Rodriguez Dominguez Edgar Noel 44767

INSTITUTO TECNOLGICO DE LA CONSTRUCCIN A.C.

CMARA MEXICANA DE LA INDUSTRIA

DE LA CONSTRUCCIN

"PROYECTO: SUMINISTRO DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO PARA LA REUBICACIN DEL POBLADO DE

DOLORES, MUNICIPIO DE MADERA, CHIHUAHUA."

T E S I S QUE PARA OBTENER EL TITULO DE

LICENCIADO EN INGENIERA DE CONSTRUCCIN

P R E S E N T A :

EDGAR NOEL RODRGUEZ DOMNGUEZ

ASESOR

ING. RAFAEL GARCA PREZ

ESTUDIOS CON RECONOCIMIENTOS DE VALIDEZ OFICIAL POR LA SECRETARA DE EDUCACIN PBLICA, CONFORME AL ACUERDO No. 952359 DE FECHA 15 DE NOVIEMBRE DE 1995.

SEPTIEMBRE 2008

Agradecimientos

AGRADECIMIENTOS

Primero que nada quiero agradecer a Dios, a mi Familia y a la Vida por estar en este momento tan significativo en mi vida, ya que emprender un nuevo camino, que ser de suma importancia para mi vida ahora en adelante.

Agradezco y dedico esta tesis a mis padres; a ti mam por estar siempre en los momentos en que lo he necesitado, por darme tu apoyo y confianza; a ti pap por estar en esta etapa tan importante para m, por darme tus consejos y por todas aquellas oportunidades que me has brindado durante mi vida. Gracias a los dos por ser unos los Mejores y Grandes Padres.

A mis abuelitos por estar siempre conmigo, por todos aquellos momentos que hemos convivido y por toda la confianza y apoyo que me han dado en todo este tiempo. Gracias abuelitos, son nicos.

A mi familia por estar siempre conmigo, por darme confianza para poder realizar mis cosas y por todo su apoyo que me han dado. Gracias ta Juanita, ta Lupe, to Teo, a mis dems tos y a todos mis primos y sobrinos.

A mi novia por estar siempre conmigo, por estar en las buenas y en las malas, por apoyarme en los momentos en que lo he necesitado y por darme esa confianza incondicional. Gracias amor.

Agradezco a mi asesor de tesis, por apoyarme en un momento tan difcil para poder realizar esta tesis, gracias por brindarme sus conocimientos y sus consejos. Gracias Ingeniero Rafael.

Por ltimo agradezco al Sr. Jos Luis Caldern por brindarnos su apoyo total y su confianza durante mi estancia en el D.F. gracias por todo y por sus consejos.

H

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ndice General

NDICE GENERAL

1. INTRODUCCIN 1

2. MARCO TERICO: GENERALIDADES 4 2.1 LOCALIZACIN GEOGRFICA 2.2 ASPECTOS GENERALES DE LA POBLACIN 2.3 CONSTITUCIN Y AUTORIDADES CIVILES 2.4 TOPOGRAFA 2.5 HIDROGRAFA 2.6 GEOLOGA E HIDROLOGA 2.7 VAS DE COMUNICACIN 2.8 FUENTES DE RIQUEZA 2.9 CLIMATOLOGA 2.10SERVICIOS PBLICOS ACTUALES 2.11CONDICIONES SANITARIAS 2.12FUENTES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE 2.13CENSO DE POBLACIN ACTUAL

3. ESTUDIOS 20 3.1 GENERALES

3.1.1 TOPOGRAFA DE LA POBLACIN 3.1.2 PERIODO ECONMICO 3.1.3 POBLACIN DE PROYECTO

3.2 AGUA POTABLE 3.2.1 DOTACIN, VARIACIN DE CONSUMOS, DEMANDA HORARIA Y GASTOS 3.2.2 ANLISIS Y ELECCIN DE LA FUENTE DE ABASTECIMIENTO 3.2.3 TANQUE DE REGULACIN

3.3 ALCANTARILLADO 3.3.1 AGUAS NEGRAS, DOMSTICOS E INDUSTRIALES, AGUAS DE LLUVIA Y DE

INTEGRACIN 3.3.2 ELIMINACIN Y DISPOSICIN DE LAS AGUAS NEGRAS Y DE LLUVIA 3.3.3 SISTEMA ELEGIDO 3.3.4 APORTACIONES Y GASTOS 3.3.5 SELECCIN DEL SITIO PARA EL EFIVENTE

3.4 TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES 3.4.1 ETAPAS DEL PROCESO DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 3.4.2 SELECCIN DEL SITIO PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO

Instituto Tecnolgico de la Construccin A.C.

ndice General

4. DESARROLLO DE PROYECTO 36 4.1 AGUA POTABLE

4.1.1 LINEAS DE CONDUCCIN Y CAPACIDAD DEL TANQUE DE REGULACIN 4.1.2 CALCULO DE LA RED DE DISTRIBUCIN

4.2 ALCANTARILLADO 4.2.1 CALCULO DE LAS REDES

4.2.1.1 RED DE ALCANTARILLADO SANITARIO 4.2.1.2 RED DE ALCANTARILLADO PLUVIAL

4.3 TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES 4.3.1 ETAPAS RECOMENDADAS PARA ESTE PROYECTO

5. PRESUPUESTO 63 5.1 ETAPA I 5.2 ETAPA II

6. CONCLUSIONES 71

7. BIBLIOGRAFA 72

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Introduccin

CAPITULO UNO

1. INTRODUCCIN

Una poblacin se abastece de agua con varios propsitos; para beber y cocinar, para bao, lavado de ropa y utensilios, para los sistemas de calefaccin acondicionamiento de aire, para riego de prados y jardines, para ornato en fuentes y cascadas, para fines industriales, para eliminar los desechos industriales y domsticos, para la proteccin de la vida y la propiedad usndola contra el fuego y para muchos otros usos.

Las etapas que consta un sistema hidrulico urbano son:

/. SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE Y SU APROVECHAMIENTO. 1. Fuentes de Abastecimiento 2. Captacin de Agua 3. Conduccin hasta su tratamiento 4. Tratamiento Potabilizador 5. Almacenamiento y Regularizacin del Agua Potable 6. Conduccin para la Distribucin del Agua Potable

//. SISTEMA DE ALCANTARILLADO Y SANEAMIENTO. 1. Eliminacin de las aguas servidas residuales 2. Conduccin a planta de tratamiento de agua residual 3. Conduccin para su aprovechamiento o disposicin

Un buen servicio de agua potable debe suministrar agua de buena calidad, en cantidad suficiente, a la presin necesaria, a toda hora y en todos los puntos de la poblacin.

Para estos fines se llevan a cabo actividades que norman el criterio del ingeniero con relacin al medio en que va a operar. Estas actividades se resumen en el siguiente cuadro:

Introduccin

PRELIMINARES

ACTIVIDADES

ESTUDIOS DE CAMPO

Categora poltica.- Datos histricos. Coordenadas geogrficas.- Ubicacin. Estudio socioeconmico. Estudio de factibilidad.

Geohidrolgicos.- Topogrficos. Climatolgicos. Aforos y toma de muestras de agua. Reconocimiento sanitario Sondeos. Caractersticas de la energa elctrica. Punto de toma de corriente. Estudio de resistividad. Zonas de crecimiento futuro. Materiales y mano de obra disponible. Obtencin del plano predial. De pavimentos De instalaciones de agua potable si hay. De instalaciones elctricas, telefnicas, de gas. Topogrficas. Etc.

DE LABORATORIO

DE OFICINA

ACTIVIDADES

ELABORACIN DEL PROYECTO

Anlisis de muestra de agua.

Periodo econmico. Estudio de dotacin. Estudio demogrfico. Poblacin de proyecto. Eleccin de la fuente de abastecimiento. Eleccin del tipo de tubera. Datos de proyecto.

Obra de captacin.- Lnea de conduccin. Obra de regulacin o de almacenamiento. Lnea de alimentacin.- Red de distribucin. Potabilizacin. Equipos e instalaciones electromecnicas. Tomas domiciliarias. Hidrantes contra incendios. Especificaciones. Memoria descriptiva del proyecto. Presupuesto y financiamientos.

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Introduccin

En los problemas de eliminacin de aguas servidas de una localidad, el ingeniero se enfrenta a los estudios preliminares respectivos y desde all, con la dificultad de elegir el sistema de alcantarillado ms conveniente.

Se entiende por alcantarillado a una red de conductos, generalmente subterrneos, extendida en toda la localidad y a travs de los cuales se evacan las aguas sucias en forma rpida y segura para llevarla a un lugar llamado de vertido, donde no causan dao ni molestia, para su tratamiento o eliminacin.

Un alcantarillado puede considerarse como el medio ms apropiado y eficaz para la eliminacin de las aguas sucias, de tal manera que cuando se trata de efectuar una labor de saneamiento relacionada con estos desechos, siempre se piensa en una red de alcantarillado.

Solamente en el caso de un pequeo poblado rural, donde la estructuras fsica del mismo, por el reducido nmero de habitantes, por resultar demasiado costosa una red de esta naturaleza y no poder asegurarse un funcionamiento eficiente, por disfrutarse de un ambiente natural de franco poder auto depurador, etc., resultan ms viables y adecuadas, aunque de menor eficiencia, construcciones y dispositivos individuales o aislados que se denominan de concentracin. Pero como se debe de cuidar el Medio Ambiente se propone el Sistema de Agua Potable y Saneamiento.

El clculo y proyecto de estas requiere el estudio de tres puntos bsicos:

1. Lugar de vertido o "desfogue" para su eliminacin 2. Eleccin del sistema de alcantarillado 3. Tratamiento de las aguas negras

Resueltos estos puntos, puede decirse que la elaboracin del proyecto se reduce a trabajos mecnicos de clculo principalmente, basados sobre los datos, informacin y dems obtenidos en los trabajos preliminares y en los estudios hechos en el lugar.

Marco Terico

CAPITULO DOS

2. MARCO TERICO

2.1 LOCALIZACIN GEOGRFICA

El poblado de Dolores, est situado en el Estado de Chihuahua, donde su ubicacin geogrfica es la siguiente: se encuentra situado en la Provincia Sierra Madre Occidental y en la Subprovincia Sierras y Caadas del Norte, dentro del municipio de Madera, al norte se encuentra la Ciudad de Madera y al sur Yepachi. Cuenta con una altitud de 1 800 m.

Instituto Tecnolgico de la Construccin A.C. j 4

Marco Terico

2.2 ASPECTOS GENERALES DE LA POBLACIN

Actualmente la localidad cuenta 272 habitantes. Se encontraban en la parte alta del poblado Mineral Dolores, que cuenta con una altitud de 1 480 m; no contaban con ningn servicio pblico. A raz de que el grupo de MineFinders, empresa dedicada a la explotacin de minerales como el oro y la plata, el poblado de Mineral de Dolores ser reubicado en las cercanas del ranchero Arroyo Amplio, (a unos 20 min del poblado de Mineral de Dolores) donde se encuentran a una altitud de 1 800 m, donde de igual manera como sern construidas las casas, para su reubicacin, sern construidos todos los servicios pblicos, tales como: presidencia, escuela primaria, kinder, iglesia, clnica y plaza cvica. De tal manera que tanto como los servicios pblicos y las casas tendrn todos los servicios como son: energa elctrica, telefona, servicio de agua y alcantarillado.

2.3 CONSTITUCIN Y AUTORIDADES CIVILES

El poblado de Dolores actualmente no cuenta con una autoridad civil, aunque se espera, en cuanto terminen la reubicacin del poblado, se espere tener un agente municipal regido bajo las leyes municipales de Madera y as mismo de las leyes del Estado de Chihuahua, para as estar legalmente constituidos baja las leyes mexicanas.

2.4 TOPOGRAFA

En esta parte del Estado de Chihuahua, se comprende en la Subprovincia de Sierras y Caadas del Norte, donde comprende el extremo noreste de la provincia Sierra Madre Occidental, tiene una orientacin aproximada norte-sur y se extiende de unos 20 Km al oriente de Agua Prieta en Sonora y la Sierra de San Luis en Chihuahua, hasta la altura de Rosario y San Juanito, en los mismos estados. En el occidente, sus cimas tienen ms de 1 000 msnm y en el oriente, mas de 2 000 m; la mxima altitud, 2 700 m, se localiza hacia el norte en el cerro San Jos situado al suroeste de la localidad San Pedro de la Pradera. Los ros corren por profundas caadas, hacia el sur, de tal forma que renen sus corrientes en el rio Aros, afluente del ro Bavispe y, por tanto, del ro Yaqui.

Est constituida por sierras en las que dominan las rocas volcnicas acidas, entre las que hay grandes franjas baslticas burdamente orientadas norte-sur. La morfologa es de sierra de laderas escarpadas, clasificada fisiogrficamente como sierra alta con caadas, nico sistema de topoformas en la entidad conformado por las sierras San Luis, Hachita Hueca y la Brea, entre otras.

tu


Marco Terico

MAPA FISIOGRAFICO

PROVINCIASERRA MADRE OCCIOetTAL

SUSHUVKQA S1ERWS 1CAAMS ^ H ^ ^ H DEL NORTE

SIMBOLOGIA

PROVINCIA SIERRAS Y LLANURAS DEL NORTE

SUBPHOVWOA LLANURAS V MECANOS CL NORI6

MfTE OE SUBMOVKCIA

SUBUWVt iaA S< ERRAS Y LLANURAS TARAHUMARAS

SUBtTOVWdA SIERRAS PlfOADAS DEL NORTE

SUWROVwaAORAN MESETAY CAONES CWHUAHUEMSES

SUSPROVHaA DEL X S N OE IMMMl

SUBPROVWaASIERRAS YLLANURAS JEDLRAHOO

s u e c R O v n a A L L A N U R A S Y SCRRAS VOLCAMCAS

ESCALA ORAfCA

SU6PR0V1NCIAGRAN S E T A Y CAONES OURANGUENSES

LfclfTEDPROVWGIA


Marco Terico

2.5 HIDROGRAFA

La hidrografa de esta zona se comprende por las siguientes corrientes: Sirupa, Tutuaca y Rio Chico, afluentes del Ro Aros; Chuhuichupa, tributario del Rio Bavispe; y San Pedro y Piedras Verdes, que se origina en esta Subprovincia y fluyen hacia las Llanuras y Mdanos del Norte.

2.6 GEOLOGA E HIDROLOGA

La geologa de este poblado se encuentra dentro de la Regin Minera Dolores, en la que est enclavada en la porcin noroeste de la entidad, en la provincia fisiogrfica Sierra Madre Occidental. Los yacimientos que se presentan en esta regin son de origen hidrotermal de baja temperatura, la mayora de las estructuras estn emplazadas en una unidad andestica, teniendo en menor proporcin cuerpos de reemplazamiento en las calizas. Las estructuras son vetiformes con rumbos preferenciales noroeste-sureste; las sustancias beneficiadas son principalmente oro y plata.

La hidrologa de esta zona est comprendida por la regin de la Cuenca Rio Yaqui, que se distribuye entre los estados de Sonora y Chihuahua y una parte de la Unin Americana. En Chihuahua engloba una superficie equivalente a 7.37% de su territorio, esta porcin de la cuenca limita al norte con la cuenca Rio Casas Grandes; al este con las Cuencas Rio Santa Mara y Laguna Bustillos y de los Mexicanos, pertenecientes todas a la Regin Hidrolgica Cuencas Cerradas del Norte (Casas Grandes); al sureste con la cuenca Rio Conchos-Presa La Boquilla de la Regin Hidrolgica Bravo-Conchos; al sur con la cuenca Rio Fuerte de la Regin Hidrolgica Sinaloa; al suroeste con la cuenca Rio Mayo de la Regin Hidrolgica Sonora Sur; al oeste con el estado de Sonora.

La precipitacin media anual es de 706.91 mm y posee una pendiente general que vara de alta a media. Las corrientes ms importantes para esta parte de la cuenca son ros Papigochic, Tomochi y Tutuaca. Aqu se encuentra una cascada en un lugar denominado la Cueva Grande, municipio de Madera. Las principales obras hidrulicas son las presas Abraham Gonzlez (70.67 Mm3) sobre el ro Papigochic y de menor capacidad pero de importancia es Independencia (4.56 Mm3), instalada en el Arroyo Nuevo Madera. El Distrito de Riego 083, Papigochic, se localiza en la parte alta de esta cuenca; aprovecha el caudal del ro del mismo nombre por medio de la presa Abraham Gonzlez (Miaca) y las derivadores Guadalupe y Tejolocachic, cuenta con una superficie de riego de 5 500 ha.

Los usos principales que se destina el agua superficial son agrcolas, pecuarios, industriales y domestico. La disponibilidad del agua en esta porcin de la cuenca es del orden de 1 399.13 Mm3, derivados a partir de un volumen medio anual precipitado de 10 599.44 Mm3 y un coeficiente de escurrimiento obtenido de 13.2%


ES

Marco Terico

MAPA GEOLGICO

S6MJPW*ICO + SmULOA

CENOZOICO SUEi.0

caoxmo mimmmmm

SMBOLOGA

MESOZOICO GNEA INTRUSIVA

MESOZOICO METAM3RFICA

CENOZOICO GNEAEXTRUBW

ME SOZOICO SEDIMEHMRIA

PALEOZOICO SEDIMEN TARA

ESC/HACMFICA

instituto Tecnolgico de la Construccin A.C. ] 8

Marco Terico

MAPA HIDROLGICO

SIMBOLOGA R H 9

I REGIN HIDROLGICA SONORA SUR A CUENCA RIO MAYO B CUENCA RlO YAQUI

RH10 I RtGlON HIDROLGICA 5INALOA C CUENCA RIO CULIACN E CUENCA RIO SINALOA G CUENCA RIO FUERTE

RH24 | RtGlON HIDROLGICA ORATO-CONCKOS H CUENCA RlO BRAVO-OJINAGA I CUENCA RIO BRA\O-C0 JUAREZ J CUENCA RlOCOfiaiOS-OjINAGA K CUENCA RIO CONCHOS-PRESA EL GRANERO L CUENCA RlOCONCHO&PRESALABOOUlLLA

M CUENCA RIO R-ORIOO N CUENCA RIO SAN PEDRO

R H 3 4 | REGIN HIDROLGICA CUENCAS CERRADAS DEL NORTE (CASAS GRANDES)

A CUENCA ARROYO EL CARRIZO YOTOOS B CUENCA RlO DEL CARMEN C CUENCA RlO SANTAMARA O CUENCA RlO CASAS GRANDES E CUENCA IAGUNABUST1LLOS Y DE LOS MEXICANOS

R H 3 5 ] REOtHHDROLGICAMAPW) C CUENCA LAGUNA DEL G U A J E L I P A N E S D CUENCA POLVORiaOS-ARROYO EL MARQUS E CUENCA EL LLANO-LAGUNA DEL MILAGRO F CUENCA ARROYO LA INDIALAGUNAPLOIlMS

^ UMITE DE REGIN HIDROLGICA - - LIMITE DE CUENCA HDROLGICA

tSOLAGRARCA


Marco Terico

2.7 VAS DE COMUNICACIN

El poblado de Dolores se localiza en la parte noroeste del municipio de Madera, a una distancia de 100 Km de Yepachi por la parte sur, viniendo sobre la carretera federal Hermosillo-Chihuahua; y a unos 80 Km de Madera por la parte norte del poblado. Los tipos de accesos para comunicarse con el poblado de Dolores son de tipo de terraceras.

MAPA DE VAS DE COMUNICACIN


Marco Terico

2.8 FUENTES DE RIQUEZA

Dentro de las fuentes de riqueza que podemos mencionar dentro de esta zona, mencionares que su vegetacin corresponde a la de Bosques, que es una vegetacin arbrea que crece en la mayor parte de las zonas montaosas del pas, sobre todo en las regiones templadas, semiclidas y semifras, con diferentes grados de humedad, est formada, de manera general, por coniferas y latifoliadas, las cuales formas masa arboladas que por lo comn poseen poca variacin de especies; en Chihuahua, cubren las partes altas de las montaas, sobre todo de la Sierra Madre Occidental. Respecto a su composicin, existen variantes que van desde los bosques puros de pino, de encino, bosques mixtos donde estos se mezclan, adems del bosque bajo-abierto, y bosque de tscate; en conjunto, cubren 29% de la superficie estatal. Pero su principal fuente de riqueza de esta zona es la explotacin de los minerales, tales como el oro y la plata, ya antes mencionado, que con esta explotacin da lugar a una muy buena fuente de trabajo para los habitantes de este poblado y un mayor ingreso econmico.

2.9 CLIMATOLOGA

En esta zona los climas se caracterizan por presentar temperaturas medias anuales entre 12.0 y 18.0C y medias mensuales para el mes ms fri, entre -3.0 y 18.0C. la humedad es mayor que en el caso de los climas del grupo de los secos, pues la precipitacin total anual va de 500 mm en la zona de contacto con dichos climas, a 1 200 mm en las cercanas a los climas semiclidas y clidos en el costado occidental y suroccidental. Abarcan alrededor de 12.87% de la superficie estatal; de acuerdo con el rgimen de lluvias y el grado de humedad se encuentran; templado subhmedo con lluvias en verano, de humedad media, templado subhmedo con lluvias en verano, de mayor humedad; y templado subhmedo con lluvias en verano, de menor humedad.

Templado Subhmedo con Lluvias en Verano, de Humedad Media

La temperatura media anual de este clima varia de 12.0 a 18.0 0 C y la precipitacin total anual va de 500 a 1 000 mm. Comprende 5.02% de la superficie estatal, en los terrenos localizados: de Tomochi a Arisiachi y al suroeste de Matachi, al noroeste y suroeste de Estacin Terreno, al sur de Siquirichi, del oeste de Gumisachi en San Rafael, Maguarichi, Uruachi y Canelas, en las sierras Calabazas y Milpillas, al sureste de la sierra El Nido, al oeste de Bellavista, al suroeste de Temoris, al sureste de Guachochu, este de El Vergel, en las proximidades de San Rafael de Agostadero y de Pinarejo, y de Bermdez a Las Moras. El pilar. Cerro Santa Brigada, Yepachi, Agua Caliente, Cinco Nombres y Huepoca. La lluvia invernal en estas zonas representa entre 5.0 y 10.2% de la precipitacin total anual, excepto en la ltima, donde es mayor de 10.2%. en esta la temperatura media anual es de 15.7C en la estacin meteorolgica Guapoca (08-143) y de 17.6C en la de Mineral de Dolores (08-023); en ese mismo orden, la temperatura media mensual con el valor ms alto corresponde a julio con 23.4C y junio con 24.6C; la temperatura media mensual con el valor ms bajo pertenece a enero con 8.1 y 9.9C, por lo cual la oscilacin media anual es de 15.3 y 14.7C, respectivamente. La precipitacin total anual en la primera estacin suma 704.6 mm, el

Instituto Tecnolgico de la Construccin A.C. I 11

i2

Marco Terico

mes ms lluvioso es julio con 165.8 mm y el mes ms seco, abril con 8.9 mm; en la segunda, los valores respectivos de precipitacin son: 862.4, 232.2 y 8.1 mm, este ltimo en mayo.

La humedad es mayor que en los climas muy secos, secos y semisecos, debido a que la precipitacin es ms alta, lo que ha dado lugar, junto con la temperatura, al desarrollo de especies arbreas de hojas flexibles o rgidas que constituyen los bosques de pino-encino, encino-pino, encino y pino; algunas de esas especies pierden sus hojas durante los meses del invierno; los meses en que la humedad es suficiente para el crecimiento de las plantas en general son nueve, esto se puede observar en la grfica correspondiente a la estacin Mineral de Dolores, en donde la precipitacin de octubre apenas excede al doble de la temperatura en dos decimas de mm. Respecto a la agricultura de temporal, aprovechando la precipitacin se puede implantar un ciclo agrcola en la temporada lluviosa, pero aun as se requiere riego de auxilio; por otra parte, las condiciones del relieve son algo restrictivas.

La estacin con mayor periodo de registro es la de Mineral de Dolores, sus datos de temperatura y precipitacin, en ambos casos mensuales, se muestran en el climograma siguiente; en la tabla de datos se presentan tambin la temperatura media anual y la precipitacin total anual, con base en los valores mensuales y anual de este ultimo elementos, se obtuvo para la estacin un porcentaje de lluvia de 17.55

Instituto Tecnolgico de la Construccin A.C. 12

Marco Terico

MAPA CLIMATOLGICO

S I M B O L O G i A

SOBGUPO DE CLIkMS CAUCX3S

SUBGRUPO DE CLIMCS StMICALIDOS

SUBGRUPO 0 6 CUMAS rEMPLADOS

SUBGRUPO DE CUMAS SEMIFRlOS

TIPOS DE CLIMA SEMISECOS

TIPOS DE CLIMA SECOS

TIPOS DE CLIMA MUY SECOS ESCALAGRAFIC*

KILMETROS


Marco Terico

MAPA DE TEMPERATURAS

EST U S MOOS se MMMCA

SMBOLOGlA

MENOR DE 10-C OE 22' A 26*C

DE 10' A 14X

DE 14- A 18-C ESCALA ORAflCA

DE 18* A 22-0


Marco Terico

MAPA DE PRECIPITACIONES ANUAL

SMBOLOGlA

DE 100 A 200 mm

DE 200 A 300 mm

DE 300 A 400 mm

DE 500 A 600 mm

D 600 A 700 mm

D 700 A 800 mm

DE 1000 A 1200 mm

ESCALA ORAnCA

DE 400 A 500 nrn DE 800 A 1000 mm

Instituto Tecnolgico de la Construccin A.C. } 15

Marco Terico

2.10 SERVICIOS PBLICOS ACTUALES

Como se trata de la reubicacin de la poblacin en un nuevo sitio, se proyecto para que este poblado cuente con todos los servicios necesarios que se requiere para un buen funcionamiento.

2.11 CONDICIONES SANITARIAS

La importancia que tiene un reconocimiento sanitario de las fuentes de agua no debe menospreciarse. En I caso de un nuevo sistema de abastecimiento, como es el caso de este proyecto, el reconocimiento sanitario debe realizarse conjuntamente con la recoleccin de los datos iniciales desde el punto de vista de la ingeniera, cubriendo la explotacin de una fuente dada y su capacidad para satisfacer las necesidades presentes y futuras. El reconocimiento sanitario debe incluir la localizacin de cualquier riesgo contra la salud y la evaluacin de su importancia presente y futura.

La informacin proporcionada por el reconocimiento sanitario es esencial para una completa interpretacin de los datos bacteriolgicos y, frecuentemente, de los qumicos. Dicha informacin debe siempre formar parte de los informes de laboratorio. Las guas que a continuacin se mencionan cubren los factores esenciales que deben ser considerados en la etapa de investigacin directa.

No todos los rubros son aplicables a cualquier abastecimiento y, ocasionalmente, algunos que no aparecen constituirn aumentos importantes a la lista que se presenta.

Abastecimiento con agua subterrnea.

a) Caractersticas geolgicas locales, pendientes del terreno superficial. b) Naturaleza de los suelos y de los estratos porosos inferiores, ya sean arcilla, arena, grava,

roca (especialmente calizas porosas); granulometra de la arena y grava; espesor de los estratos que contienen agua; profundidad del nivel fretico, localizacin y registro de pozos locales ya sea que estn en uso o abandonados.

c) Pendiente del manto fretico de preferencia determinada de la observacin de pozos existentes o de pozos de prueba, o estimndola por la pendiente del terreno superficial, sin la exactitud que este procedimiento implica.

d) Extensin de la superficie de escurrimientos que puede aportar agua para el abastecimiento.

e) Naturaleza, distancia y direccin de las fuentes de contaminacin locales. f) Posibilidad de que el agua de desage superficial penetre en el sistema y de que los pozos

se inunden; mtodos de proteccin. g) Mtodos utilizados para proteccin del abastecimiento contra la contaminacin, por

medio del tratamiento de las aguas residuales, disposicin de desechos y similares. h) Caractersticas constructivas del pozo; materiales, dimetro, profundidad del ademe;

profundidad de pichanchas o cedazos y su longitud, i) Proteccin superior y lateral del pozo.


Marco Terico

j) Construccin de la caseta de bombeo (pisos, desages, etc.); capacidad de las bombas; abatimiento cuando las bombas estn en operacin,

k) Disponibilidad de un abastecimiento peligros, que puede utilizarse en sustitucin del abastecimiento normal, ocasionando peligros para la salud pblica.

I) Desinfeccin: equipos, supervisin, estuches para pruebas u otros tipos de control de laboratorio.

Abastecimiento con agua superficial

a) Naturaleza geolgica de la superficie; caractersticas de los suelos y de las rocas. b) Caractersticas de la vegetacin; bosques; tierra cultivada e irrigacin, incluyendo

salinidad, efecto en el agua de riego, etc. c) Poblacin y poblacin con alcantarillado por kilmetro cuadrado de superficie de

captacin. d) Mtodos para la disposicin de las aguas residuales, ya sea por medio de su desviacin de

la cuenca o por tratamiento. e) Caractersticas y eficiencia de las plantas de tratamiento de las aguas residuales en el

interior de la cuenca. f) Proximidad de fuentes de contaminacin fecal en la toma de abastecimiento del agua. g) Proximidad, fuentes y caractersticas de los desechos industriales, salmueras de campos

petroleros, aguas acidas de origen minero, etc. h) Caractersticas del abastecimiento en cuanto a cantidad. i) Para abastecimientos de lagos o represas; datos de direccin y velocidad de los vientos;

acarreos de contaminantes; datos relativos a luz solar (algas), j) Caractersticas y calidad del agua cruda; organismos coliformes (NMP), algas, turbiedad,

color, constituyentes minerales, objetables, k) Periodo nominal de retencin de la represa o en el depsito de almacenamiento. I) Tiempo mnimo probable que requiere el agua para escurrir desde las fuentes de

contaminacin hasta la repesa y al travs de la obra de toma en la represa, m) Forma de la represa, haciendo referencia a posibles corrientes de agua inducidas, ya sea

por el viento o descarga de la represa, desde la bocatoma hasta la admisin al sistema, n) Medidas de proteccin en relacin con la utilizacin de la cuenca colectora para el control

de pesca, utilizacin de botes, acuatizaje de aeroplanos, natacin, vadeo, corte de hielo, tolerancia de animales ya sea en la zonas marginales, sobre o en el interior de las aguas, etc.

o) Eficiencia y constancia de las actividades de vigilancia, p) Potabilizacin del agua; clase y condiciones adecuadas de los equipos, existencia de

refacciones; efectividad de los procesos de potabilizacin; evaluacin de la supervisin y realizacin de pruebas; tiempo de contacto despus de la desinfeccin; determinacin del cloro libre residual,

q) Instalaciones de bombeo; caseta de bombeo, capacidad de bombas y de unidades de repuesto, instalaciones para almacenamiento.


ts

Marco Terico

2.12 FUENTES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

El origen de las fuentes de que se sirve el hombre para su desenvolvimiento cotidiano es el Ciclo Hidrolgico, o sea, los pasos del agua circulando durante el transcurso del tiempo a travs de distintos medios.

As, gracias al Ciclo Hidrolgico, se encuentran disponibles en la naturaleza las siguientes fuentes de abastecimiento:

a) Agua superficial; b) Agua subterrnea: c) Agua atmosfrica y d) Agua salada

Si recurre a las aguas atmosfricas y a las saladas muy rara veces y solamente cuando no existe otra posibilidad ya sea por escasas o de muy mala calidad las aguas subterrneas y superficiales, o tambin en ocasiones por factores econmicos. En el caso de las atmosfricas, tienen el inconveniente de que se requiere de obras civiles importantes para recolectarlas y almacenarlas en las cantidades requeridas, por lo que slo podrn emplearse en poblaciones con buenos gobiernos y buenas inversiones de dinero. Para las aguas saladas, la Ingeniera Sanitaria ha desarrollado nuevas tecnologas que permiten desalarla para ser utilizada como fuente de abastecimiento de agua potable, pero por su alto costo de inversin, operacin y mantenimiento, tales tecnologas resultan prohibitivas en nuestro medio y solo se aplican en casos excepcionales.

Por lo tanto, hay dos grandes fuentes de abastecimiento de agua potable; las aguas superficiales y las aguas subterrneas. Cada una de ellas tienen diferentes caractersticas. Es importante destacar que el abastecimiento de agua potable no depende solamente de qu fuente est disponible, sino tambin de la cantidad y calidad del agua.

Las aguas superficiales incluyen ros, lagos y acuferos superficiales que no estn confinados. Algunas ventajas obvias de las aguas superficiales son su disponibilidad y que estn visibles; son fcilmente alcanzadas para el abastecimiento y su contaminacin puede ser removida con relativa facilidad. Generalmente las fuentes superficiales tienen aguas blandas; por estar abiertas a la atmsfera tienen un alto contenido de oxgeno, el cual oxida y remueve el hierro y manganeso en las aguas crudas. Normalmente las aguas superficiales estn libres de sulfuro de hidrgeno, el cual produce un ofensivo olor, similar al de los huevos podridos.

Las aguas superficiales pueden sanearse cuando son contaminadas. Por otra parte, las aguas superficiales son variables en cantidad y se contaminan fcilmente por descargas de aguas residuales; su alta actividad biolgica puede producir sabor y olor an cuando el agua haya sido tratada. Las aguas superficiales pueden tener alta turbiedad y color, lo cual requiere un tratamiento adicional; generalmente tienen mucha materia orgnica que forma trihalometanos (conocidos cancergenos) cuando se usa cloro para la desinfeccin.

Marco Terico

Las fuentes subterrneas estn generalmente mejor protegidas de la contaminacin que las fuentes superficiales, por lo que su calidad es ms uniforme. El color natural y la materia orgnica es mas uniforme. El color natural y la materia orgnica son ms bajos en las aguas subterrneas que en la superficiales, de all que el tratamiento para remocin de color no lo requieren; esto al mismo tiempo significa que los trihalometanos son bajos en las aguas tratadas producidas a partir de aguas subterrneas. Es menos probable que las aguas subterrneas tengan sabor y olor, contaminacin producida por actividad biolgica. Las aguas subterrneas no son corrosivas porque el bajo contenido de oxgeno disuelto en ellas, reduce la posibilidad de que entre en juego la media reaccin qumica necesaria a la corrosin.

Las desventajas del agua subterrnea incluyen la comparativa inaccesibilidad de estas fuentes; las concentraciones de sulfuro de hidrgeno son producidas en un ambiente de bajo oxgeno y estas son las condiciones tpicas encontradas en las aguas subterrneas. Las caractersticas reductoras de estas aguas, solubilizan al hierro y manganeso, los cuales al entrar en contacto con el oxigeno durante el consumo del agua, forman precipitados que tienden a manchar la superficie de los muebles sanitarios.

Una vez que los acuferos se contaminan, no existe un mtodo conocido que las pueda limpiar, las aguas subterrneas presentan frecuentemente dureza tan alta que deben ser ablandadas para minimizar la formacin de incrustaciones en la tuberas.

2.13 CENSOS DE POBLACIN

Segn datos obtenidos en el Instituto General de Estadstica, Geografa e Informtica (INEG), el poblado de Dolores tiene los datos censales siguientes:

EVENTO CENSAL 1921 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 1995 2000 2005

FUENTE CENSO CENSO CENSO CENSO CENSO CENSO CENSO CENSO

CONTEO CENSO

CONTEO

TOTAL DE HABITANTES 1,499 795 579 137 261 254 158 218 261 258 235


Estudios

CAPITULO TRES

3. ESTUDIOS

3.1 GENERALES

3.1.1 TOPOGRAFA DE LA POBLACIN

Se refiere un reconocimiento de la zona de captacin, de las probables lneas de conduccin, de sitios probables de emplazamiento de la planta potabilizadora o caseta de cloracin, as como del tanques de regularizacin o de almacenamiento, de la o las lneas de alimentacin y de la poblacin. Despus de estos reconocimientos se harn los levantamientos topogrficos, con sus respectivos planos, de planta y perfil en ios casos necesarios de los sitios mencionados. En el levantamiento topogrfico de la poblacin se tomaran en cada crucero las elevaciones del terreno. Estos estudios o levantamientos deben de partir de Bancos de Nivel referidos al nivel medio del mar. En ahorro de tiempo se pueden aprovechar los bancos localizados por los ferrocarriles o por caminos, o por otras dependencias oficiales o privadas.

3.1.2 PERIODO ECONMICO

Los elementos del sistema de abastecimiento de agua potable se proyectan con capacidad prevista para dar un servicio durante un lapso futuro despus de su instalacin que se denomina periodo de diseo. Este proceder es lgico ya que no siempre se proyectan sistemas en reas urbanas estticas sino que estn sujetas a la dinmica del cambio de poblacin con el transcurso del tiempo.

Se entiende por Perodo de Diseo el nmero de aos durante el cual el sistema que se proponga ser adecuado para satisfacer las necesidades de una comunidad. El perodo de diseo en general es menor que la vida til o sea el tiempo que razonablemente se espera que la obra sirva a los propsitos sin tener gastos de operacin y mantenimiento elevados que hagan antieconmico su uso o que requieran ser eliminadas por insuficientes. Rebasado el perodo de diseo, la obra continuar funcionando hasta cumplir su vida til en trminos de una eficiencia cada vez menor.

La vida til de las obras depende de mltiples factores, entre los cuales los mas importantes son los siguientes:

a) Calidad de la construccin y de los materiales utilizados en la ejecucin de la obra. b) Calidad de los equipos electromecnicos y de control. c) Calidad del agua a manejar. d) Diseo del sistema. e) Operacin y mantenimiento.

instituto Tecnolgico de la Construccin A.C. 20

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3.1.3 POBLACIN DE PROYECTO

En la planeacin de un sistema de agua potable es necesario determinar la poblacin de la localidad en el futuro, sobre todo, al final del periodo econmico de la obra. Para lograr esto debe conocerse la poblacin presente y la forma como ha venido desarrollndose. Mediante censos oficiales levantados cada 10 aos se sabe como ha venido creciendo la poblacin; y la poblacin presente se puede determinar apoyndose en el ltimo censo, combinado con los registros de defuncin y de natalidad, as como con el nmero de centros de trabajo establecidos desde el ltimo censo hasta la fecha del estudio. Si la localidad es pequea se puede hacer un rpido levantamiento censal y determinarla mediante el plano predial. Conocida la poblacin pasada y presente, se puede predecir la poblacin futura considerando que los crecimientos futuros no siempre siguen las leyes del pasado, pues influyen a veces factores que en ocasiones son imponderables y que llegan a provocar un crecimiento que se sale de toda previsin.

Los datos de los censos de poblacin pueden adaptarse a un modelo matemtico, como son el modelo geomtrico, el mtodo del inters compuesto y el mtodo de la extensin curva a ojo. Como a continuacin se describen.

Modelo Geomtrico.

El modelo geomtrico de crecimiento de poblacin se caracteriza por tener una velocidad de crecimiento directamente proporcional al valor de la poblacin en cada instante de tiempo, o sea para un tiempo T cualquiera:

LnP = LnP2 + Kg(T-t2)

Donde:

Lnp = logaritmo de poblacin proyectada

LnP2 = logaritmo de poblacin del ltimo censo

T = periodo de diseo

t2 = ao del ltimo censo

Kg = constante de crecimiento, donde su frmula es la siguiente:

LnP2 - LnP K9=

tl-tl

Instituto Tecnolgico de la Construccin A.C. 2 1

Estudios

A partir de los datos censales obtenidos por el INEGI, se calcula el periodo de diseo para el ao 2015.

Kg = Ln218-Lnl58 1990-1980

Kg = 0.01398

K9 0.01398+0.00732

promedio '

Kg promedio s 0.01065

Kg = n258-n218 2000-1990

Kg = 0.00732

LnP2015 = LnP2ooo + Kg(t-t2)

inPiois LnP258 + 0.01065(2015 - 2000)

P2015 = Antilog2.5714

2035 = 373 habitantes

Mtodo de inters compuesto.

Para un crecimiento geomtrico se puede proponer tambin:

LnP = LnP0 + Kg t

Donde P0 es la poblacin cuando t = 0. Tomando algoritmos a la ecuacin anterior se obtiene:

P = P0eK g t

La ecuacin anterior es la conocida como de capitalizacin con inters compuesto, es decir, el inters peridico se capitaliza aumentando el capital anterior y usualmente e Kg se representa como (1 + i), donde i es la tasa de inters y la expresin de P quedar similarmente como sigue:

Donde:

P - Po (1 + i)'

Po = poblacin inicial o mas confiable de los censos

I = tasa de crecimiento de la poblacin

t periodo de diseo

Ambas expresiones, corresponde al modelo geomtrico de crecimiento, aunque comnmente se ha aceptado el referirse a la expresin como mtodo de inters compuesto.

Estudios

A continuacin se calcula la poblacin para el ao de 2015 con este mtodo.

_10 218 'fS0

-

90~ J l s s - 1

_ 10 2S8 1

'90

-0~ J l T i - 1

80-90 = 0.03271 i9o-oo = 0.01699

_ 3.27+1.70 ' promedio ~ I

promedio =2.485%

P2015 = 258(1+0.02485) l2015-2000>

Pwrg = 373 habitantes

Mtodo de extensin de la curva a ojo.

Este mtodo consiste en graficar los datos de poblacin en papel milimtrico. Se forma un par de ejes coordenados; el de las ordenadas para los datos de poblacin y el de las abscisas para las fechas que corresponden dichos datos.

Esta grfica nos lleva a ver como ha sido el comportamiento de la velocidad de crecimiento de la poblacin.

Posteriormente se hace una 2da grfica en papel semilogartmico (T, LogioP) y se vacan los datos censales, nos dan ahora una recta, esta se prolonga hasta el tiempo "t" deseado o sea nuestro periodo de diseo (2015) y donde se cruza se refiere al eje de las ordenas logwR; sacando as el antilogaritmo tenemos la P2015.

A continuacin se calcula la poblacin futura.

AO 1980 1990 2000 2015

POBLACIN 158 218 258 331

LOGARITMO 2.19866 2.33846 2.41162 2.52000

mmmmm*mmmmmmmm*mmmmmmm ^tft^44444+j4^4tff i . : .

mmmmmmmmmmmmmmmm

1980 1990 2000 2010 2020


Estudios

Para obtener un dato preciso de la poblacin futura se recomienda que se haga un promedio de los mtodos utilizados. Siendo as, se obtiene la poblacin futura a continuacin.

Modelo Geomtrico 373

Mtodo de Inters Compuesto 373

Mtodo de extensin de la curva a ojo 331

1,077 habitantes

p - ' ' promedio 2015

Ppromedic2ois = 359 habitantes

NOTA: As se reduce la incertidumbre de la prediccin de la poblacin de proyecta deseada.

Instituto Tecnolgico de la Construccin A.C. f 24

Estudios

3.2 AGUA POTABLE

El presente capitulo se pretende exponer en forma clara y sencilla los lineamientos para elaborar los proyectos hidrulicos de los sistemas de abastecimiento de agua potable.

El objetivo de un sistema de abastecimiento es proporcionar un servicio eficiente, considerando calidad, cantidad y continuidad.

El diseo hidrulico de un sistema debe realizarse para la condicin de proyecto, tomando en cuenta su periodo de diseo.

En el dimensionamiento se debe analizar la conveniencia de programar las obras por etapas existiendo congruencia entre sus diferentes elementos.

En el diseo de un sistema de agua potable se debe conocer la infraestructura existente en la localidad y asegurar que en los cruces con la red de alcantarillado sanitario, la tubera de agua potable siempre se localice por arriba.

3.2.1 DOTACIN, VARIACIN DE CONSUMOS, DEMANDA HORARIA Y GASTOS

Estudio de Dotacin. Se entiende por dotacin la cantidad de agua que se asigna a cada persona por da y se expresa en lt/hab/da (litros por habitante por da). Esta dotacin es una consecuencia del estudio de las necesidades de agua de una poblacin, quien la demanda para los usos siguientes: para saciar la sed, para preparacin de alimentos, para el aseo personal, para el lavado de utensilios y vestido, para el aseo de la habitacin, para el riego de calles y jardines, proteccin contra incendios, para edificios o instalaciones pblicas, para usos industriales, comerciales, etc. Los anteriores usos se resumen en: consumo domestico, consumo pblico, consumo industrial, consumo comercial, fugas y desperdicios.

TABLA. CONSUMOS DOMETICOS PER CAPITA

CLIMA

Clido Semiclido

1 Templado

CONSUMO POR CLASE SOCIOECONMICA (l/hab/da)

RESIDENCIAL 400 300 250

MEDIA 230 205 195

POPULAR 185 130 100

NOTAS: 1. Para los casos de climas semifro y fro se consideran los mismos valores que para el clima templado 2. El clima se selecciona en funcin de la temperatura media anual.

FUENTE: Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento de la Comisin Nacional del Agua

uS


Estudios

Coeficientes de variacin. Los coeficientes de variacin se derivan de la fluctuacin de la demanda debido al clima y las actividades humanas propias del lugar.

Los requerimientos de agua para un sistema de distribucin no son constantes durante el ao, ni durante el da, sino que la demanda varia en forma diaria y horaria. Debido a la importancia de estas fluctuaciones para el abastecimiento de agua potable, es necesario obtener los gastos mximo diario y mximo horario, los cuales se determinan multiplicando el coeficiente de variacin diaria por el gasto media diario y el coeficiente de variacin horaria por el gasto mximo diario respectivamente.

Para la obtencin de los coeficientes de variacin diaria y horaria adecuado es:

Hacer un estudio de demanda de la localidad

Si no se puede llevar a cabo lo anterior:

Considerar los valores de los coeficientes de variacin diaria y horaria medios, que se obtuvieron del estudio de "Actualizacin de dotaciones del pas", llevado a cabo por el Instituto Mexicano de Tecnologa del Agua; en donde se determino la variacin del consumo por hora y por da durante un periodo representativo en cada una de las estaciones del ao, calculndose los coeficientes por clase socioeconmica y por clima.

Del anlisis de la informacin de este trabajo, se identifico que no haba una diferencia significativa entre el tipo de usuario, clima y estaciones del ao, por lo que se pueden utilizar valores promedio, que se dan a continuacin:

TABLA. COEFICIENTES DE VARIACIN DIARIA Y HORARIA | CONCEPTO

Coeficiente de Variacin Diaria (CVd) Coeficiente de Variacin Horaria (CVh)

VALOR 1.35 1.50

Variaciones de Consumo. Un sistema es eficiente cuando en su capacidad est prevista la mxima demanda de una localidad. Para disear las diferentes partes de un sistema se necesita conocer las variaciones mensuales, diarias y horarias del consumo. Interesan las demandas medias, las mximas diarias y las mximas horarias. Estas demandas que representan volumen de agua en unidad de tiempo se llaman "gastos de diseo". As tenemos el "Gasto Medio Diario" (Q.med.), el "Gasto Mximo Diario" (Q.m.d.) y el "Gasto Mximo Horario" (Q.m.h.)


Estudios

Gasto Medio Diario. Es el gasto medio es la cantidad de agua requerida para satisfacer las necesidades de una poblacin en un da de consumo medio anual. La expresin que define el gasto medio diario es la siguiente:

_ . PxD . u ^ Q.med. = () 86 400 vsefl7

Donde: Q.med. = Gasto medio diario, en lt/seg P = Numero de habitantes D = Dotacin, en lt/hab/da 86,400 Segundos/da

_ . 359x250 Q.med. =

86 400

Q.med. = 1.0388 lt/seg

Gasto Mximo Diario. Es el caudal que debe proporcionar la fuente de abastecimiento, y se utiliza para disear la obra de captacin, su equipo de bombeo, la conduccin y el tanque de regularizacin y almacenamiento. Este gasto s obtiene como:

Q.m.c. = CVd x Qmed. Donde:

Q.m.d. = Gasto mximo diario, en lt/seg CVd = Coeficiente de variacin diaria Q.med = Gasto medio diario, en lt/seg

Q.m.d. = 1.35 x 1.0388

Q.m.d. = 1.4024 lt/seg

Gasto Mximo Horario. Es el gasto requerido para satisfacer las necesidades de la poblacin en el da probable mximo consumo y a la hora probable mxima consumo. Este gasto se utiliza, para calcular las redes de distribucin. Se obtiene a partir de la siguiente expresin:

Q.m.h. = CVh x Q.m.d. Donde:

Q.m.h. a Gasto mximo horario, en lt/seg CVh = Coeficiente de variacin horaria Q.m.d. = Gasto mximo diario, en lt/seg

S - K ^ i f r l i ,::.- . ; -:: > '^. ' ' ~-M :.::.:::. ' ;. .:. : ' ' ' .:.::.:.: .: . . . .


Estudios

Q.m.h. = 1.50 x 1.4024

Q.m.h. - 2.1036 It/seg

3.2.2 ANLISIS Y ELECCIN DE LA FUENTE DE ABASTECIMIENTO

- Pozos a cielo abierto o Pozos excavados.

Cuando se recurra a pozos a cielo abierto o someros recomiendan tengan un dimetro mnimo de 1.50 mts, si es circular y si es rectangular debe tener tambin 1.50 mts, en el lado menor. Estos pozos tienen una profundidad generalmente comprendida entre 10 y 20 mts, y raras veces podr ir mas all de los 25 mts. Si la pared del pozo es de concreto, la parte situada en el estrato permeables debe llevar perforaciones de acuerdo con un previo estudios granulomtrico, pero si no se dispone de estos, se recomienda que el dimetro de las perforaciones de 2.5 a 5.0 cm, centro a centro. Para pozos con ademe de mampostera de piedra o tabique, se dejaran espacios sin juntear en el estrato permeable, procurando apegarse a la consideracin anterior.

Para estos pozos excavados a cielo abierto existe el procedimiento tipo "indio" por tener su origen en la India. En estos pozos la cimbra se forma previamente en el exterior y en el sitio de la construccin, se arma el refuerzo y se va colocando el ademe o pared, mismo que por su propio peso y con el auxilio de la excavacin se va hundiendo a medida que se va excavando el pozo. El ademe se forma en anillos de 1.0 mt a 1.50 mts de altura, con el dimetro requerido y espesor mnimo de 0.30 m. dependiendo este ultimo del peso que debe tener el anillo para vencer la friccin entre el concreto y el suelo. La parte que va frente al acufero lleva orificios distribuidos. El primer anillo va previsto de una zapata biselada para concentrar la carga del peso o del lastre que e coloca encima, en casos necesarios, para lograr el hundimiento del citado ademe.

Esta clase de pozos est indicada cuando se trata de captar un acufero fretico somero, de fuerte espesor y constituido por materiales fragmentarios no cementados o inconsistentes, como las capas de origen aluvial que se encuentran en los mrgenes de los ros o en fondo de los valles.

Cuando estas aguas son superficiales, la calidad bacteriolgica es deficiente ya que no reciben una buena filtracin, si a esto agregamos que por lo general las corrientes subterrneas siguen la pendiente topogrfica del terreno, para no empeorar su calidad deben tomarse precauciones para que no entre agua que no se haya filtrado por lo menos a travs de 4.0 mts de tierra, el brocal del pozo debe tener como mnimo 50 cm. Sobre el terreno y la tapa debe de ser de concreto armado con una saliente perimetral de 50 cm. Si el pozo es de mampostera o tabique debe colocarse una capa impermeable de concreto o de arcilla compactada de 15 a 20 cm de espesor en la periferia de la pared hasta una profundidad de 4.0 mts. Si se encuentra dentro o cerca de zona poblada, debe localizarse en un punto alto con respecto a los de contaminacin y alejando de ellos a una distancia mnima de 25.0 mts.

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[2

Estudios

POZO A CIELO ABIERTO ma O o , , . . . _

1 ^ ! SELLO touti ^a^a CtSC*(IOA

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VISUCTM D( CtDO PAIU SUJtT tA COLUMIIA

De acuerdo al anlisis y las condiciones del lugar se opto por este tipo de fuente de abastecimiento por lo que se decidi recurrir a un pozo somero con un dimetro de 2.0 metros y una profundidad de 7.0 metros donde por medio de pruebas de bombeo se determino que el gasto de estiaje del arroyo es igual al gasto de extraccin, por lo que resulto un gasto de 3.1 t/seg.

De acuerdo a los estudios realizados se ha calculado la poblacin futura as como los gastos de diseo, de igual manera ya se obtuvo una fuente de abastecimiento, por lo que a continuacin se da un resumen de lo calculado hasta este punto.

Datos del Proyecto

1. Poblacin segn ltimo censo (2000) 2. Poblacin actual 3. Poblacin proyecto 4. Dotacin 5. Coeficiente de Variacin Diaria 6. Coeficiente de Variacin Horaria 7. Gasto Medio Diario (Q.med) 8. Gasto Mximo Diario (Q.m.d.) 9. Gasto Mximo Horaria (Q.m.h.) 10. Q de extraccin Pozo

258 habitantes 276 habitantes 359 habitantes 250 lt/hab/da 1.35 1.50 1.0388 lt/seg 1.4024 lt/seg 2.1036 lt/seg 3.10 lt/seg

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Como conclusin el gasto de la fuente es suficiente, ya que garantizara la demanda a cubrir: Qf>QMD 3.10 lt/seg> 1.4024 lt/seg

3.2.3 TANQUE DE REGULACIN

La regularizacin tiene por objeto lograr la transformacin de un rgimen de aportaciones (de la conduccin) que normalmente es constante, en un rgimen de consumos o demandas (de la red de distribucin) que siempre es variable. El tanque de regularizacin debe proporcionar un servicio eficiente bajo normas estrictas de higiene y seguridad, procurando que su costo de inversin y mantenimiento sea mnimo.

Adicionalmente a la capacidad de regularizacin se puede contar con un volumen para alimentar a la red de distribucin en condiciones de emergencia (incendios, desperfectos en la captacin o en la conduccin, etc.). Este volumen debe justificarse plenamente en sus aspectos tcnicos y financieros.

La capacidad del tanque est en funcin del gasto mximo diario y la ley de demandas de la localidad, calculndose ya sea por mtodos analticos o grficos.

Es por ello importante tomar en consideracin para el clculo de la capacidad de los tanques el nmero de horas de alimentacin o bombeo, como su horario, el cual estar en funcin de las polticas de operacin y los costos de energa elctrica, los cuales son mayores en las oras de mxima demanda (horas pico).

La C.N.A. y el I.M.T.A. analizaron demandas para diferentes ciudades del pas. Asimismo, el Banco Nacional Hipotecario Urbano y de Obras Publicas, S.A., actualmente Banco Nacional de Obras y Servicios Pblicos (BANOBRAS), elaboro un estudio en la Ciudad de Mxico. Las variaciones del consumo promedio, expresadas en porcentajes horarios del gasto mximo diario.

Conviene mencionar que se considero bombeo en la fuente de abastecimiento, trabajando las 24 horas del da. Despus, en dichos estudios se vario el tiempo de bombeo, analizando 6 y 4 horas por da. Tomando en cuenta la variacin horaria en la demanda, resulta que los lapsos ms convenientes para estos tiempos de bombeo son:

Para 4 horas de bombeo; de las 6 a las 10 horas Para 6 horas de bombeo; de las 5 a las 11 horas

La decisin que se tom fue del horario de las 6 am a las 10 am.


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3.3 SISTEMA DE ALCANTARILLADO Y SANEAMIENTO

Es el conjunto de obras civiles de una poblacin necesaria para aceptar, conducir a un uso y/o al tratamiento y/o eliminacin de:

a. Las aguas servidas o residuales, (negras + jabonosas) b. Las aguas pluviomtricas. (lluvias)

3.3.1 AGUAS RESIDUALES O SERVIDAS

A. Aguas Residuales Domesticas. Son aquellas provenientes de inodoros, lavaderos, cocinas y otros elementos domsticos. Estas aguas estn compuestas por slidos suspendidos (generalmente materia orgnica biodegradable), slidos sedimentables (principalmente materia inorgnica), nutrientes (nitrgeno y fosforo) y organismos patgenos.

B. Aguas Residuales Industriales. Se origina de los desechos de procesos industriales o manufactureros y, debido a su naturaleza, pueden contener, adems de los componentes citados anteriormente respecto a las aguas domesticas, elementos txicos tales como plomo, mercurio, nquel, cobre y otros, que requieren ser removidos en vez de ser vertidos al sistema de alcantarillado.

C. Aguas Metericas. Estas aguas generalmente llamadas pluviales provienen de la precipitacin pluvial y, debido a su efecto de lavado sobre tejados, calles y suelos, pueden contener una gran cantidad de slidos suspendidos, en zonas de alta contaminacin atmosfrica, pueden contener algunos metales pesados y otros elementos qumicos.

0. Aguas de Integracin. Son una mezcla de las servidas y de las aguas pluviales, cuando se colectan en las mismas alcantarillas.

Las aguas residuales son lquidos turbios que contienen material slidos en suspensin. Cuando son frescas, su color es gris y tienen un olor putrefacto. Flotan en ellas cantidades variables de materia: sustancias fecales, trozos de alimentos, basura, papel, astillas y otros residuos de las actividades cotidianas de los habitantes de una comunidad. Con el transcurso del tiempo, el color cambia gradualmente del gris al negro, desarrollndose un olor ofensivo y desagradable; y slidos negros aparecen flotando en la superficie o en todo el lquido.

La composicin de las aguas negras consiste de agua, slidos disueltos en ellos de los slidos suspendidos en la misma. La cantidad de slidos en generalmente muy pequea, casi siempre menos de 0.10 por ciento en peso. Pero es la fraccin que presenta el mayor problema para su tratamiento y disposicin adecuados. El agua provee solamente el volumen y es el vehculo para el transporte de los slidos.

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3.3.2 DISPOSICIN DE LAS AGUAS NEGRAS Y DE LLUVIA

Para recolectar y disponer de las aguas residuales o pluviales de una poblacin, bsicamente se han adoptado los siguientes sistemas:

a. Sistema separado. En este tipo de sistema la red se proyecta para recoger y conducir solamente las aguas residuales que produce una poblacin, o bien se proyecta solo para conducir y desalojar las aguas de lluvia. Es decir, existen dos redes de tuberas para desalojar tanto las aguas residuales como las aguas pluviales en forma separada.

b. Sistema combinado. En este sistema se proyecta para recoger y conducir conjuntamente tanto las aguas residuales (domsticas, industriales, comerciales, etc.) como las aguas pluviales. Para esta solucin los conductos resultan sobrados cuando transportan solo aguas residuales. Es til cuando existe poco espacio para ubicar dos rede con otros conductos subterrneos como gas, agua potable, telfono, oleoductos y otros.

c. Sistema semi combinado. Este tipo de sistema se proyecta para recoger y conducir las aguas residuales y solo la parte de las aguas de lluvia que se captan en las azoteas de las casas.

Para la configuracin de un sistema de alcantarillado al trazo de las principales tuberas, de debe de proponer un patrn o modelo de configuracin que ms le convenga al sistema ya seleccionado.

Los patrones ms usuales se pueden agrupar en la siguiente clasificacin:

a. Perpendicular. b. Radial. c. Interceptores. d. Abanico.

Elegido el patrn o plan general que se considere ms adecuado para la zona en estudio, el paso siguiente es trazar el sistema de atarjeas o tuberas que colectarn las descargas de cada domicilio. En nuestro medio el trazo de atarjeas generalmente se realiza coincidiendo con el eje longitudinal de cada calle. Cuando las calles no estn bien definidas o alineadas, deber procurarse que la atarjea quede a igual distancia de cada domicilio, pero evitando cambios de direccin en distancias cortas pues ello obliga a que en cada cambio de direccin se construya un pozo de visita lo cual incrementa el costo de construccin del sistema adems de que hidrulicamente es conveniente por las constantes perdidas de energa que se ocasionan.

En nuestro medio los trazos ms usuales de atarjeas se pueden agrupar de la siguiente manera:

a. Trazo en bayoneta. b. Trazo en peine. c. Trazo combinado.

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3.3.3 SISTEMA ELEGIDO

De acuerdo a las condiciones del proyecto y las necesidades del poblado se ha decidido, que para el desarrollo del proyecto, se llevara a cabo por medio del sistema combinado, queriendo decir con esto, que tanto las aguas servidas y las aguas pluviales sern recolectadas por separado.

Este sistema se realizara en el siguiente captulo, se desarrollara por medio de una tabla, donde se obtendr los gastos por calle y as acumulando cada una de ellas ms los gastos de agua pluviales, que se har por mtodo matemtico de pronstico, se obtendr los dimetros del tubo o atarjea. Esto visualiza, como se va acumulando el gasto, segn vaya aportndose cada rea de la poblacin.

3.3.4 SELECCIN DEL SITIO PARA EL EFIVENTE

La eleccin del sitio de vertido se har a una distancia adecuada de la localidad situndolo, respecto a la direccin de los vientos dominantes, de modo que estos no lleven a ellas los malos olores.

Es importante que el lugar de vertido este suficientemente alejado cuando sea necesario ubicarlo en la direccin de alguna zona de probable crecimiento.

3.4 TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES

La remocin o estabilizacin de materiales de desecho que contienen las aguas residuales, con el fin de no ocasionar trastornos ecolgicos o desequilibrio con la capacidad natural de purificacin de las aguas receptoras o sitios de vertido, se logran por medio de un adecuado tratamiento en obra de ingeniera construidas especialmente para tal objeto, alejadas de las comunidades y que se denominan platas de tratamiento. En estas plantas se reproducen en forma acelerada y controlada los procesos naturales fsicos, qumicos y biolgicos para la eliminacin de la materia inorgnica y la degradacin de la materia orgnica.

Existen un gran nmero de procesos de tratamiento cuya aplicacin depender del grado de calidad que se quiera dar al agua residual para su disposicin final, a las caractersticas qumicas y biolgicas de los residuos. Tambin estn en funcin de la clasificacin del cuerpo receptor y de los parmetros de calidad del agua establecida en el reglamento para la prevencin y control de la contaminacin del agua.

[2


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3.4.1 ETAPAS DEL PROCESO DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Los distintos procesos de tratamiento se han agrupado en:

a. Fsicos o primarios. Es la seria de procesos que permiten remover los materiales en suspensin en las aguas negras.

b. Biolgicos o secundarios. Es el conjunto de procesos para la remocin o estabilizacin de la materia putrescible en solucin o en estado coloidal existente en las aguas negras.

c. Procesos complementarios. Bajo el nombre de "procesos complementarios" se agrupan mtodos diversos para el tratamiento de la materia sedimentada conocida comnmente como "lodos". Para la destruccin de organismos patgenos pueden utilizarse aparatos doradores como "proceso auxiliar". En el siguiente cuadro se explica con claridad la finalidad que se persigue y los medios que se utilizan en las distintas etapas del tratamiento.

EN: SE UTILIZAN: PARA:

TRAMIENTO

PRIMARIO

Rejillas Cribas Trituradores mecnicos

Tanques de decantacin o desnatadores Tanques sedimentadores

Desarenadores Tanques sedimentadores

- Simple - De accin - Qumica

Tanques spticos Tanques Imhoff

Remover materia gruesa flotantes y en suspensin.

Remover grasas y aceite.

Remover materias sedimentables.


Estudios

EN:

TRAMIENTO

SECUNDARIO

SE UTILIZAN:

Bombas y tubera para integracin superficial

Tanques con arena

Lechos de contacto Madera Sobre piedra

Filtros rociadores Lodos activados

PARA:

Remover y estabilizar materia con dispersin y filtracin verdadera.

Remover y estabilizar materia en condiciones aerobias y mediante contacto con organismos vivos.

PROCESOS

COMPLEMENTARIOS

Digestores Calentadores Precipitadores

Lechos de secado Incineradores

Acondicionar los lodos.

Disponer finalmente los lodos.

3.4.2 SELECCIN DEL SITIO PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO

La seleccin del sitio para la planta de tratamiento se designo por razones ecolgicas y sanitarias, ya que el proceso que siguen las aguas residuales al estar en la planta exhala un olor putrefacto, por lo que para la comunidad no iba a ser conveniente saludablemente, por estas razones se decidi colocar la planta de tratamiento como se muestra en el plano siguiente.


Desarrollo del Proyecto

CAPITULO CUATRO

4. DESARROLLO DEL PROYECTO

4.1 AGUA POTABLE

4.1.1 LINEAS DE CONDUCCIN Y CAPACIDAD DEL TANQUE DE REGULACIN

Obras de conduccin. Se le denomina "Lnea de Conduccin" a la parte del sistema constituida por el conjunto de conductos, obras de arte y accesorios destinados a transportar el agua procedente de la fuente de abastecimiento, desde el lugar de la captacin hasta un punto que puede ser un tanque de regularizacin, una planta potabilizadora, o la red de distribucin. Su capacidad se calculara con el gasto mximo diario, o con el que se considere ms conveniente tomar de la fuente de abastecimiento.

Conduccin por bombeo. Cuando la fuente de abastecimiento se encuentra a un nivel inferior al depsito o a la poblacin, el agua captada se impulsa por bombeo. Cuando se llega a este caso, se elige el dimetro adecuado mediante un anlisis econmico en el que se eligen 3 o 4 dimetros posibles, seleccionando el que arroje el menor costo anual de operacin.

Este costo esta integrado por dos componentes: el costo anual de la mano de obra incluida la adquisicin de la tubera y el costo anual del consumo de energa elctrica o combustible.

El espesor de las paredes de los tubos depende en este caso no solamente de la calidad del agua, de las caractersticas del terreno y de la presin sino tambin de la sobrepresin producida por el "golpe de ariete".

Para proteccin del equipo de bombeo y de la tubera de conduccin contra los efectos del golpe de ariete, se recurre a vlvulas aliviadoras de presin, torres de oscilacin, chimeneas de equilibrio, cmaras neumticas.

En trminos generales puede decirse que la localizacin de una lnea de conduccin debe ajustarse a los siguientes lineamientos:

1. Evitar en lo posible las deflexiones tanto en planta como en perfil, que provocan bolsas de aire.

2. Seguir la topografa del terreno para que se evite la necesidad de construir puentes, tneles, tajos, puentes-canales, etc.

3. Tratar de que la lnea se pegue al mximo a la lnea piezmetrico para hacer que la tubera trabaje con las menores cargas posibles, sin que esto quiera decir que se tenga que seguir una pendiente determinada que obligara a desarrollar el trazo de la lnea.

MM


ffl


4. Si existe una altura entre la fuente de abastecimiento y el tanque, o la poblacin, si es bombeo directo, debe llevarse la lnea a esta altura para bajar all por gravedad la tubera y tener el menor tramo posible por bombeo, o para trabajar a menor presin si continua por bombeo.

5. Que el perfil piezmetrico est por encima del perfil topogrfico, con respecto al plano horizontal de referencia, para evitar taponamientos por bolsas de aire.

Capacidad del tanque de regulacin. La obra de regularizacin consiste en un deposito superficial o elevado, tiene por objeto lograr la transformacin de un rgimen de aportaciones (de la conduccin) que siempre es constante, en un rgimen de consumo y demandas (de la red de distribucin) que siempre es variable. En esta estructuras se almacena el agua que no se consume en las horas de demanda mnima (es decir, cuando el consumo es menor que el gasto que aporta la fuente) para aprovecharla despus en las horas mxima demanda (cuando el consumo es mayor que el gasto aportado por la fuente).

Generalmente la regularizacin se hace por periodos de 24 horas (1 da) y bsicamente el clculo del volumen del tanque consiste en conciliar las leyes de suministro o de entrada y de demanda o de salida de los gastos que se estn considerando en un problema dado. Dicho lo anterior se estipula la Ley de Rippi: "Que toda agua que entra al tanque de almacenamiento debe ser igual a toda el agua que sale del tanque de almacenamiento en un da". Estas leyes pueden ser tipo uniforme o variable y se representan grficamente por medio de los hidrogrmas correspondientes. La ley de demanda que representa el consumo de agua de las poblaciones en la Repblica Mexicana expresada como porcentajes horarios del gasto mximo diario, fue determinada estadsticamente por el Banco Nacional Hipotecario Urbano y de Obras Publicas, S.A. actualmente Banco Nacional de Obras y Servicios Pblicos, S.A.

El clculo del volumen del tanque de regularizacin puede hacerse en forma analtica o en forma grfica.

Calculo hidrulico para la conduccin por bombeo.

La bomba produce siempre un salto brusco en el gradiente hidrulico que corresponde a la energa Hm, comunicada al agua por la bomba. Hm es siempre mayor que la carga total de elevacin contra la cual trabaja la bomba, para poder vencer todas las prdidas de energa en la tubera.

La carga de presin Hm generada por la bomba es llamada generalmente "carga manomtrica", o "carga dinmica total", e indica siempre la energa dada al agua a su paso por la bomba.

03



Considerando como obra de captacin un pozo, segn lo indicado en el capitulo anterior, la carga dinmica total la obtenemos aplicando el Teorema de Bernoulli o ecuacin dinmica de flujo en equilibrio entre las secciones, consideradas en la figura siguiente, y que est dada por la siguiente expresin, cuando la descarga es libre:

Hm = hi + ha+hf + hs + 25

Donde:

= carga de velocidad, en m

Hm = carga dinmica to ta l , en m

(la descarga al deps i to es libre)

V = velocidad media del agua en m/s

hf = perdidas por f r icc in en la tuber a , en m

h5 = perdidas secundarias, en m

h = al tura de impuls in, en m

ha * al tura de aspiracin, en m

FIGURA 4.1


A partir del enunciado y de la figura 4.1, se tienen los datos siguientes:

Elevacin de la succin 1,783.25

Elevacin de la descarga libre 1,827.50

Gasto total 0.00140238 m3/s

Longitud de la descarga 168.22 m

De acuerdo con los datos anteriores, las cargas de presin normales sern aproximadamente las siguientes

V2

H = hi + ha+h f+hs +

O bien

H = carga esttica + perdidas mayores + perdidas menores + carga de velocidad

Carga esttica:

Elevacin de descarga 1,827.50

Elevacin de succin 1,783.25

Carga esttica = 44.25

En problemas de conduccin de agua, se acostumbra expresar las presiones en kg/cm2, ya que en estas unidades esta especificada la presin interna de trabajo mxima de cualquier tubo. Para ello se presentan las siguientes relaciones:

1 kg/cm2 = 10 m de columna de agua = 1 atm. Mtrica.

0.10 kg/cm2 = 1 m de columna de agua = 3.28 pies.

1 kg/cm2 = 14.223 lb/pulg2 32.808 pies.

Entonces, carga esttica 44.25 m de columna de agua, implica presin m 5 kg/cm2

Perdidas mayores (hf)

Proponiendo una velocidad en la tubera de 0.64 m/s, se tiene que el dimetro de la tubera deber ser:


i2


Para Q = 0.00140238 m3/s y v = 0.64 m/s (fabricante: )

Q=A x V

A=Q-v

. 0.00140238 A = 0.64

A = 0.002191 m 2

n x D2 A =

D= M a : 4

(0.002191 X 4

D = 0.05281 m

Para fibro-cemento, el dimetro comercial ms aproximado es de 21/2 pulgadas (0.0635m).

Ya que se ha modificado el dimetro, y que hemos optado por un dimetro comercial, se tendr que rectificar la velocidad, por lo que, la velocidad debe de quedar dentro del rango siguiente:

0.3 < V < 3.0 (m/seg)

debe de quedar en este rango ya que se considera que si est por debajo del 0.3 m/seg llegara al punto de azolve y no mximo de 3.0 m/seg porque llegara a la destruccin de la lnea por la fuerza de friccin.

Por lo tanto a continuacin se har la rectificacin de la velocidad:

A

. TD2

A= 4

. ir(0.06352) A = ' 4

A =0.0032

_ 0.00140238 0.0032

V= 0,44 m/seg

La velocidad se considera aceptable, ya que se encuentra en el rango antes mencionado.



Para el clculo de las perdidas por friccin, puede aplicarse la ecuacin el 1er Teorema de Continuidad del gasto de la hidrulica que involucra el 1er Teorema de Hidrulica de Continuidad del Gasto, con el Criterio de Manning que considera la prdida mayor de carga, por friccin del agua y la superficie que est en contacto con el agua en movimiento como sigue:

v = - r2'3 s1'2

n

Donde:

v = velocidad escurrimiento del agua, en m/s

n = coeficiente de rugosidad interna del material del conducto

r = radio hidrulico dado por la expresin

rea tranversal del conducto r = permetro mojado

Para nuestro caso que es un tubo:

I B 2

31 " TTD 4

s = pendiente hidrulica que se mide entre dos secciones transversales, dada por la expresin:

- ? hf = prdida de friccin o mayor medida en m.

L = longitud en m del conducto existente entre dos secciones transversales del conducto, desde la pichancha hasta la descarga en el tanque.

Sustituyendo en la formula de Manning quedara:

2 i

- i Q1 (ctf Por otra parte, la ecuacin que define el gasto es:

nD2 Q =AV = V 4

Sustituyendo la ecuacin del gasto en la formula anterior de Manning:

2 i nD2 1 />\3 fhf\2 i (if ()'

mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmtv mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmt



Operando

0 =

0-

3 1 1 7-LlTT

Despejando hf:

h 1/2 nL^Q

f 0.3117 D8/3

Elevando al cuadrado la formula de prdidas por friccin quedara como sigue:

_ 10.3n2


Sustituyendo en la ecuacin de:

H = + hf + hs + hi + ha

Por lo que se tiene:

H= 0.01+ 0.82+ 0.25+44.25

H = 45.33 m

Sobrepresin por Golpe de Ariete (positivo)

Se tienen los siguientes datos para sustituirlos en formula de Joukovsky:

hi = Carga de sobrepresin inducida en m.

V = 0.44 m/s

Ea = 20,670 kg/cm2 (mdulo de elasticidad del agua)

Et - 328,000 kg/cm2 (mdulo de elasticidad del material)

D = 5.08 cm

e = 1.01 cm (Tubo de asbesto-cemento de Clase A-5, con presin de trabajo p=5 kg/cm2)

Sustituyendo en la formula de Joukovsky:

145 xv hi = /1 + M )

V ft(e)

145 x 0.44 M = 20,670(6.35)

+ 328,000(1.01)

M = 53.99 m

hi = Pi = 5.40 kg/cm2

En resumen, de acuerdo con los clculos efectuados, las presiones en el sistema son:

Presin normal Pn = 45.33 m = 4.5 kg/cm2

Sobrepresin por G.A. (Pi) = 53.99 m = 5.4 kg/cm2



De acuerdo a los valores anteriores se observa de que si no se presentara el golpe de ariete, una tubera de fibro-cemento clase A-5, la cual resiste una presin de trabajo de 5 kg/cm2 como mximo, sera suficiente para la lnea de conduccin. Desafortunadamente, el golpe de ariete se presentara siempre al arrancar la bomba y al pararla voluntariamente o accidentalmente, como puede verse con mayor intensidad que la misma presin normal de operacin de la tubera.

El caso ms crtico de funcionamiento se presenta con la suma de los dos efectos:

PTOTAL = 4.5 + 5.4 = 9.9 kg/cm2

La tubera de fibro-cemento que mayor presin interna de trabajo resiste resulta insuficiente para soportar la presin total. Afortunadamente, existen dispositivos que atenan la intensidad del golpe de ariete, es decir las vlvulas de alivio contra golpe de ariete.

De acuerdo con la experiencia, se acostumbra considerarle a las vlvulas de alivio una eficiencia de 80%, queriendo decir que este porcentaje es absorbido por la carga de sobrepresin y que el 20% restante es absorbido por los elementos que desvanecen considerablemente el efecto de este golpe como son la vlvulas aliviadoras de presin, cmaras de aire, etc., con por lo tanto, la presin que servir para la eleccin de la tubera, empleando vlvulas de alivio es:

P = Pn + 20% Pi

Pt = 4.5 + 5.40(0.20)

Pt = 5.58 kg/cm2 6.00 kg/cm2

Esta sera la presin aproximada soportada por la lnea y, observando este valor, se empleara una tubera de asbesto-cemento de 63.5 mm (21/2") de dimetro tipo A-7 (7.0 kg/cm2 )

Ahora bien que se ha decido poner otra clase de tubera cemento-asbesto, se har un segundo tanteo para el golpe de ariete:

M = 145 x 0.64

20,670(6.35) + 328,000(1.25)

ki = 55.53 m

hi = Pi = 5.55 kg/cm2



Calculo de la bomba a necesitar

P 76r]

_ (1)(1.4024)(45.33) P 76(70)

p = 1.19 HP

Ponderando la Bomba

24 P = 1.19 x =7.17 HP

4

NOTA: La bomba nose ha considerado dentro del presupuesto, ya que la Empresa, se har responsable tanto de la toma como del equipo y de su energa elctrica. Por este motivo no se considero en el presupuesto.

Calculo hidrulico para el tanque regulador.

Para el clculo del tanque regulador ser realizar por el Mtodo Analtico para el clculo del volumen de almacenamiento a base de volmenes acumulados.

Este procedimiento se basa primordialmente que en la columna 1 se enlista el ciclo de tiempo con las unidades consideradas; en la columna 2 se anota la ley de entrada, tomando en cuenta el o los conductos de entrada as como la forma en que entregan los volmenes de acuerdo con la unidad de tiempo seleccionada (hora), en la columna 3 se anota la ley de salida en forma similar a la anterior; en la columna 4 se anota la diferencia algebraica entre los volmenes de entrada y los de salida y, finalmente en la columna 5, se anota las diferencias acumuladas resultantes de la suma algebraica de las diferencias de la columna 4.

Este mtodo analtico puede tambin aplicarse para el clculo del volumen de almacenamiento a base del volumen requerido para cubrir la demanda, o sea que dicho volumen debe ser suficiente para satisfacer los volmenes de salida durante el o los intervalos de tiempo en que la salida es mayor que la entrada. Lo anterior, est basado en el hecho de que al trmino del ciclo considerado, generalmente un da, el volumen total de salida debe necesariamente ser igual al volumen total de entrada. Esta forma de realizar el clculo se muestra en la columna 6.

FUENTE

Pozo (entrada)

Tanque Regulador (salida)

CAUDAL It/seg

1.40 (5-10 am)

5JJ4

HORARIO ACUMULADO hrs

4.00

24.00

GASTO UNITARIO It/seg

8.40

l -

_ j

GASTO UNITARIO

n i 3 / H r

30.2

30.24

5.04

5.04

BOMBEO AUTORIZADO

mVdia

120.96

120.95

120.96

120.96

u2



Entrada:

24 Gasto Unitario (ponderado) = x caudal Gasto Unitario (ponderado) = 6 x 1.4 = 8.40 lt/seg

Salida:

Gasto Unitario (T.R) Gasto de Bombeo autorizado en m3/dia horario autorizado del T.R.

120.96 Gasto Unitario (T.R) = ^ p = 5.04 m3/hr 24

HORA

1

0 - 1

i -2

2 - 3

_i - 4

4 - 5

5 - 6

6 - 7

7 - 8

8 - 9

9 - 1 0

10-11 11-12

1 2 - 1 3

13 -14

1 4 - 1 5

15 -16

16 -17

17-1*

1 8 - 1 9

1 9 - 2 0

2C-21

2 1 - 2 2

22 -23

23 -24

I

ENTRADAS M 2

30.24

30.24

30.24

30.24

-

120.96

SALIDAS H 3

-5.04

-5C4

-5.C4

-5.C4

-5.C4

-5.04

- 5 0 4

-5.C4

-5.04

-5.C4

- 5 0 4

-5.C4

-5.04

-5.04

-5.C4

-5.C4

-5.04

-5.C4

-5.04

-5 04

-5.04

-5.C4

-5.C4

-5.04

-120.96

DIFERENCIAS

4

-5.C4

-5.C4

-5.04

5.04

-5.C4

-5.C4

25.20

25.20

25.20

25.20

-5 04

-5.04

-5.C4

-5.04

-5.04

-5.04

-5.04

-5.C4

-5.C4

-5.C4

SJ04

-5.C4

-5.04

-5.04

DIFERENCIA ACUMULADAS

5

-5.04

10.08

-15.12

-20.16

-25.20

30.24

-5 04

20.15

45.35

70.56

65.52

60.48

55.44

50.40

45.36

40.32

35.28

30.24

25.20

20.15

15.12

10.08

5.04

0.00

VOLUMEN REQUERIDO PARA CUBRIR DEMANDA

6

-5.04

-5.04

-5.04

-5.04

-5.04

-5.04

0.00

0.00

0.00

0.00

-5.04

-5.04

-5.04

- 5 0 4

-5.04

-5.04

-5.04

-5.04

-5.C4

- 5 0 4

-5.04

-5.04

-5.04

-5.04

-100.80

Mximo Excedente Mximo Dficit



T.R. * mx. Excedente + mx. Dficit

T.R. = 70.56 + 30.24

T.R. = 100.80 ms

T.R. - | solo el volumen requerido para cubrir la demanda | T.R. = 100.80 m3

Conociendo la capacidad del Tanque de Almacenamiento se ha designado las dimensiones que tendr dicho tanque, por lo que a continuacin se ilustra las dimensiones del tanque:

2.0 m

7.5 m

El diseo estructural se hizo con las siguientes condiciones de carga:

1. Con agua y sin empuje de tierra 2. Con empuje de tierra y vacio 3. Con agua y con empuje de tierra

Se escoge la primera condicin y se disea a la altura de 2.0m para tener la menor carga hidrosttica del agua sobre la paredes (muros de mampostera con sus respectivos castillos) y el menor peso de agua sobre el fondo del tanque (losa de concreto armado de e=0.10m). Llevar una losa nervurada, que servir tanto como tapa como para cimentar la bomba, de 10 cm de espesor.

NOTA: Se considera poner una planta potabilizadora, dicha planta se esta ubicando a un lado del tanque regulador, ya que se esta decidiendo que el agua que salga del tanque regulador pase primeramente por esta planta potabilizadora y posteriormente se distribuya a cada uno de los predios. De igual manera no se esta considerando dentro del presupuesto ya que la Empresa se har responsable del equipo as como su funcionamiento.


7.5 m


4.1.2 CALCULO DE LA RED DE DISTRIBUCIN

Una vez que se dispone de agua potable en el tanque de regularizacin, debe poner a disposicin de los habitantes, distribuyndola por toda la poblacin, por medio de la red de distribucin. Un adecuado sistema de distribucin debe ser capaz de proporcionar agua potable en cantidad adecuada y a la presin suficiente cuando y donde se requiera dentro de la zona de servicio.

Las redes de distribucin se clasifican generalmente como sistemas en malla, sistemas ramificados y sistemas combinados. La configuracin que se d al sistema depende principalmente de la trayectoria de las calles, topografa, grado y tipo de desarrollo del rea y localizacin de las obras de tratamiento y regularizacin.

Sistema ramificado.

El tipo ramificado de red de distribucin su estructura del sistema es similar a un rbol. La lnea de alimentacin o troncal es la principal fuente de suministro de agua, y de esta se derivan todas las ramas.

Aunque estos sistemas son simples de disear y construir, no son favorecidos en la actualidad por las siguientes razones: 1) En los extremos finales de las ramas se pueden presentar crecimientos bacterianos y sedimentacin debido a estancamiento del agua; 2) Es difcil que se mantenga una dosis de cloro residual en los extremos muertos de la tubera; 3) Cuando tienen que hacerse reparaciones a una lnea individual en algn punto, deben quedar sin servicio las conexiones que se encuentra ms all del punto de reparacin hasta que esta sea efectuada; y 4) La presin en los puntos terminales de las ramas puede llegar a ser indeseablemente baja conforme se hacen ampliaciones futuras a la red.

El sistema ramificado se tiene generalmente cuando la topografa y el alineamiento de las calles no permitan tener circuitos, o bien, en comunidades con predios muy dispersos.

Sistema en malla o cerrado

El rasgo distintivo del sistema en malla, es que todas las tuberas estn interconectadas y no hay terminales o extremos muertos. En estos sistemas, el agua puede alcanzar un punto dado desde varias direcciones, superando todas las dificultades del sistema ramificado, discutido previamente. La desventaja es que el diseo de estos sistemas es algo ms complicado.

Sistema combinado

De acuerdo con las caractersticas de la zona, en algunos casos se hacen ampliaciones a la red de distribucin en malla con ramas abiertas, resultando un sistema combinado.

Este tipo de sistema, tiene la ventaja de permitir el uso de alimentadores en circuito que suministran agua a un rea desde ms de una direccin.


23

TANQUE

^

POZO

PROYECTO DOLORES.

Distribucin Agua Potable

^ CROQUIS DE LOCALIZACION

DATOS DE PROYECTO

E - 5IC* Tl-0 CKO (IDOnl !

tmjca. H oitcro

o HMnCM m<

^

m m

WMtm LI/SK

LTrtK

J

ACOTADO: Metros

NOMBRE DE PLANO: RED DE DISTRIBUCIN

AGUA POTABLE

INSTITUTO TECNOLGICO

CONSTRUCCIN AC

FECHA DE ENTREGA

CLAVE DE PLANO


Calculo hidrulico de la red de distribucin

CALCULO DE DISEO DE DISTRIBUCIN PARA LA POBLACIN

TRAMO

11-10

10-9

9-S

8-7 7-7

7-6 6-5 6-5 5'-5

5-4 4'-4

4-3 3'-3

3-2

2-1

T.R

N:

11

10

9

8

r 7

6 6' 5'

5 4'

4 3'

3

1

1

LONG. REAL (mi

93.40

S6.S0

123.40

215 57

T : 9 9

:.i5 39

S6 99

12135

62 58

31531

40 00

95.59

70.00

75.91

I

469.99

LONG. VIRTUAL

(m) 1

93,40

86.S0

123.40

2.5 9"

71.99

145 39

85 99

12133

62 58

515.31

40.00

96 59

70.00

75.91

1,605.66

"RAMO MUERTO

HABITANTES

PROPIOS

2

21

19

2S

u 16 35 19 27

14

71

9 22 36

37

359

TRIBUTARIOS

3

0

21

40

68 0

132 165 0 0

225 0

305 0

543

TOTALES

4

21

40

6S

116 16 165 184 27 14

296 9

327 36

360

345

GASTO m3/seg

5 0,000122

0.000237

0.000396

0 000681

C.00CC94

0 00095.;

0.001081

0 000159

0.0OCC32

C.OC1731

0.ODO052

0.001914

0.000092

0.002309

CCC2021

DIMETRO TERICO

M 6

0.03339

0.035S5

0,02050

0 C26S9

CC1CCC

0 03198

0.03386

001299

0.00933 C.04286

000746

:C-506

0.009S6

0.04730

0 04531

COMERCIAL (m 7

COSOS

0,0635

0,0503

0.0635

0,050S

0,0635

C eses O.C50S

0.0508

C.05O8

O.05O8

0.0508

O.05O8

0.0508

0 0503

0.050S

0,0635

0,0508

0.0635

C05O8

PERD. DE CARGA (m

8 0.M 0.00

0.04

0.01

U.lb

: - -

1 1C

: 33

co:

G.0C

7 69

0.00

0.00

0.00

2.7S

0.S4

.3 62

COTAS

PIEZOMETRICAS

M 9

3,S30.S2

3,S30.S3

3,S30.S3

3,S30.S2

3,S30.S7

3,S30.S2

1,33105

1.831.96

1,85185

1,332.95

1,833.76

1,833.77

1,833.78

1,841.46

1.84147

3,844.34

1,S44.33

1,844.35

3,343.53

1,828.72

1,828.72

TOPOGRFICAS M 10

3,774,36

3,774,36

1,767,33

1,767.13

1,777.73

1,777.73

1.783.68

1797 95

1,79657

1,816.13

1.807.10

2.823 77

181133

1793.89

1.798.72

1,735.42

3,735.42

3,734,23

3,734,23

1,784.95

1 825 91

CARGA DISPONIBLE

M u

56.66

56,65

63,65

63.64

53,34

53,09

-7 33

34.01

35.28

15.82

26.66

15 00

22.40

42.57

42.75

53,92

53,93

60,07

59.23

43.77

2 31

S


Obtencin de la tabla

Columna 1. Se indica la longitud virtual correspondiente al tramo; tramos con tomas a un solo lado, LVIRTUAL = LREAL;

Rodriguez Dominguez Edgar Noel 44767

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