intensidad de lluvia para el área en estudio, estimación
del caudal por conexiones ilícitas, cantidad de agua que pueda infiltrarse en el
drenaje y las condiciones socio-económicas de la población.
2.1.12.1. Caudal
La cantidad de caudal que puede transportar el drenaje está determinada
por el diámetro, la pendiente y la velocidad que puede llegar a tener el flujo
dentro de la tubería. El principio fundamental para el diseño de alcantarillados
es que el drenaje funciona como un canal abierto, es decir que la tubería no
funciona a presión.
El tirante máximo del flujo a transportar lo da la relación de tirantes d/D,
en donde d es la altura del flujo y D es el diámetro interior de la tubería, esta
relación debe ser mayor que 0.10m para que exista arrastre de las excretas y
por ende no exista sedimentación, y menor que 0.75m para que trabaje como
un canal abierto.
15
2.1.9.2. Tirante o profundidad del flujo La altura del tirante del flujo, deberá ser mayor que el 10% del diámetro
de la tubería y menor que el 80% de la misma, estos parámetros aseguran el
funcionamiento del sistema como un canal abierto y la funcionalidad en el
arrastre de los sedimentos.
2.1.13. Caudal de infiltración
Para este caso, no existe caudal de infiltración por utilizar tubería P.V.C.,
dadas las propiedades del material.
2.1.14. Caudal comercial
Se define como la cantidad de aguas negras que desecha el comercio,
está en función de la dotación de agua asignada para este fin.
Para el proyecto de la aldea Panabajal, este caudal es nulo, ya que los
comercios son pequeños y no cuentan con dotación especial, usan la misma del
domicilio que alberga el comercio y que sirve de vivienda a sus propietarios.
2.1.15. Caudal industrial
En este caso no se estima caudal industrial por no existir industrias en la
aldea.
16
2.1.16. Factor de caudal medio
Se considera como la suma de todos los caudales anteriormente
descritos, dividido por el número de habitantes a servir, de acuerdo con las
normas vigentes en el país, este factor debe ser mayor a 0.0020 y menor que
0.0050, si por alguna razón el valor calculado estuviera debajo de 0.0020 se
adoptará éste; y si por el contrario el valor calculado estuviera arriba de 0.0050
se tomará como valor para el diseño 0.0050; considerando siempre que los
valores no se alejen demasiado de los límites, ya que se podría caer en un
sobrediseño o subdiseño, según sea el caso.
HabFuturoNoQsFQm
.= ; Donde ( )∑ ++++= infQQciQcomQindQdQs
Para tramo 1
0010.0358363.0
==FQm tomar 0.002
Para tramo 2
0010.01134
15.1==FQm tomar 0.002
Se obtuvieron dos valores ya que el proyecto se conforma de dos redes
distintas.
17
2.1.17. Factor de Harmond
El factor de Harmond o factor de flujo instantáneo, es un factor de
seguridad que involucra al número de habitantes a servir en un tramo
determinado. Este factor actúa principalmente en las horas pico, es decir, en las
horas en que más se utiliza el sistema de drenaje. Es único para todo el tramo.
Su fórmula es:
PPFH
++
=4
18 ; 1000
uturaPoblaciónFP =
Para tramo 1
04.4358.04358.018
=++
=FH
Para tramo 2
76.3134.14134.118
=++
=FH
2.1.18. Caudal de diseño
Es el caudal para el cual se diseña un tramo del sistema de alcantarillado
o drenaje, debe cumplir con los requerimientos de velocidad y tirante hidráulico.
FHFQmHabNoQdis **.=
18
2.1.19. Determinación de la ruta
Al realizar la selección de la ruta que seguirá el agua se deben
considerar los siguientes aspectos:
• Iniciar el recorrido de los puntos que tengan las cotas más altas y dirigir
el flujo hacía las cotas más bajas.
• Para el diseño, se debe seguir la pendiente del terreno, con esto se
evitará una excavación profunda y disminuir así costos de excavación.
• Acumular los caudales mayores en tramos en los cuales la pendiente del
terreno es pequeña y evitar de esta manera que a la tubería se le de otra
pendiente ya que se tendría que colocar la tubería más profunda.
• Evitar dirigir el agua en contra la pendiente del terreno.
Para este caso se desarrolló por dos tramos diferentes ya que la
topografía no permitía tomar solo un tramo.
2.1.20. Pendientes
Se recomienda que la pendiente utilizada en el diseño sea la pendiente
que tenga el terreno natural, así se evitará sobrecosto por excesiva excavación,
siempre y cuando cumpla con las relaciones hidráulicas y las velocidades
permisibles.
No existe pendiente mínima en los colectores principales, ya que ésta se
determina con la velocidad, en colectores secundarios la pendiente mínima será
del 2%, lo que asegura un arrastre de excretas. En las áreas donde la
pendiente del terreno es muy leve, se recomienda en lo posible acumular la
mayor cantidad de caudales, para generar una mayor velocidad.
19
En cuanto a los tramos en que la pendiente natural del terreno sea tan
pronunciada que pueda ocasionar velocidades mayores a las establecidas, se
utilizará un sistema de tramos cortos con pendientes aceptables, conectados
por estructuras de caída debidamente dimensionados.
2.1.21. Cálculos de las cotas Invert
Se denomina cota invert, a la distancia existente entre el nivel de la
rasante del suelo y el nivel inferior de la tubería, debe verificarse que la cota
invert sea al menos igual a la que asegure el recubrimiento mínimo necesario
de la tubería. Para calcular las cotas invert, se toma como base la pendiente del
terreno y la distancia entre pozos, deben seguirse las siguientes reglas para el
cálculo de las cotas invert:
• La cota invert de salida de un pozo se coloca a tres centímetros debajo
de la cota invert de la tubería que entra al pozo.
• Cuando el diámetro de la tubería que entra a un pozo es menor que el
diámetro de la tubería que sale, la cota invert de salida estará al menos a
una altura igual a la diferencia de los diámetros, más baja que la cota
invert de entrada.
2.1.22. Diámetros de tubería En el diseño de alcantarillados, es uno de los elementos que hay que
calcular, se debe seguir ciertas normas para evitar que la tubería se obstruya.
Según las normas del Instituto Nacional de Fomento Municipal, se debe utilizar
para sistemas de drenaje sanitario un diámetro mínimo de 8” cuando se utilice
tubería de concreto y de 6”.
Cuando se utilice tubería de PVC, para las conexiones domiciliares el
diámetro mínimo con tubería de concreto es de 6” y de 4” para PVC.
20
2.1.23. Pozos de visita
Los pozos de visita son parte de las obras accesorias de un sistema de
alcantarillado y son empleados como medios de inspección y limpieza.
La forma constructiva de los pozos de visita se ha normalizado
considerablemente y se han establecido diseños que se adoptan de un modo
general. Están construidos con ladrillos y concreto reforzado, de forma
cilíndrica, que remata generalmente en su parte superior en forma de tronco
cónico y con tapa removible, la cual se construye con el objeto de permitir el
acceso y mantenimiento de la estructura. Las paredes del pozo deben estar
impermeabilizadas con repello más un cernido liso, el fondo está conformado de
concreto; para realizar la inspección o limpieza los pozos profundos se deben
dejar escalones, los cuales serán de hierro y estarán empotrados a las paredes
del pozo. La profundidad que poseen estos pozos es variable.
2.1.23.1. Especificaciones para pozos de visita
Un pozo de visita debe:
• Proporcionar un control de flujo hidráulico en cambios de dirección
• Proporcionar acceso a la tubería para mantenimiento e inspección
• Proporcionar ingreso de oxígeno al sistema
Y se colocarán en los siguientes puntos:
• Al inicio de cualquier ramal.
• En intersecciones de dos o más tuberías.
• Donde exista cambio de diámetro.
• En distancias no mayores de 100 m.
21
• En las curvas no más de 30 m.
• Alivio o cambio de pendientes y dirección.
Comúnmente los pozos de visita están en las intersecciones de las
calles, entre 90 y 100 m. El intervalo puede se mayor cuando se utiliza tubería
de PVC, que disminuye substancialmente los problemas de limpieza y
mantenimiento, comparado con otros tipos de tubería que tienen pobres
características de flujo y son propensos a penetración de raíces y daños.
Para el proyecto, los pozos de visita se construirán de ladrillo y concreto
reforzado de forma cilíndrica.
2.1.24. Conexiones domiciliares
Es la tubería que lleva las aguas servidas desde una vivienda o edificio
al alcantarillado central. Consta de las siguientes partes:
2.1.24.1. Caja o candela
La conexión se realiza por medio de una caja de inspección, construida
de mampostería o con tubos de concreto colocados verticalmente. El lado
menor de la caja será de 45cm. Si fuese circular tendrá un diámetro no menor
de 12 pulgadas; deben estar impermeabilizados por dentro y tener una tapadera
para realizar inspecciones. El fondo tiene que ser fundido de concreto, dejando
la respectiva pendiente para que las aguas fluyan por la tubería secundaría y
pueda llevarla al sistema de alcantarillado central. La altura mínima de la
candela será de un metro.
22
2.1.24.2. Tubería secundaria
La conexión de la candela domiciliar con la tubería central se hará por
medio de la tubería secundaria, la cual tiene un diámetro mínimo de 6 pulgadas
en tubería de concreto y de 4 pulgadas en tubería de PVC, debe tener una
pendiente mínima de 2%, a efecto de evacuar adecuadamente los desechos.
La conexión con la alcantarilla central se hará en el medio diámetro
superior y a un ángulo de 45° aguas abajo. Al realizar el diseño del
alcantarillado deben considerarse las alturas en la cuales se encuentran las
casas con relación a la alcantarilla central y con esto no profundizar demasiado
la conexión domiciliar, aunque en algunos casos resulta imposible por la
topografía del terreno, y deben considerarse otras formas de realizar dicha
conexión.
Para este caso las conexiones domiciliares tendrán:
Candela será con tubo de concreto de 12 pulgadas de diámetro
Colector secundario con tubería PVC, de 4 pulgadas de diámetro.
2.1.25. Profundidad de la tubería
La profundidad de la parte superior de la tubería, con respecto al nivel de
la superficie, es normalmente de 1.20m, salvo en climas extremadamente fríos
donde se dan temperaturas inferiores a 0 ° centígrados y la penetración de
heladas es profunda.
Para el proyecto en estudio, se tomó una profundidad de tubería de
1.20m al inicio del tramo y el resto en un promedio de 1.80 a 1.90m.
23
2.1.26. Volumen de excavación
La cantidad de tierra que se removerá para colocar la tubería, está
comprendida a partir de la profundidad de los pozos de visita, el ancho de la
zanja, que depende del diámetro de la tubería a utilizar y la longitud entre
pozos. Se puede calcular de la siguiente manera:
tdHHV *2
21⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +
=
Donde:
V = volumen de excavación (m3)
H1 = profundidad del primer pozo (m)
H2 = profundidad del segundo pozo (m)
D = distancia entre pozos (m)
T = ancho de la zanja (m)
2.1.27. Principios hidráulicos
Las alcantarillas basan su funcionamiento en transportar el agua de
desecho en conductos libres, que están en contacto con el aire, a los cuales se
les conoce como canales. El flujo queda determinado por la pendiente del canal
y la superficie del material del cual está construido.
La sección del canal puede ser abierta o cerrada, en el caso de los
sistemas de alcantarillado se emplean canales cerrados circulares, en donde la
superficie del agua está sometida a la presión atmosférica y eventualmente a
presiones producidas por los gases que se forman en el canal.
24
2.1.28. Ecuación de Manning para flujos en canales
El análisis y la investigación de las características del flujo hidráulico han
permitido que los sistemas de alcantarillado, construidos con tuberías plásticas
sean diseñados conservadoramente utilizando la ecuación de Manning.
La relativamente pequeña concentración de sólidos usualmente presente
en las aguas negras y de tormenta, no es suficiente para hacer que el
comportamiento hidráulico difiera al de agua limpia, siempre que se mantengan
velocidades mínimas de auto limpieza.
En general, para simplificar el diseño de sistemas de alcantarillado, es
aceptable asumir condiciones constantes de flujo aunque la mayoría de los
sistemas de drenaje o alcantarillado funcionan con caudales sumamente
variables. Cuando se diseña permitiendo que la altura del flujo en el conducto
varíe, se considera como flujo a superficie libre; si esa condición no se cumple
se dice que la tubería trabaja a presión interna.
Los valores de velocidad y caudal que corren en un canal se han
estimado por medio de fórmulas desarrolladas experimentalmente, en las
cuales se involucran los factores que más afectan al flujo de las aguas en el
canal; una de las fórmulas que es empleada para canales es la de Chezy para
flujos uniformes y permanentes.
SRhCV *=
Donde:
V = velocidad m/s
Rh = Radio hidráulico
S = pendiente m/m
C = Coeficiente
25
En la fórmula de Chezy, la constante C varía de acuerdo con la siguiente
expresión:
nRhC
6/1
=
Donde n, es el coeficiente de rugosidad, el cual depende del material del que
está hecho el canal.
Al sustituir C en la fórmula de Chezy, se obtiene
2/16/1 *1 SRhn
V =
La que se conoce como la fórmula de Manning para canales abiertos y
cerrados.
Para conductos circulares y unidades mixtas se utiliza la fórmula
siguiente:
2/13/2 **03429.0 SDn
V = → D = en pulgadas
2.1.29. Ecuación a sección llena
Para el diseño del alcantarillado sanitario se debe contar con la
información correspondiente a los valores de la velocidad y caudal de la sección
llena de la tubería que se está utilizando.
Para el cálculo de la velocidad y el caudal se emplean las siguientes
fórmulas:
2/13/2 **03429.0 SDn
V = VAQ *=
26
Donde:
Q = caudal a sección llena (m3/s)
A = Área de la tubería (m2)
V = Velocidad a sección llena (m/s)
2.1.30. Relaciones hidráulicas
Al realizar el cálculo de las tuberías que trabajan a sección parcialmente
llena y agilizar de alguna manera los resultados de velocidad y caudal, se
relacionan los términos de la sección totalmente llena con los de la sección
parcial.
Se deberá determinar los valores de la velocidad y caudal a sección llena
por medio de las ecuaciones ya establecidas, se procederá a obtener la relación
de caudales (q/Q), donde q es el caudal de diseño y Q caudal a sección llena.
Se deben considerar las siguientes especificaciones hidráulicas:
Tabla I. Especificaciones hidráulicas.
Sanitario Pluvial Caudal Qdis < Q sec llena qdis < Q sec llena
0.6 < v < 3.00 (T.C) 0.6 < v < 3.00 (T.C) Velocidad 0.4 < v < 5.00 (PVC) 0.4 < v < 5.00 (PVC)
Tirante 0.1 < d/D < 0.75 d/D < 0.90 8 pulgadas (T.C) 10 pulgadas
Diámetro 6 pulgadas (PVC)
27
2.1.31. Diseño del alcantarillado sanitario A continuación se presenta un ejemplo para el diseño del tramo PV-5 al
PV-6.
Datos para diseño: Período de diseño 21 años
Dotación de agua potable 100 lt/ha/día
Factor de retorno 0.80
Caudal de conexiones ilícitas 10%Cauldal domiciliar.
Longitud del tramo 25.81 m
Población actual acumulada 114 habitantes
Población futura acumulada 206 habitantes
Tasa de crecimiento 3.00%
Caudal domiciliar
86400*.* FRHabNoDotQdom = =
8640080.0*206*//100 habdiahablt = 0.19 lt/s
Conexiones ilícitas:
ciliarcaudaldomiQci %10= 19.0*10.0= = 0.019 lt/s
Para el diseño de la red no se tomó en cuenta el caudal comercial por no
existir comercios en la aldea ni el caudal de infiltración por utilizar tubería PVC.
Factor de caudal medio Este factor por ser único en todo el tramo se calcula con la población total
futura.
28
HabFuturoNoQsFQM
.= 0010.0
358363.0
==
Como 0.0010 < 0.002, entonces se toma como FQM = 0.002
Las cotas del terreno para los respectivos pozos de visita son los siguientes:
PV – 5 cota de terreno inicial: 981.26 m
PV – 6 cota de terreno final: 980.44 m
Longitud del tramo: 25.81 m
Pendiente del terreno:
[ ] 100*amoLontitudTr
CotaFinallCotaIniciaS −= = [ ] 100*
81.2544.98026.981 − = 3.18%
Cálculo del factor de Harmond:
PPFH
++
=4
18 ; Donde 1000
uturaPoblaciónFP =
04.4358.04358.018
=++
=FH
Este factor es único para todo el tramo.
Caudal de diseño:
FHFQmHabNoQdis **.= = =04.4*002.0*206 1.66 lt/s
29
Diseño hidráulico Cálculo de la velocidad y caudal a sección llena, tomando d = 6 plg.
Velocidad 2/13/2 **03429.0 SDn
V = = 2/1
3/2
10018.3*)"6(*
010.003429.0
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ = 2.24 m/s
Caudal a secciòn llena AVQ *= = ( ) ⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ 26*
4*24.2 π = = 63.42 lt/s
Relaciones hidráulicas
42.6366.1
=Qq = 0.026246
Relación d/D y v/V
Tomando el valor de q/Q se busca en las tablas de relaciones
hidráulicas, d/D y v/V, y se obtienen los siguientes valores:
112.0=Dd (Cumple la condición de 0.10 < d/D < 0.80)
430901.0=Vv , despejando v queda
)(sec*430901.0 LlenaVv = = 0.430901*2.24 = 0.97 m/s (cumple 0.40 < v < 5.00)
30
Cálculo de la cota Invert Se procede de la siguiente forma:
DistHStuboCISpvCIE *100
5 ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛−= = 81.25*
10018.354.979 ⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛− = 978.72
Donde:
CIE = Cota invert de entrada al pozo
CISpv5 = Cota invert de salida del pozo de visita 5
Stubo = Pendiente de la tubería
DistH = Distancia horizontal
Altura del pozo
CIECTH −= = 980.44 – 978.72 = 1.72 m
Volumen de Excavación
tdHpvHpvV *2
65⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +
= = 60.0*81.25*2
72.172.1⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ + = 26.64 m3
El resto del cálculo se encuentra en el cuadro resumen del cálculo hidráulico en el apéndice tabla VII.
2.1.32. Propuesta de Tratamiento
Las aguas negras son líquidos turbios que contienen sólidos en
suspensión (desechos), provenientes de las actividades de los seres humanos.
Con el tiempo cambian a un color negro y su olor es ofensivo.
Las razones para tratar las aguas negras se pueden resumir de la
siguiente forma:
31
• Consideraciones higiénicas: eliminar o reducir al máximo los
organismos patógenos de origen entérico, para evitar la
contaminación que contribuya a trastornos orgánicos en las personas.
• Consideraciones estéticas: eliminar todas aquellas materias
orgánicas o de otro tipo que son ofensivas para el bienestar, agrado y
salud de las comunidades; que inciden en el aspecto estético y
urbanístico de los sectores cercanos a donde escurren las aguas
negras.
• Consideraciones económicas: las aguas negras sin tratamiento,
diluidas a un río, lago u otro podrían desvalorizar la propiedad;
perjudican los servicios de agua para consumo humano, industrial y
disminuyen la cantidad del agua de regadillo.
2.1.32.1. Fosa séptica con pozos de absorción
Un proceso de tratamiento de las aguas residuales que suele usarse
para los residuos domésticos es la fosa séptica, que es una estructura de
concreto o mampostería reforzada en la que se sedimentan los sólidos en
suspensión.
Ya tratado, el efluente fluye por una salida sumergida, hasta las zanjas
subterráneas donde es filtrado en la tierra y es oxidada aeróbicamente.
El efluente de la fosa, que es agua con menos contenido de materia
orgánica, deberá enviarse a un sistema de oxidación para complementar el
32
tratamiento, esta oxidación se puede realizar mediante cualquiera de los
siguientes medios:
• Pozos de absorción
• Zanjas de oxidación
• Filtros subterráneos
La materia flotante y los sólidos depositados pueden conservarse entre
seis meses y varios años durante los cuales se descomponen
anaeróbicamente.
Para el mantenimiento se recomienda, a un cuando los tiempos para las
acciones de limpieza depende de la intensidad de su uso, hacer una inspección
cada 6 meses y si es necesario limpieza cada año, extrayendo el 90% de los
lodos existentes, el 10% deberá permanecer en la fosa ya que servirá de
inóculo para las futuras aguas residuales.
2.1.32.2. Descarga del efluente de la fosa séptica a zanjas de absorción.
Estas zanjas pueden emplearse en suelos relativamente impermeables,
donde no es adecuado el uso del drenaje francés o pozos de absorción para
tratar el efluente de la fosa séptica.
Este sistema es similar al sistema de drenaje francés, solo que se utiliza
una zanja más ancha y más profunda, en el espacio entre dos zanjas se coloca
una capa de arena que actúa como material filtrante.
En este sistema el líquido filtrado no se absorbe totalmente sino se
evacua por un sistema de drenaje colector que es el que lo conduce al lugar de
33
su disposición final, este drenaje se coloca a un nivel inferior, al de el sistema
distribuidor.
Las pendientes de las tuberías pueden ser de 0.16 a 0.50% para la de
distribución y para la recolectora puede llegar a 1.00%, la separación
recomendable entre ejes de zanjas superiores e inferiores es de 1.80 a 2.50m.
Los tubos deben ir rodeados por grava o por otro material adecuado,
debe pasar por el tamiz de 0.064m y ser retenido por el de 0.020m, la arena
que se usa para la filtración debe encontrarse limpia y con un tamaño efectivo
de 0.40 a 0.60 mm, debe pasar por un tamiz de cuatro mallas por 0.0254m el
lecho de arena no debe tener menos de 0.60m.
Con este sistema se logra un grado alto de depuración, el efluente puede
descargarse en arroyos o lechos secos de ríos, sin proporcionársele un
tratamiento posterior, siempre y cuando no se utilice para consumo humano.
2.1.33. Cálculo y diseño de la fosa séptica
La fosa séptica es parte del sistema primario, por lo tanto el efluente que
sale de ella debe ser sometido a un tratamiento secundario que puede
realizarse por medio de pozos de absorción, zanjas filtrantes, filtros
subterráneos de arena, cámaras de contacto, filtros superficiales de arena etc.
En la fosa séptica, las materias en suspensión en las aguas negras
sufren una sedimentación, la materia orgánica se descompone en sustancias
más simples por la acción de las bacterias anaeróbicas, que pueden realizar su
metabolismo sin necesidad de oxígeno. Las aguas negras son un medio
adecuado para su desarrollo, ya que éstas contienen poco oxígeno que es
34
consumido rápidamente sólo pueden actuar las bacterias anaeróbicas en el
proceso de descomposición que se presenta en la fosa séptica.
La fosa séptica es un estanque hermético, que puede construirse de
ladrillo, piedra, concreto o cualquier otro material que se considere adecuado,
es un tanque de escurrimiento horizontal y continuo de un solo piso.
Generalmente de forma rectangular y se diseña para que las aguas
permanezcan en ella durante un período de tiempo determinado que varía de
12 a 24 horas, este período se llama período de retenciòn.
Es conveniente que a la entrada y salida de la fosa séptica se coloquen
pantallas difusoras; la que se coloca a la entrada sirve para obtener una mejor
distribución de las aguas negras y para disminuir su velocidad y evitar
perturbaciones dentro de la fosa, la que se coloca a la salida sirve para retener
las natas y otros desechos que podrían ser arrastrados por el efluente.
Las fosas pueden ser de uno o doble compartimiento. Investigaciones
realizadas en fosas con uno y con dos compartimientos, han demostrado que
las de dos compartimientos proporcionan una mejor eliminación de los sòlidos
en suspensión, lo que es de beneficio para una mayor protección del sistema de
absorción.
Para su diseño se siguen las mismas normas que para las de un
compartimiento, salvo consideraciones de volumen, ya que el primer
compartimiento debe tener un volumen recomendable de 2/3 del volumen total
de la fosa, y una relación largo-ancho de 3/1.( ver en apéndice figura1)
35
Para el diseño de la fosa séptica debe tomarse en cuenta los siguientes
parámetros:
- El período de retención de 12 a24 horas.
- Lodos acumulados por habitante y por período de
limpieza, de 30 a 60 l/h/año.
- Relación largo-ancho de la fosa L/A; de 2/1 a 4/1
- La capacidad máxima recomendable para que la fosa sea
funcional debe de ser de 60 viviendas.
Nomenclatura y fórmulas.
T = Período de retención
V = Volumen en litros
Q = Caudal L/día
N = Número de personas servidas
q = Gasto de aguas negras L/h/día
T = V/Q
Q = q*N
2.1.33.1. Cálculo de volumen
Para el cálculo del volumen se asume una altura (H), que es la altura útil,
es decir, del fondo de la fosa al nivel del agua se toma una relación L/A dentro
de los límites recomendados, queda el volumen como:
V = ALH
A = Ancho de la fosa
L = Largo de la fosa
H = Altura útil.
36
Se conoce la relación L/A se sustituye una de las dos en la fórmula de V y se
determina el valor de la otra magnitud.
Por ejemplo, si L/A es igual a 2, entonces L = 2A, al sustituir L en la
fórmula se tiene:
V = 2*A^2*H de donde se obtiene el valor del ancho de la fosa.
2.1.33.2. Cálculo de las fosas sépticas para el proyecto.
Período de retención 24 horas.
Gasto 100 L/h/dìa.
Número de habitantes servidos 567
Lodos 30 L/h/año
Relación largo/Ancho 2/1
Período de limpieza 1 año.
Volumen para el líquido
Se sabe que :
T = V/Q
V = QT
Q = qN
En donde:
T = Período de retenciòn
V = Volumen en litros
Q = Caudal L/dìa
37
N = Nùmero de personas servidas
q = Caudal domiciliar.
Cálculo de caudal
Q = qN = 100 L/h/dìa * 0.80 * 567 hab.
Q = 45,360 L/dìa.
Cálculo de volumen
V = Q*T = 45,360 L/dìa * 24 horas * 1dìa/24 horas.
V = 45,360 litros
V = 45.36 m3.
Cálculo de volumen para lodos.
V = N * gasto de lodos
V = 567 hab. * 30 L / h/año
V= 17,010 L.
V = 17.01 m3. para período de limpieza de un año.
Volumen total = 45.36 + 17.01 = 62.37 m3.
V = ALH
Como L/A = 2 entonces L = 2A al sustituir L en la ecuación de V
V= 2*A^2*H
Se asume H = 2.00m y se despeja A^2
A^2 = V/2H
A^2 = 62.37 / 2*2 = 15.59
A = 4.05m.
38
Como L = 2A = 2*4.05 = 8.10m.
A = 4.05m
L = 8.10m
H = 2.00m.
2.1.34. Diseño estructural de la fosa séptica por el método de
bandas
Consiste en suponer líneas de discontinuidad (líneas imaginarias) en la
estructura a analizar, donde cambia la dirección en que se transmite la carga
sobre dicha estructura, al realizar esto se obtienen bandas que se analizan
como vigas simplemente soportadas o empotradas.
A continuación se presenta a manera de ejemplo un caso típico del
método aplicado al diseño de fosa séptica.
Caso típico: banda 6L en pared, con banda 9L en losa de fondo, (ver en apéndice figura 2 ).
Datos:
Largo = 8.10m
Ancho = 4.05m
Altura = 2m
Espesor de pared y losa de piso = 0.20m
Peso específico del concreto RC = 2.4 Ton / m
Peso específico del suelo Rs = 1.6 Ton /m
Constante de Ranking Ka = 0.33
Coeficiente de empuje lateral del suelo Cm = 1.4
Fc = 210 kg /cm
39
Fy = 2,810 kg /cm
Vs = 20 Ton / m
Análisis
2.1.34.1. Presión sobre el fondo Se asumirá que la tapadera es una losa de concreto de 0.10 m de espesor y
que el líquido que almacena es agua.
P = (P tanque + P tapadera + P agua) / A
Siendo:
P = peso propio de la estructura
A = área de contacto de la estructura con el suelo
P = 4.05*8.10*2+(8.10*4*0.20*2+8.10*4.05*0.20)*2.40 +
8.10*4.05*0.10*2.4 / 8.10*4.05
P = 3.67 T/m2 < 20 T/m2.
Como la presión en el fondo es menor que el valor soporte del suelo, se
continúa con el análisis, caso contrario se deberá aumentar el área de
contacto de la estructura con el suelo.
Banda 6 en paredes con banda 9 en losa de fondo.
40
Diagrama de fuerzas a analizar Figura 1 Diagrama de fuerzas en banda, caso típico
2.1.34.2. Determinación de cargas
Bandas verticales
La carga para las bandas verticales estará dada por la siguiente
ecuación:
W = CM * KA * Rs * H * A, donde A = ancho de banda;
W = 1.4 * 0.33 * 1.6 * 2* 2.03 = 0.4878 Ton / m
W = 3.00 Ton / m
Bandas horizontales
La carga para la banda horizontal estará dada por la siguiente ecuación:
W = CM * Rc * e * A donde e = espesor de losa de piso
W = 1.4 *2.4 * 0.20 * 2.03 = 1.36 Ton / m
41
2.1.34.3. Determinación de momentos fijos Para calcular los momentos fijos habrá necesidad de determinar
exactamente la banda a analizar, su longitud sometida a carga y su sentido.
Para este caso:
Longitud vertical = 2 m
Longitud horizontal = 8.10 m
Bandas verticales: los momentos fijos para las bandas verticales se
obtienen con la siguiente ecuación.
Mfa = (W * X ) / L * [(2 * X ) / (5 * L ) – X / L + 2/3] =
Mfa = (W * L^2 ) / 30
Mfa = (3.00 * 2^2 ) / 30 = 0.40 Ton - m
Ra = (12 * Mfa * L^2 - 2 * W – X^3 * L + 3 * W * X^2 * L^2 ) / (6 * L )
Ra = (12 * 0.40*2^2-2*3*1*2+3*3*1*4 )6*2^3 = 0.90 Ton - m
Rb = W * X – Ra
Rb = 3*2/2 – 0.90 = 2.10 Ton.
Las reacciones Ra y Rb sólo sirven para determinar los Mf, deben
determinarse posteriormente las reacciones producidas por los verdaderos
efectos.
Bandas horizontales en losa: el momento fijo se obtiene de la siguiente
manera.
Mf = W * X^2 / (3*L-2*X)
Mf = 1.36*(4.05^2)*3*8.10-2*4.05 / 6*8.10
Mf = 7.44 Ton - m
42
Momento al centro (sin corregir)
M = W * X^3 / 3*L
M = 1.36*4.05^3 / 3*8.10
M = 3.72 Ton - m
R = W * X
R = 1.36*4.05 = 5.51 Ton.
2.1.34.4. Distribución de momentos
Los elementos se obtienen al aplicar el método Cross al marco.
FIGURA 2 Distribución de momentos en banda, caso típico
Nota: se analizará sólo un lado debido a que el otro se realiza de
la misma manera.
Para el cálculo se utilizarán los siguientes parámetros de rigidez.
Ka-b = Kb-a = 0.2857 Kb-d = 0.125
43
Los factores de distribución quedan de la siguiente manera:
Fd a-b = 1 Fd b-d = 0.194 Fd b-a = 0.806
Tabla II Análisis del marco de la banda
Elemento A - B B - A B- D
Fd 1 0.806 0.194
Mf -400 600 -7440
400 5513.04 1320.12
2756.52 200 -660.06
-2756.52 370.81 88.79
185.41 -1378.26 -44.39
-185.41 1146.65 273.15
573.33 -92.71 -136.58
-573.33 184.81 44.25
92.41 -286.66 -22.13
-92.41 248.88 59.59
124.44 -46.21 -29.79
-124.44 61.26 14.67
30.63 -62.22 -7.33
-30.63 56.06 13.42
28.03 -15.32 -6.71
-28.03 17.76 4.25
8.88 -14.02 -2.13
-8.88 13.02 3.12
M real 0 6516.89 Kg-m -6516.89Kg-m
44
2.1.34.5. Figura 3 Determinación de reacciones reales
Bandas verticales: las reacciones se determinan por estática. Al realizar la sumatoria de momentos en b igual a cero, da el valor de la
reacción Ra.
6.516+2R = 3.00*2/6
Ra = 0.51 Ton.
Sumatoria de fuerzas en Y= 0
Rb + 0.51 = 3*2/2
Rb = 2.49 Ton.
45
2.1.34.6. Puntos de inflexión
Los puntos de inflexión permitirán la mejor dirección de la longitud
del refuerzo.
Bandas verticales
Y = (6 * Ra * H / W)^1/2
Y = (6*0.51*2/3)^1/2 = 1.43 m.
Bandas horizontales
W * Y / 2 – Ry + M (-) = 0
6.516+1.36/2Y^2 = 5.51Y
Y1 = 2.90 m
2.1.34.7. Momento positivo máximo en paredes
Bandas verticales
Z = (2 * Ra * H / W)^1/2
Z = (2*0.51*2 / 3)^1/2 = 0.82 m
De donde:
M = 3*0.82/ 6*2-0.51*0.82
M = 0.14 Ton-m.
Momentos positivos máximos en losa
M = (Mf – M(-) ) + M centro
M = (7.44-6.516) + 3.72 = 4.64 Ton –m
46
2.1.34.8. Corte que resiste el concreto
dbcfVc **'*53.0*φ=
.62.1.7.16155.7*33*210*53.0*85.0 tonkgVc ===
2.1.34.9. Esfuerzos de corte
El esfuerzo de corte dado en los apoyos será:
Vu = V / (O * b * d) en donde O = 0.85
Se debe establecer si se cumple que:
Vu 0.5 * Fc /2
Vu = 0.5 * 210 / 2 = 3.62 kg / cm
Banda vertical:
Vu = 2.49 / (0.85 * 33 *7.5) = 0.01 Ton < Vc OK.
Banda horizontal:
Vu = 5.51 / (0.85 * 33 * 7.5) = 0.03 Ton < Vc OK.
2.1.34.10. Distribución del refuerzo
Para el refuerzo de la fosa séptica se utilizó varilla No 3., la distribución
es la siguiente:
47
En paredes
( )fy
cfcf
bMdbdbAs '85.0*'003825.0
*2** ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−∧−=
( ) 22768.02810
210*85.0*210*003825.033*14025.7*335.7*33 cmmkgAs =⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡ −−∧−=
dbAs *2810
1.14min = 212.85.7*332810
1.14min cmAs ==
Usar As min. = 8.12 cm^2.
Cálculo del espaciamiento:
8.12cm^2 -------------------33cm
0.71cm -------------------S S = 20 cm
Utilizar No 3 @ 20 cm.
En losa
As = 9.40 cm^2
As min = 8.12 cm^2
Usar As = 9.40 cm^2.
Cálculo del espaciamiento:
9.40cm^2 -------------------203cm
0.71cm -------------------S S = 15.00 cm
Utilizar No 3 @ 15.00 cm.
Los cálculos para el refuerzo de las demás bandas se harán de la misma
manera. Ver cuadro resumen tabla XII y planos en apéndice.
48
2.1.35. Programa de operación y mantenimiento
Consiste en la aplicación de técnicas para mantener el alcantarillado en
buenas condiciones y garantizar el funcionamiento normal del sistema, para el
período de diseño al que fue planificado.
La responsabilidad del mantenimiento y operación del sistema será
compartida entre la municipalidad de San Juan Comalapa y el Comité de
vecinos de la aldea Panabajal. El tiempo recomendado para inspeccionar el
funcionamiento del sistema debe ser en espacios no mayores a los tres meses.
A continuación se describen la inspección y mantenimiento de los
elementos del alcantarillado.
Conexión domiciliar
• Tapadera de la candela está en mal estado.
• Tubería parcialmente tapada.
• Tubería totalmente tapada
• Conexiones de agua de lluvia en la tubería.
Soluciones y reparaciones
• Reparar la tapadera de la candela o en su defecto cambiarla por una
nueva, ya que de no hacerlo corre peligro de que se introduzca tierra y
basura a la tubería y provoque taponamientos en la misma.
49
• La tubería parcialmente tapada puede ser provocada por la introducción
de basura o tierra en ésta, se verifica en la candela que cuando se vierte
agua, no corre libremente. Se vierte una cantidad suficiente de agua de
forma brusca para que el taponamiento se despeje y corra el agua sin
mayor problema.
• Si la tubería está totalmente tapada, no corre nada de agua y se estanca
en la candela, se vierte una cantidad de agua de forma brusca para que
el taponamiento sea despejado. Si el taponamiento persiste, se introduce
una guía metálica para tratar de quitar el taponamiento y luego
nuevamente se vierte una cantidad de agua para que el taponamiento
desaparezca.
• Si persiste el problema se introduce nuevamente la guía, se verifica la
distancia en donde se encuentra el taponamiento, se marca sobre la
calle en donde se ubica; luego se excava en el lugar marcado, se
descubre el tubo para poder destaparlo y repararlo, para que las aguas
corran libremente.
• Las conexiones de agua de lluvia provocan que se saturen las tuberías,
ya que no fueron diseñadas para llevar esta agua. Se procede a cancelar
la conexión de agua de lluvia a la conexión domiciliar.
2.1.35.1. Línea central Posibles problemas
• Tubería parcialmente tapada
• Tubería totalmente tapada
Soluciones y reparaciones Para descubrir los taponamientos se puede hacer dos pruebas.
50
Prueba de reflejo: consiste en colocar una linterna en un pozo de visita y
revisar el reflejo de la misma en el siguiente pozo de visita, si no es percibido
claramente existe un taponamiento parcial, y si no se percibe en lo absoluto
significa que existe un taponamiento total.
Para solucionarlo se vierte agua a presión en el pozo de visita luego se hace de
nuevo la prueba de reflejo y, se verifica si el taponamiento se despejó y deja ver
claramente el reflejo.
Prueba de corrimiento de flujo: se vierte una cantidad determinada de agua
en un pozo de visita y se verifica el corrimiento de agua en el siguiente pozo,
para ver que sea normal. Si es un corrimiento muy lento existe un taponamiento
parcial y si no sale nada de agua en el pozo es que existe un taponamiento
total.
La solución al no despejarse el taponamiento por medio de la presión de agua,
es introducir una guía para localizar el taponamiento, se procede a excavar y
descubrir la tubería para sacar la basura o tierra que provoca el taponamiento.
2.1.35.2. Pozos de visita Posibles problemas
• Acumulación de residuos y lodos
• Deterioro del pozo.
• Tapadera del pozo en mal estado.
51
Soluciones y reparaciones
• Al inspeccionar los pozos de visita se puede constatar que no existan
lodos ni desechos acumulados en el pozo que puedan obstruir el paso de
las aguas negras. Se procede a quitar los lodos y residuos para dar paso
libre a las aguas.
• Verificar que el pozo de visita se encuentre en buen estado, revisar el
brocal de arriba, los escalones deben estar en buen estado para que el
inspector pueda bajar sin problema al pozo; si están en mal estado,
repararlas o en su caso cambiarlas por unas nuevas.
• Las tapaderas de los pozos de visita deben estar en su lugar y sin grietas
por el paso de vehículos, es necesario cambiarlas por nuevas para
garantizar la protección al sistema.
2.1.36. Presupuesto
La cuantificación de materiales y mano de obra, para los trabajos de
drenajes sanitarios se realizó con base a lo siguiente:
• La cantidad de arena de río y piedrín se calculó por metro cúbico de
fundición por pozo de visita.
• El concreto para la fundición de pozos se calculó por metro cúbico.
• La cantidad de refuerzo y alambre de amarre se calculó: quintal por
pozo.
• La totalidad de materiales será local y será proporcionada por la
municipalidad.
52
• La cuantificación de la mano de obra calificada se realizó en forma
unitaria, metro lineal, metro cuadrado y metro cúbico.
• Los salarios de la mano de obra, se tomaron con base a los que se
manejan en la comunidad.
Los precios de los materiales se tomaron con base a las que se manejan
en el municipio.
Tabla III Resumen del presupuesto del drenaje sanitario de la aldea Panabajal,Comalapa
MATERIALES CANTIDAD UNIDAD C.UNITARIO(Q) TOTAL(Q) Tubo PVC 6" para drenaje 320 Tubos 300 96.000,00
Tubo PVC 6" perfotado 1/2" @ 0.10 21 tubos 300 6.300,00
Tubo concreto 12" para candelas 138 tubos 29 4.002,00
Tubo PVC 4" 130 Tubos 200 26.000,00
Cemento 1483 sacos 38 56.354,00
Arena de río 79 m3 130 10.270,00
Piedrín 81 m3 170 13.770,00
Ladrillo tayuyo: 26313 unidades 1,2 31.575,60
hierro de 1/4" 127 varillas 6,9 876,30
hierro de 3/8" 1921 varillas 20,77 39.899,17
hierro de 1/2" 59 varillas 33,33 1.966,47
Alambre de amarre 318 libras 4 1.272,00
Tabla de 1"*12"*9' 2005 PT 2,77 5.553,85
Tabla de 1"*6"*9' 113 PT 4,42 499,46
Regla de 3"*4"*9' 60 unidades 15 900,00
Clavo 25 libras 4 100,00
Codo PVC de 6" 9 unidades 35 315,00
Yee sanitaria de 6" a 4" 138 unidad 70 9.660,00
Yee sanitaria de 6" PVC 3 unidades 70 210,00
Pegamento para PVC 4 galòn 495 1.980,00
Total materiales 307.503,85 Mano de obra 98.926,10 Prestaciones laborales 39.570,44 Costo directo 446.000,39 Costo Indirecto 133.800,12 Imprevistos 57980,05 Costo total del proyecto 637.780,56
53
Continuación tabla III INTEGRACIÓN DE COSTOS
MATERIALES Q 307.503,85
MANO DE OBRA Q 98.926,10
PRESTACIONES Q 39.570,44
COSTOS DIRECTOS Q 446.000,39
COSTOS INDIRECTOS 30% Q 133.800,12
IMPREVISTOS Q 57.980,05
TOTAL DE PROYECTO Q 637.780,56
54
3. DISEÑO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE PARA UN SECTOR DE LA ZONA 4, DE LA CABECERA
MUNICIPAL DE COMALAPA
3.1. Descripción del proyecto
El proyecto consiste en diseñar un sistema de agua potable para un
sector de la zona 4, de la cabecera municipal de San Juan Comalapa,
Departamento de Chimaltenango, el cuál beneficiará a una población actual de
270 habitantes. Esta población se abastece de agua potable por medio de un
sistema deficiente.
El sistema a utilizar es por gravedad, su fuente se trata de un rebalse del
tanque de distribución y se diseñará como una red abierta, empleando una
válvula de control general para todo el sistema.
3.2. Fuentes de abastecimiento
Se define como fuente de abastecimiento de agua a todo aquel lugar
capaz de suministrar, en cualquier época del año, un caudal que en verano sea
igual o mayor al consumo máximo diario. Será una fuente adecuada para el
consumo humano, si además de ser en la cantidad requerida, es de calidad
aceptable.
El agua se puede encontrar en sus diferentes estados, según los factores
que la afecten, su estado natural es el líquido, y en este estado se localiza en
ríos, lagos, mares y en capas del subsuelo, llamadas aguas subterráneas; en
estado sólido se encuentra en montañas de gran altura y glaciares localizados
en el Polo Norte y Sur y en estado gaseoso se localiza en la atmósfera.
55
Para el proyecto en estudio la fuente es un rebalse del tanque de
distribución que abastece a la cabecera municipal.
3.3. Aforo de fuentes de agua
Es el procedimiento de medir el caudal de una fuente.
El aforo se realizó con un recipiente de un volumen de 5 galones, y los
tiempos fueron los siguientes:
T1 = 16.31 seg.
T2= 16.28 seg.
T3= 16.30 seg.
T4= 16.30 seg.
Se toma un promedio de 16.297 seg.
Al calcular el aforo se tiene:
./16.1./3068.0297.165 seglitseggal
seggal
tVQ ====
3.4. Calidad del agua
Muchos esfuerzos se están realizando para proveer agua sanitariamente
segura a la mayoría de los habitantes de nuestro país, ya que este recurso
puede llegar a convertirse en un vehículo de transmisión de enfermedades de
origen hídrico.
56
La calidad del agua varía de un lugar a otro con la estación del año, el
uso de la tierra, el clima y las clases de rocas que el agua remueve. La
característica de una buena calidad de agua depende del uso que se le asigne,
el cual puede ser doméstico, industrial, de riego, etc.
En cada caso, la calidad requerida para el agua varía en función de su
uso; para el consumo humano el agua debe poseer sabor y apariencia
agradable a los sentidos, composición química que pueda ser captada,
transportada y distribuida sin presentar problemas de corrosividad o
incrustaciones en el sistema, y debe garantizar de que la calidad química y
microbiológica no ponga en peligro la salud de los consumidores.
Para garantizar que el agua sea bebida por una población determinada
es necesario que cumpla con los requisitos mínimos establecidos por las
normas COGUANOR NGO 29001.
Debido a que el caudal que servirá para abastecer a la comunidad, es el
aprovechamiento de un rebalse del tanque de distribución de un sistema ya
existente, no hubo necesidad de realizar el examen bacteriológico y el análisis
químico como método de desinfección se usará el que ya se encuentra
funcionando, que es a base de cloración.
3.5. Planimetría
En el levantamiento planimétrico se adoptó el método de deflexiones;
utilizando para el efecto un teodolito marca wild T2, estadal, trípode, plomada,
etc, los resultados se presentan en la tabla X del apéndice .
57
3.6. Altimetría
Debido a que la diferencia de nivel entre la comunidad y el tanque de
distribución, sobrepasa los diez metros por kilómetro, la nivelación se realizó a
través de un método indirecto, el taquimétrico; el cual permite definir las cotas
del terreno a trabajar, tanto en las irregularidades como en los cambios de
dirección más importantes, así como en los sitios donde posiblemente se
construirán obras complementarias, el equipo utilizado fue un nivel marca wild,
trípode, estadal, y los resultados se presentan en la tabla X del apéndice.
3.7. Periodo de diseño
El periodo de diseño adoptado fue de 21 años.
3.8. Población actual y población futura.
3.8.1. Población actual
La población actual se calcula multiplicando el número de viviendas por
la densidad de habitantes por vivienda, donde el número de viviendas fue de 45
y la densidad de habitantes por vivienda es de 6 personas.
Pa = No. Viv. * promed. Hab./ viv.
Pa = 45 viv. * 6 personas/viv.
Pa = 270 habitantes.
58
3.8.2. Población futura
Se aplicó el método geométrico, por considerar que es el más
aproximado para estimar el crecimiento de poblaciones de países en vías de
desarrollo.
Se utilizó la tasa de crecimiento del 3.00%.
Método geométrico.
Pf = Po ( 1 + r ) n
Donde:
Pf = Población futura para determinado período de diseño.
Po = Población del último censo.
R = Tasa de crecimiento poblacional
N = Período de diseño, N = 21 años.
La población futura para 21 años es:
P21 = 270 ( 1 + 0.030 ) 21
P21 = 503 habitantes.
3.9. Criterios para el diseño hidráulico de los acueductos
Para el diseño hidráulico de los acueductos se toman los siguientes
criterios: factor de variación, dotación, tipo de tubería, etc.
59
El diseño del sistema de abastecimiento de agua potable comprende la
determinación del diámetro de tuberías, diseño de obras complementarias,
sistema de desinfección o tratamiento, planos de construcción, presupuesto
detallado, y otros aspectos importantes para el óptimo funcionamiento.
3.10. Tipos de servicio
El sistema de servicio adoptado para el proyecto es por conexiones
domiciliares.
3.11. Factores de variación
En un sistema público de abastecimiento de agua, el consumo es
afectado por una serie de factores que varían en función del tiempo, las
costumbres de la región, las condiciones climáticas, y las condiciones
económicas que son inherentes a una comunidad y que varían de una
comunidad a otra.
Estos factores de seguridad se utilizan para garantizar el buen
funcionamiento del sistema en cualquier época del año, bajo cualquier
condición.
El factor a considerar para el diseño del proyecto será el factor de hora
máxima con un valor de 2.00.
3.12. Dotación Ésta se establece en función de tres aspectos importantes, la demanda
de la comunidad, la cual está en función a sus costumbres, mismas que están
regidas por la cultura y el clima que afecta a la zona; otro aspecto es la
60
disponibilidad del caudal de la fuente y el tercero, es la capacidad económica
de la comunidad para costear el mantenimiento y operación del sistema, sobre
todo si se trata de un sistema por bombeo.
En el país existen varias instituciones que se dedican al diseño y
ejecución de acueductos y cada una propone diferentes especificaciones o
criterios que pueden servir de apoyo para seleccionar la dotación. Entre las
dotaciones más recomendadas están:
Tabla IV. Dotación de agua recomendada
Dotación Sistema de abastecimiento
De 30 a 40 Pozo excavado y bomba manual
De 40 a 50 Llena cantaros en el clima frío
De 50 a 60 Llena cantaros en clima cálido
De 60 a 80 Conexiòn predial en clima frío
De 100 a 150 Conexión domiciliar en clima frío y en
zonas urbanas marginales
De 150 a 200 Conexión domiciliar en clima cálido y en colonias
no residenciales
De 200 a 250 Colonias residenciales
De acuerdo a datos obtenidos de la encuesta hecha a la población se
determinó para fines de diseño una dotación de 100 L/hab/día. Este dato se
considera aceptable por el clima de la comunidad, que es cálido y además se
encuentra localizada en el área urbana.
61
3.13. Determinación de caudales
3.13.1. Caudal medio diario
Es la cantidad de agua que consume una población en un día. Este
caudal se puede obtener del promedio de consumos diarios durante un año,
cuando no se cuenta con registros de consumo diarios se puede calcular en
función de la población futura y la dotación.
86400* uturaPoblaciónFDotQm =
En donde:
Dot = Dotación (lts/hab/día )
Qm = consumo medio diario o caudal medio.
==días
habdíahablQm/86400
503*//100 0.582 l/seg
3.13.2. Caudal máximo horario
Conocido también como caudal de distribución, debido a que es el que
se utiliza para diseñar la red de distribución; es el consumo máximo en una hora
del día, el cual se obtiene de la observación del consumo equivalente a un año.
Si no se tiene registro, se puede obtener multiplicando el caudal medio diario
por el factor de hora máxima. Que en este caso es de 2.00
Qd = Qm * FHM
62
Donde:
Qd = Caudal máximo horario o caudal de distribución
Qm = consumo medio diario o caudal medio
FHM = Factor hora máxima.
El caudal de distribución para el proyecto es el siguiente:
Qd = 0.582 l/seg. * 2.00 = 1.164 l/seg.
3.13.3. Factor de gasto
Es definido como el consumo de agua que se da por vivienda.
Con este factor, el caudal de hora máxima se puede distribuir en los
tramos de tubería que componen la línea de distribución, según el número de
viviendas que comprenden los tramos del proyecto a diseñar.
sdeviviendaNoQdistQvivienda
.=
==.45/163.1
vivslQvivienda 0.026 l/s/viv.
3.14. Diseño de tuberías
Para garantizar que el servicio preste un servicio eficiente y continuo
durante el período de vida útil, se debe determinar la clase de tubería y los
diámetros adecuados, a través del cálculo hidráulico, con fórmulas como la de
Darcy-Weisbach o Hazen & Williams. Para este proyecto se aplicó la de Hazen
& Williams.
63
87.485.185.1**811141.1743
∧∧∧
=DC
QLHf
87.4/185.1*
85.1**811141.1743∧⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡∧
∧=
CHfQLD
Donde:
Hf = Pérdida de carga (m)
Q = Caudal en la tubería
L = Longitud de la tubería (m)
D = Diámetro
C = Coeficiente de rugosidad en la tubería
3.15. Tipos de tuberías
En sistemas de acueductos se utiliza generalmente tuberías de cloruro
de polivinilo rígido (PVC) y de hierro galvanizado (HG).
La tubería PVC, es una tubería plástica, económica, fácil de transportar y
de trabajar, pero es necesario protegerla de la intemperie.
La tubería de HG, es de acero, recubierta tanto en su interior, como en
su exterior por zinc, es utilizada en lugares donde la tubería no se puede
enterrar, donde se requiera una presión mayor de 175 m.c.a, en pasos de
zanjón o aéreos.
64
Para altas presiones se recomienda utilizar en cuanto sea posible tubería
PVC de alta presión y HG sólo donde el PVC no soportará la presión o donde
las características del terreno no permitan su empleo, ya que su costo es
considerablemente alto.
Para el proyecto se tiene únicamente tubería PVC de diferentes
diámetros como: 1 ½”, 1 ¼”, y ¾” y distintas presiones.
3.16. Diámetro de tuberías
Para el diseño hidráulico, el diámetro de la tubería se calcula de acuerdo
al tipo de sistema que se trate; sin embargo, para todo diseño se debe utilizar el
diámetro interno de la tubería, no así el diámetro comercial.
3.17. Coeficiente de fricción
Cuando se emplea la fórmula de Hazen & Williams, para el diseño
hidráulico con tubería PVC, se puede utilizar un coeficiente de fricción (C), de
140 a 160, recomendándose un C = 140 cuando se duda de la topografía y un
C = 150 para levantamientos topográficos de primero y segundo orden. Para
tuberías HG, puede utilizarse un C = 100. En caso de utilizar otras fórmulas se
deben utilizar coeficientes de fricción equivalentes a las mismas.
Para este caso se utilizó un coeficiente de fricción de C = 150.
65
3.18. Diseño de la red de distribución
La red de distribución es un sistema de tuberías unidas entre sí, que
conducen el agua desde el tanque de distribución hasta el consumidor y su
función sanitaria es brindar un servicio en forma continua, en cantidad suficiente
y desde luego con calidad aceptable, por lo que se debe tratar el agua antes de
entrar a la misma.
Para el diseño de la red será necesario considerar los siguientes criterios:
• El buen funcionamiento del acueducto se debe garantizar para el período
de diseño, de acuerdo con el máximo consumo horario.
• La distribución debe hacerse, mediante criterios que estén de acuerdo
con el consumo real de la comunidad.
• La red de distribución se debe dotar de accesorios y de obras de arte
necesarias, para garantizar el correcto funcionamiento del sistema de
acuerdo con las normas establecidas, para facilitar así su mantenimiento.
• De preferencia utilizar un sistema de circuito cerrado, para asegurar un
mejor funcionamiento del mismo.
Por la forma y principio hidráulico de diseño, las redes pueden ser:
3.18.1. Red ramificadora o abierta
Es la que se construye en forma de árbol, se recomienda cuando las
casas están dispersas. En este tipo de red los ramales principales se colocan
en las rutas de mayor importancia, de tal manera que alimenten a otros
secundarios.
66
Para este proyecto se utilizó el tipo de red abierta debido a la distribución
de las viviendas.
3.18.2. Red en forma de malla o de circuito cerrado
Es cuando las tuberías están en forma de circuitos cerrados
intercomunicados entre sí. Ésta técnicamente funciona mejor que la red
ramificada, ya que elimina los extremos muertos, permitiendo la circulación del
agua. En una red en forma de malla, la fórmula de Hazen & Williams, define la
pérdida de carga, la cual es verificada por el método de Hardy Cross;
considerándose balanceado cuando la corrección del caudal es menor del 1%
del caudal que entra.
3.18.3. Presiones y velocidades
Entre los límites recomendables para la presión y velocidad del líquido
dentro de la red de distribución, se tiene que la presión hidrostática no debe
sobrepasar los 60 m.c.a., en algunas situaciones podrá permitirse una presión
máxima de 70 m.c.a.
Ya que después de alcanzar una presión de 64 m.c.a. se corre el riesgo
de que fallen los empaques de los chorros. En cuanto a la presión
hidrodinámica en la red de distribución, debe mantenerse entre 40 y 10 m.c.a.;
aunque en muchas de las regiones donde se ubican las comunidades, la
topografía es irregular y se hace difícil mantener este rango, por lo que se
podría considerar en casos extremos una presión dinámica mínima de 6 m.c.a.
En cuanto a las velocidades en la red, se recomienda mantener como
máximo 3 m/sg. Y 0.60 m/sg como mínimo.
67
3.18.4. Cálculo de la red de distribución de agua potable Del diseño para la red de distribución de agua potable se presenta el
cálculo para el tramo de tubería entre las estaciones E – 9 y E – 9.2, que
corresponden al ramal 1.
Ejemplo de cálculo:
E – 9 CTo = 974.8
E – 9.2 CTf = 970.8
Diferencia de cotas = 4
Distancia horizontal = 70.52 mts.
Caudal de distribución = 1.163
Nùmero de viviendas entre E-9 y E-9.2 = 4
Nùmero total de conexiones = 45
Caudal de vivienda ( )sdeviviendaNo
QdistQviv.
. =
==.45/163.1
vivslQvivienda 0.026 l/s/viv.
Caudal del tramo E-9 a E-9.2 = 0.026*4 = 0.104
Para determinar el diámetro de la tubería en este tramo será necesario
considerar los siguientes aspectos, el flujo debe ingresar a la tubería domiciliar
de la última vivienda con una presión de 10 m.c.a., lo que permite tener una
pérdida de 4 m.c.a., entonces:
68
Hf = 4.00
Q = 0.104
Qinst.= 0.26
L = 70.52 mts.
C = 150
Al aplicar la fórmula de Hazen & Williams se obtiene:
87.4/185.1*
85.1**811141.1743∧⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡∧
∧=
CHfQLD
"7458.087.4/185.1150*00.4
85.126.*52.70*811141.1743. =∧⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
∧∧
=Dteor
Diámetro comercial = 3/4 “
Diámetro interno = 0.926
Al calcular Hf real con Q, L, C, y Diam. = 0.926 se obtiene:
3943.187.4926.850.1150
85.126.0*52.70*811141.1743=
∧∧∧
=Hfreal
Hf real= 1.3943 m.c.a.
Verificación de velocidad:
2*974.1
∧=
DQV
69
=∧
=2926.026.0*974.1V 0.60
0.60< 0.60 < 3 ok.
Resultados:
CTo = 974.8
CTf = 970.8
Cpo = 997.841
CPf = 996.446
Presión hidrodinámica = CPf – CTf
Presión hidrodinámica = 996.446 – 970.8 = 26.00 m.c.a.
Presión hidrostática = CPf- CTf
Presión hidrostática = 997.841 – 970.8 =27.04 m.c.a.
Los demás resultados están en el cuadro resumen del diseño hidráulico,
en la tabla VIII del apéndice.
3.19. Presupuesto
Para este proyecto se aplicaron los mismos criterios que en el
presupuesto del proyecto de drenaje sanitario.
70
Tabla V Resumen de presupuesto del proyecto red de distribución de agua potable
4ta. Avenida "A" y 2da calle. zona 4, San Juan Comalapa.
MATERIALES CANTIDAD UNIDAD C.UNITARIO(Q) TOTAL(Q) Tubo PVC de 1 1/2" c/160 psi 67 unidad 55,00 3.685,00
Tubo PVC de 1 1/4" c/160 psi 41 unidad 45,00 1.845,00
Tubo PVC de 3/4" c/250 psi 13 unidad 22,00 286,00
Tubo PVC de 1/2" c/315 psi 23 unidad 16,00 368,00
Codo PVC de 1 1/2" a 45 grad. 5 unidad 7,50 37,50
Codo PVC de 1 1/4" a 90 grad. 2 unidad 7,50 15,00
Codo PVC de 1/2" a 90 grad. 45 unidad 1,50 67,50
Tee PVC de 2" 1 unidad 15,00 15,00
Tee PVC de 1 1/2" 1 unidad 11,00 11,00
Tee PVC de 3/4" 4 unidad 3,50 14,00
Tee PVC de 1 1/2" 23 unidad 11,00 253,00
Tee PVC de 1 1/4" 18 unidad 9,00 162,00
Reductor PVC de 1 1/2" a 3/4" 1 unidad 8,00 8,00
Reductor PVC de 1 1/2" a 1 1/4" 1 unidad 8,00 8,00
Reductor PVC de 3/4" a 1/2" 4 unidad 2,00 8,00
Reductor PVC de 1 1/2" a 1/2" 23 unidad 6,00 138,00
Reductor PVC de 1 1/4" a 1/2" 18 unidad 5,50 99,00
Tapón hembra PVC 1/2" liso 45 unidad 1,80 81,00
Solvente PVC 3 galòn 105,00 315,00
Material de limpieza 5 libras 6,00 30,00
CAJA PARA VÀLVULAS 1
Ladrillo tayuyo 6.5*11*23 240 ladrillos 2,00 480,00
Hierro No.3 0,5 quintal 270,00 135,00
Cemento 5 sacos 40,00 200,00
Arena de río 0,5 M3 130,00 65,00
Piedrin 3/4 0,5 M3 170,00 85,00
Alambre de amarre 4 libras 4,00 16,00
COSTO TOTAL DE MATERIAL 8.427,00 MANO DE OBRA 8646,00
IMPREVISTOS 10% 1707,30
COSTO DIRECTO DEL PROYECTO 18.780,30 COSTO INDIRECTO DEL PROYECTO 40% 7512,12 COSTO TOTAL DEL PROYECTO 26.292,42
71
Continuación tabla V INTEGRACIÓN DE COSTOS MATERIALES Q 8.427,00 MANO DE OBRA Q 5.764,00 PRESTACIONES Q 2.882,00 COSTOS DIRECTOS Q 17.073,00
COSTOS INDIRECTOS 40% Q 6.829,20 IMPREVISTOS Q 2.390,22 TOTAL DE PROYECTO Q 26.292,42
73
CONCLUSIONES
1. La utilización de un sistema de alcantarillado, evita la transmisión de
enfermedades gastrointestinales, causadas por las aguas que fluyen a
flor de tierra; mejora el ornato y evita la ploriferación de insectos y la
contaminación del medio ambiente. El proyecto del sistema de
alcantarillado sanitario tendrá un sistema de tratamiento a base de fosa
séptica.
2. El proyecto de la red de distribución de agua potable está diseñado para
abastecer a 270 personas y que funcione por gravedad tomando en
cuenta la calidad y cantidad del agua, ya que sin la verificación de la
calidad del agua pondría en riesgo la vida de las personas. El proyecto
tendrá un sistema de desinfección a base de coloración, el cual ya existe,
para tener seguridad que el agua sea sanitariamente segura y aceptable
ante los sentidos.
3. Los proyectos antes mencionados son factibles en cuanto a la
construcción se refiere, ya que tomando en cuenta el presupuesto, los
costos son los más adecuados y reales puesto que fueron cotizados con
proveedores reconocidos.
4. Los presupuestos y cronogramas de ejecución son una referencia y no
se deben tomar como definitivos al momento de realizar la contratación
ya que estos, están sujetos a cambios principalmente por las
circunstancias económicas que existan al momento de construir.
75
RECOMENDACIONES A la municipalidad de San Juan Comalapa:
1 Seleccionar y capacitar al personal que se encargará de la operación y
mantenimiento del sistema de alcantarillado sanitario y fosas sépticas.
5. Realizar la construcción del drenaje sanitario, lo más pronto posible para
evitar toda clase de enfermedades.
6. Educar y conscientizar a la población respecto del buen uso que hay que
darle al sistema de drenaje sanitario y a la red de distribución de agua
potable para un mejor funcionamiento de los sistemas.
7. Aplicar un estricto control bacteriológico al sistema de agua potable. Por
lo que el fontanero deberá corroborar constantemente que el sistema de
cloración permanezca en óptimas condiciones y con la dosificación
adecuada.
8. Fomentar la participación de los usuarios en la construcción de los
proyectos, para que así se involucren dentro de los diferentes aspectos
que conforman los mismos y se facilite la operación y mantenimiento.
77
BIBLIOGRAFÍA
1. Lemus Cifuentes, Josué Edmundo. Diseño y planificación del sistema de abastecimiento de agua potable, para el caserío San Vicente y aldea La Puc, del municipio de Chicaman, departamento de El Quiche. Tesis Ing. Civil. Guatemala, Universidad de San Carlos de Guatemala. Facultad de ingeniería, 2003.
2. Aqueche Medrano, Denizard. Diseño del sistema de agua potable para
cuatro sectores del cantòn Chiquix, municipio de Nahualà, departamento de Sololá. Tesis Ing. Civil. Guatemala, Universidad de San Carlos de Guatemala. Facultad de ingeniería, 2002.
3. Orozco Hernández, Otto Nery. Diseño e la red de alcantarillado sanitario
para la aldea la Estancia de la Virgen, departamento de El Progreso. Guatemala, Universidad de San Carlos de Guatemala. Facultad de ingeniería, 1992.
4. Sandoval, Juan José. Estudio sobre el análisis y diseño de tanques
rectangulares enterrados y superficiales de concreto reforzado. Tesis Ing. Civil. Guatemala, Universidad de San Carlos de Guatemala. Facultad de ingeniería, 1981.
79
APÉNDICES
81
Tabla VI Parámetros de diseño red de distribución de agua potable
PARÁMETROS DE DISEÑO PARA EL SECTOR DE LA ZONA 4
1. sistema adoptado: gravedad
2. Tipo de conexión: Domiciliar
3. No. de conexiones: 45 viviendas
4. población actual: 270 habitantes.
5. Población futura: 503 habitantes.
6. Dotación: 100 lts/Hab/Dìa.
7. Factor hora máxima: 2.0
8. Consumo medio diario: 0.582 Lts/seg.
9. Consumo máximo horario (Qd): 1.16 Lts/seg.
10. Coeficiente C para tubería PVC: 150
11. Tasa de natalidad (r ) 3% anual
82
0.19
1
0.05
0.25
a 0
.40
L
deflector
ventilaciòn
NIVEL DE LIQUIDO0.191
FOSA DE UN COMPARTIMIENTO
0.19
1
0.05
0.25
a 0
.40
L
deflector
ventilaciòn
NIVEL DE LIQUIDO0.191
0.15
9
FOSA DE DOS COMPARTIMIENTO
0.15
9
2/3L 1/3L
FIGURA.1 Fosa sèptica de uno y dos compartimientos
70
Figura 4 Fosa séptica de uno y dos compartimientos
83
X
H
XX
X
X X X XY
L
Y Y
X
L
XX
X
X X X X
Y
L
Y Y
B5 B6 B6 B6 B5
B5B5B5 B6 B6 B6 B5
B4
B3
B2
B1
B4
B3
B2
B1
B7 B8 B9 B8 B7
B7 B8 B9 B8 B7
B7
B8
B8
B7B7
B8
B8
B7
X= H/4Y= (L-H)/3
FIGURA.2 Distribuciòn de bandas
Bandas en pared
Bandas en losa de fondo
71
Figura 5 Distribución de bandas
84
D
eA
DH
S (%
)D
S (%
) V
eloc
idad
es P
rof.
Poz
oAn
cho
Exc
.
PvPv
Inic
ioFi
nal
(m)
Terr
.A
AcA
FA
FA
Fpv
cTu
boV(
m/s
)Q
(L/s
)A
FA
FIn
icio
Fina
lin
icio
fin
al
Zanj
am
3
01
1001
998.
8836
.98
5.73
44
2444
4.14
4.04
0.20
0.36
66.
793.
2892
.67
0.00
217
0.00
388
0.68
0.8
999.
899
7.29
1.2
1.59
0.6
30.9
5
12
998.
8899
7.44
20.9
16.
892
636
654.
144.
040.
300.
536
6.89
3.30
93.3
50.
0032
30.
0056
90.
760.
9199
7.26
995.
821.
591.
620.
620
.14
23
997.
4499
3.02
58.8
57.
513
954
984.
144.
040.
450.
806
7.51
3.45
97.4
60.
0046
40.
0082
20.
891.
0799
5.79
991.
371.
651.
650.
658
.26
34
993.
0298
5.93
68.2
710
.36
413
7814
14.
144.
040.
651.
156
10.3
64.
0511
4.47
0.00
580.
0100
71.
111.
399
1.34
984.
271.
681.
660.
668
.41
45
985.
9398
1.26
51.7
39.
035
1810
819
54.
144.
040.
901.
596
9.03
3.78
106.
870.
0084
60.
0149
11.
161.
3698
4.24
979.
571.
691.
690.
652
.45
56
981.
2698
0.44
25.8
13.
181
1911
420
64.
144.
040.
951.
686
3.18
2.24
63.4
20.
0150
50.
0265
50.
820.
9797
9.54
978.
721.
721.
720.
626
.64
87
985.
9298
0.86
99.8
45.
0712
1272
130
4.14
4.04
0.60
1.06
65.
072.
8380
.08
0.00
753
0.01
327
0.84
198
4.7
979.
641.
21.
220.
672
.48
76
980.
8698
0.44
331.
272
1484
152
4.14
4.04
0.70
1.24
61.
271.
4240
.08
0.01
755
0.03
10.
540.
6597
9.61
979.
191.
251.
250.
624
.75
89
985.
9297
4.26
80.2
14.5
410
1060
108
3.92
3.76
0.48
0.82
614
.45
4.78
135.
190.
0035
20.
0060
81.
151.
3898
4.7
973.
1111
1.2
1.14
90.
656
.51
910
974.
2696
5.27
68.3
713
.15
515
9016
23.
923.
760.
711.
236
13.1
4.55
128.
720.
0055
50.
0095
81.
261.
5197
3.08
964.
1235
1.18
1.14
60.
647
.72
1011
965.
2796
3.28
60.9
23.
275
2012
021
63.
923.
760.
951.
646
3.15
2.23
63.1
20.
0150
80.
0260
50.
830.
9896
4.09
962.
171
1.18
1.10
90.
641
.83
1112
963.
2896
3.8
82.9
9-0
.63
727
162
292
3.92
3.76
1.29
2.22
61
1.26
35.5
60.
0361
30.
0625
0.61
0.72
962.
1496
1.31
011.
142.
490.
6597
.9
1213
963.
896
4.76
94.9
8-1
.01
1037
222
400
3.92
3.76
1.76
3.05
61
1.26
35.5
60.
0495
20.
0856
20.
660.
9396
1.28
960.
3302
2.52
4.43
0.75
247.
5
1314
964.
7696
3.46
84.9
81.
537
4426
447
63.
923.
762.
093.
626
1.00
1.26
35.5
60.
0588
90.
1018
90.
70.
8296
0.3
959.
4502
4.46
4.01
0.75
269.
9
1415
963.
4695
2.71
67.2
016
.00
549
294
530
3.92
3.76
2.33
4.03
611
.75
4.31
121.
910.
0191
30.
0331
1.71
2.02
959.
4295
1.52
44.
041.
186
0.65
114.
1
1516
952.
7194
5.77
81.1
28.
566
5533
059
43.
923.
762.
624.
526
8.75
3.72
105.
200.
0248
80.
0429
81.
591.
8795
1.49
944.
392
1.22
1.37
80.
663
.22
1918
956.
8395
5.65
61.9
81.
909
6438
469
23.
923.
763.
055.
276
1.90
1.73
49.0
20.
0621
40.
1074
60.
971.
1495
5.6
954.
431.
231.
220.
645
.56
1817
955.
6594
9.39
70.7
48.
8510
7444
479
93.
923.
763.
526.
086
8.85
3.74
105.
800.
0332
90.
0574
91.
732.
0495
4.4
948.
141.
251.
250.
653
.06
1716
949.
3994
5.77
89.8
24.
036
8048
086
43.
923.
763.
816.
586
4.03
2.53
71.3
90.
0533
30.
0921
31.
341.
5994
8.11
944.
491.
281.
280.
668
.98
1620
945.
7793
5.89
72.7
713
.58
686
516
929
3.92
3.76
4.09
7.07
613
.58
4.64
131.
060.
0312
30.
0539
62.
092.
4794
4.39
293
4.50
981.
378
1.38
0.6
60.2
1
2021
935.
8992
5.98
52.1
819
.00
692
552
994
3.92
3.76
4.38
7.57
619
.00
5.48
155.
020.
0282
50.
0488
12.
412.
8493
4.48
924.
5658
1.41
1.41
40.
644
.21
2122
925.
9891
6.73
53.2
517
.37
496
576
1037
3.92
3.76
4.57
7.89
617
.37
5.24
148.
220.
0308
30.
0532
62.
362.
7892
4.54
915.
2905
1.44
1.44
0.6
46
2223
916.
7390
9.28
64.4
711
.56
197
582
1048
3.92
3.76
4.62
7.98
611
.56
4.28
120.
920.
0381
80.
0659
82.
052.
4391
5.26
907.
8073
1.47
1.47
30.
656
.92
2324
909.
2890
2.68
79.5
38.
304
101
606
1091
3.92
3.76
4.81
8.31
68.
303.
6210
2.46
0.04
692
0.08
106
1.85
2.17
907.
7890
1.17
91.
51.
501
0.6
71.6
2425
902.
6889
6.75
72.2
28.
212
103
618
1113
3.92
3.76
4.90
8.47
68.
213.
6010
1.90
0.04
811
0.08
315
1.85
2.17
901.
1589
5.22
071.
531.
529
0.6
66.2
8
2526
896.
7589
0.2
59.2
311
.06
110
462
411
233.
923.
764.
958.
556
11.0
64.
1811
8.27
0.04
188
0.07
228
2.06
2.43
895.
119
888.
5682
1.63
11.
632
0.6
57.9
8
2627
890.
288
3.65
53.8
012
.17
110
563
011
343.
923.
765.
008.
646
12.1
74.
3912
4.07
0.04
029
0.06
966
2.13
2.52
888.
5488
1.99
251.
661.
657
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53.5
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Tabla VII Cálculo hidráulico drenaje sanitario
85
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M.
DIA
M.
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mts
mts
mts
mts
0
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3.36
150
1.16
315
.23
1 1/
21.
754
160
2.15
9410
0097
4.8
1000
997.
841
23.0
419
1
623
6.32
150
1.05
70.
710
.16
1 1/
2"1.
754
160
2.78
8397
4.8
964.
6999
7.84
199
5.05
330
.363
16
22
235.
6915
00.
468
0.62
1.73
1 1/
4"1.
532
160
2.00
3596
4.69
962.
9699
5.05
399
3.05
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1
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9.2
70.5
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00.
107
0.26
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4"0.
926
250
1.39
4397
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970.
899
7.84
199
6.44
625
.646
Tabla VII Cálculo hidráulico de red de distriución
86
Tabla IX Libreta topográfica drenaje sanitario, aldea Panabajal, planimetría LECTURA DE HILOS ESTACIÓN P.O AZIMUT DIST. H.INST. H.I HM HS
0 1 142º43'44" 36,98 1,295 0,216 0,40 0,588 1 2 175º20'27" 20,91 1,365 0,095 0,20 0,308 2 3 229º29'37" 58,85 1,38 0,21 0,50 0,802 3 4 236º27'03" 68,27 1,355 0,15 0,50 0,843 4 5 210º45'56" 51,73 1,37 0,24 0,50 0,762 5 6 219º21'32" 25,81 1,36 0,07 0,20 0,33 6 7 232º21'32" 33,00 1,315 0,035 0,20 0,365 7 8 223º46'20" 99,84 1,32 1,61 2,10 2,69 8 9 255º27'58" 80,2 1,33 1,535 1,94 2,35 9 10 261º05'34" 68,37 1,295 0,10 0,50 0,8 10 11 250º40'49" 60,92 1,29 0,10 0,40 0,705 11 12 239º27'49" 82,99 1,31 0,26 0,70 1,09 12 13 240º43'17" 94,98 1,31 0,15 0,60 1,045 13 14 244º09'14" 84,98 1,31 1,575 2,00 2,425 14 15 262º49'49" 67,20 1,46 0,16 0,50 0,845 15 16 265º01'48" 81,12 1,46 0,19 0,60 1,01 16 17 254º02'13" 89,82 1,47 0,25 0,70 1,15 17 18 184º48'06" 70,74 1,47 0,15 0,50 0,86 18 19 216º48'01" 61,98 1,44 0,29 0,60 0,91 16 20 164º03'18" 72,77 1,42 0,53 0,90 1,265 20 21 157º07'56" 52,18 1,33 1,88 2,15 2,42 21 22 170º49'31" 53,25 1,39 0,12 0,40 0,67 22 23 123º42'03" 64,47 1,33 0,05 0,40 0,71 23 24 168º02'19" 79,53 1,33 0,10 0,50 0,90 24 25 166º22'48" 72,22 1,36 0,24 0,60 0,97 25 26 147º48¡41" 59,23 1,33 0,10 0,40 0,70 26 27 131º07'19" 53,80 1,29 0,13 0,40 0,68
87
Continuación EST. V.A H.I V.I P.V COTA OBS. BM1 1,5 1001,5 1000 0+000 0,11 1001,39 E-O 0+020 1,747 999,75 0+036.96 0,53 999,41 2,625 998,88 E-1 0+057.79 0,741 998,18 1,968 997,44 E-2 0+077.79 2,347 995,83 0+097.79 1,012 995,33 3,858 994,32 0+116.79 0,177 993,2 2,315 993,02 E-3 0+136.79 0,335 991,11 2,43 990,77 0+156.79 0,17 989,06 2,219 188,89 0+176.79 2,165 986,9 0+186.24 0,32 986,25 3,13 985,93 E-4 0+206.24 0,02 983,84 2,428 983,82 0+226.24 1,809 982,03 0+237.97 1,14 982,4 2,58 981,26 E-5 0+257.97 1,893 980,51 0+263.89 1,035 981,48 1,96 980,44 E-6 0+283.89 1,031 980,44 0+296.89 2,54 983,41 0,614 980,86 E-7 0+316.89 2,89 985,47 0,828 982,58 0+336.89 1,639 983,83 0+356.89 2,29 987,14 0,623 984,85 0+376.89 1,622 985,52 0+396.89 0,1 986,02 1,225 985,92 E-8 0+416.89 0,1 984,23 1,887 984,13 0+436.89 0,3 181,64 2,892 981,34 0+456.89 0,049 978,23 3,465 978,18 0+476.89 3,67 974,56 0+478.43 0,572 974,83 3,97 974,26 E-9 0+498.43 0,084 971,14 3,773 971,06 0+518.43 0,03 968,18 2,994 968,15 0+538.43 2,276 965,9 0+546.91 0,145 965,42 2,915 965,27 E-10 0+566.91 1,19 964,23 0+586.91 1,775 963,65 0+606.96 2,145 963,28 E-11 0+626.96 2,3 963,12 0+646.96 2,27 963,15 0+666.96 2,07 963,35
88
Continuación 0+686.96 1,74 963,68 0+696.17 1,62 963,8 E-12 0+716.17 1,38 964,04 0+736.17 1,21 964,21 Continúa 0+756.17 1,01 964,41 0+776.17 0,73 964,69 0+785.26 0,66 964,76 E-13 0+805.26 0,48 964,94 0+825.26 0,23 965,19 0+845.26 0,505 965,71 0,22 965,2 0+865.26 1,703 964 0+870.59 0,325 963,79 2,248 963,46 E-14 0+890.59 0,134 960,93 2,99 960,8 0+910.59 0,13 957,62 3,44 957,49 0+930.59 0,322 954,36 3,589 954,04 0+938.51 0,199 952,91 1,647 952,71 E-15 0+958.51 0,103 950,04 2,97 949,94 0+978.51 2,205 947,84 0+998.51 0,368 947 3,41 946,63 1+018.51 1,23 945,77 1+019.77 1,235 945,77 E-16 1+039.77 1,005 946 1+059.77 2,905 949,36 0,545 946,45 1+079.77 2,136 947,22 1+099.77 1,715 950,23 0,843 948,52 1+110.24 2,414 951,81 0,838 949,39 E-17 1+130.24 2,428 953,61 0,63 951,18 1+150.24 3,31 956,1 0,818 952,79 1+170.24 1,306 954,79 1+180.44 2,408 958,06 0,45 955,65 E-18 1+200.44 1,413 956,65 1+220.44 1,06 957 1+240.44 1,23 956,83 1+242.69 1,23 956,83 E-19 1+019.77 0,658 946,43 945,77 E-16 1+262.69 0,13 944,4 2,16 944,27 1+282.69 0,438 941,62 3,222 941,18 1+302.69 0,598 938,69 3,53 938,09 1+322.69 0,2 9836,09 2,8 935,89 E-20 1+336.19 0,185 932,44 3,84 932,25 1+356.19 0,375 928,82 4 928,44
89
Continuación 1+376.19 0,14 926,12 2,842 925,98 E-21 1+390.69 0,185 922,44 3,87 922,25 1+410.69 0,59 919,39 3,635 918,8 1+430.69 0,215 916,95 2,662 916,73 E-22 1+444.29 0,168 914,45 2,672 914,28 1+464.29 0,5 912,52 2,431 912,02 1+484.29 0,081 909,36 3,245 909,28 E-23 1+504.44 0,02 906,81 2,57 906,79 1+524.44 1,778 905,03 1+544.44 0,125 903,92 3,025 903,79 1+564.44 1,24 902,68 E-24 1+584.74 0,168 901,51 2,585 901,34 1+604.74 1,672 899,84 1+624.74 0,65 898,7 3,465 898,05 1+644.74 1,955 896,75 E-25 1+657.20 0,24 894,97 3,97 894,73 1+677.20 0,552 893,14 2,382 892,59 1+697.20 0,34 890,54 2,942 890,2 E-26 1+717.12 0,42 888,1 2,865 887,68 1+737.12 0,668 885,83 2,94 885,16 1+757.12 2,185 883,65 E-27
90
Tabla X Libreta topográfica de la red de distribución de agua potable. EST. P.O AZIMUT DEFLEXIóN ANG. VERTICAL LECT. HILOS ALT.INST. DIST. HORIZONTAL OBSERV.
0,57 0 1 149°26´36" 99° 26´41" 0,5 1,385 12,65 0,44 1,13 1 2 23°12´20" D 260° 42´27" 1 1,34 25,32 0,87 0,37 2 3 48°15´19" I 99° 24´20" 0,25 1,53 23,36 0,13 1,37 3 4 02°23´59" D 264°26´05" 1,3 1,475 13,87 1,23 0,64 4 5 02°36´52" D 106° 45´47" 0,5 1,47 27,07 0,37 0,49 5 6 36°38´01" D 257° 01´31" 0,4 1,51 19,07 0,31 0,48 6 7 03°38´26" D 104° 02´58" 0,4 1,46 14,11 0,33 0,66 7 8 27°39´36" D 247° 46´26" 0,6 1,51 10,28 0,54 0,24 8 9 48°32´57" I 102° 23´05" 0,2 1,53 7,63 0,16 0,75 9 9,1 64 43`45" I 94° 42´47" 0,6 1,5 30,79 0,44 0,8
9,1 9,2 94 40`49" 0,6 1,49 39,73 0,4 0,25 9 10 03°42´01" D 260° 49´45" 0,2 1,5 9,74 0,15 0,57
10 11 07°18´35" I 88° 00´56" 0,35 1,5 44,95 0,12 0,59
11 12 00°41´41" I 267° 03´07" 0,35 1,485 46,87 0,12 2,01
12 13 07°15´10" D 86° 26´00" 1,85 1,5 32,87
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13 14 02°35´28" I 252° 08" 26" 0,25 1,54 21,74 0,13 0,65
14 15 07°59´48" I 96° 45´58" 0,4 1,55 49,3 0,15 0,46
15 16 11°13´43" D 266° 01´11" 0,3 1,47 30,85 0,15 0,7
16 17 61°22´13" D 89° 23´26" 0,5 1,435 40 0,3 0,71
17 18 13°02´42" D 266° 47´51" 0,5 1,47 41,87 0,29 0,61
18 19 38°59´28" D 90° 22´55" 0,4 1,5 42 0,19 0,6
19 20 02°20´29" D 267° 01´53" 0,4 1,425 39,89 0,2 0,62
20 21 05°36´41" D 90° 27´40" 0,4 1,435 44 0,18 0,44
21 22 00°17´19" I 267° 05´59" 0,3 1,41 27,93 0,16
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Tabla XI. Cronograma de ejecuciòn
80
Tabla XI Cronograma de ejecución
93
Tabla XII Cuadro resumen del diseño estructural de la fosa séptica
Ancho banda
X (m) W (t/m) MF (t-m) M+ corregido
Inflexiòn Vu (t) As Banda
SL SC SL SC SL SC SL SC SL SC SL SC SL SC 3.00B1 0.5 0.5 0.9 0.8 2.5 2.5 0.65 0.356 0.16 0.12 0.20 ---- 2.00 1.50 3.68B2 0.5 0.5 1.20 1.20 2.25 2.25 3.30 1.9 1.37 0.46 0.50 --- 3.05 3.00 2.00B3 0.5 0.5 1.00 1.10 2.32 2.32 4.00 2.30 2.30 0.14 1.90 --- 3.10 2.50 2.50B4 0.5 0.5 1.15 1.15 2.58 2.45 1.05 1.40 --- ---- --- ---- 2.52 3.3 4.00B5 0.5 0.5 1.18 1.18 3.00 2.90 3.90 5.12 ---- ---- 1.25 ---- 3.00 3.20 5.60B6 0.33 2.03 1.43 1.43 3.00 3.00 5.00 6.00 0.14 0.14 1.43 --- 3.00 3.2 9.4 B7 0.5 2.03 1.50 1.00 0.67 0.90 1.12 2.00 2.10 2.00 ---- ---- 1.00 1.50 7.00B8 2.03 2.03 1.00 1.10 0.67 0.90 2.00 2.10 1.50 2.00 ---- ---- 2.00 2.10 6.98B9 0.33 2.03 1.00 1.00 0.68 0.70 -2 2.1 1.50 2.00 --- --- 2.00 2.10 8.12
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