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MEMORIA TÉCNICA

Estudios Integrales y Diseño del Sistema de Agua Potable de la Urbanización Asociación “Los Pobres Primero” de la Ciudad del Tena CANTÓN TENA– PROVINCIA DEL NAPO

BASES DE DISEÑO Ing. Galo Vásquez Sevilla CONSULTOR

Enero 2015

ESTUDIOS INTEGRALES Y DISEÑO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE DE LA URBANIZACIÓN “ASOCIACIÓN LOS POBRES PRIMERO”

BASES DE DISEÑO

Estudios Integrales y Diseño del Sistema de Agua Potable de la Urbanización “Asociación los Pobres Primero” CANTÓN TENA – PROVINCIA DEL NAPO

BASES DE DISEÑO 1.

BASES DE DISEÑO:

Para la cuantificación de los parámetros a determinarse dentro de las bases de diseño, se ha tomado como población total, la correspondiente a la población estimada a habitar en la urbanización de la Asociación los Pobres Primero proyectada en función de los socios o miembros de la misma, lo cual ubica al proyecto dentro de un rango de población actual mayor a 1.000 habitantes, estimándose una población actual de 3200 habitantes. 1.1.

Período de diseño:

Se define como período de diseño al lapso de tiempo durante el cual una obra o estructura puede funcionar sin ampliaciones, y, en el caso de un sistema de agua potable, éste sea capaz de suministrar un buen servicio a la comunidad durante un tiempo suficientemente largo en condiciones adecuadas de confiabilidad y economía. En este caso, para definir el período de diseño, se tomará en cuenta la vida útil de los diferentes componentes del sistema y se incluirá un período de implementación dedicado a la planificación, contratación de la construcción y construcción del abastecimiento, al que se sumará un período de servicio efectivo. Los valores de tiempo que demanden las actividades previas de implementación de la construcción y construcción en sí del abastecimiento, hasta la puesta en servicio del sistema no estarán implícitos en el valor absoluto del período de diseño final al que se ha llegado, a fin de establecer el tiempo real del período de diseño, tomando en cuenta la fecha real en que entrará en funcionamiento el sistema y el parámetro no sea subvalorado. No obstante lo señalado, el período de diseño tendrá su año cero, cuando entre en funcionamiento el abastecimiento. De acuerdo con las experiencias nacionales y latinoamericanas, para poblaciones actuales mayores a 1000 habitantes, se sugiere, para este tipo de poblaciones un período de 20 años. Para el caso de la Urbanización de la Asociación Los Pobres Primero, tomando en cuenta la disponibilidad de agua en las fuentes naturales tipo vertientes existentes en el área urbanística y, el desarrollo que puede alcanzar la población general del sector con el abastecimiento de agua potable, con lo que se va a demandar mayores servicios, que afectarán al sistema en sí, el período de 20 años será apropiado para cubrir sus necesidades, dentro de las limitaciones anotadas. Por la magnitud del proyecto, las obras complementarias que hay que realizar y existiendo el financiamiento para su construcción, no se ha considerado construirlo por etapas. Por lo señalado se considera adecuado, especialmente en función de la cantidad de agua disponible en las fuentes que abastecen a la Urbanización, un período de diseño de 20 años, período que permitirá cubrir fácilmente los gastos de financiamiento que demande la construcción de la obra, y además, se ajusta al tiempo de vida útil de las partes constituyentes del sistema, entre otros aspectos. Con lo anterior: Período de diseño = 20 años

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1.2.

Indice de Crecimiento:

Respecto a la población de la Provincia del Napo, se ha tomado de los datos que se dispone de información específica de los Censos Nacionales realizados por el INEC. Así, el índice de crecimiento de la provincia en base a los datos de los censos de 1950, 1962, 1974, 1982, 1990, 2001 y 2010 son: INDICE DE CRECIMIENTO PROVINCIA: NAPO AÑO Población Índice de Crecimiento Índice Promedio

1962 24253 0.00%

1974 62253 8.17%

1982 73701 2.01%

1990 56863 -3.24%

2001 79139 3.01%

2010 103697 3.00% 2.59%

De lo anterior, se aprecia que el Índice de Crecimiento de la provincia del Tena considerando los último censos entre 1990 y el 2.010, tanto en lo urbano como en el sector rural es del 0.92%. El promedio de los resultados de todos los censos desde 1962 es del 2.59%. Se ha analizado en el Cantón Tena según el censo nacional realizado por el INEC.

INDICE DE CRECIMIENTO PROVINCIA: NAPO CANTÓN: TENA AÑO Población Índice de Crecimiento Índice Promedio

1962

1974 29712

0.00%

1982 26061 -1.55%

1990 35747 3.95%

2001 46007 2.29%

La última tendencia nos da un valor de 1.92% como crecimiento poblacional del Tena.

El Índice de Crecimiento se ha determinado en base a:

2010 60880 2.98% 1.92%

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Pa  Pf (1  i ) n

De donde:  Pf    Pa 

i

1/ n

1

Obteniéndose un índice de 0.02 de lo que se obtiene los valores indicados en el siguiente cuadro:

AÑO 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033

ORDEN (n) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

POBLACI ÓN 3200 3329 3396 3464 3533 3604 3676 3749 3824 3901 3979 4058 4140 4222 4307 4393 4481 4570 4662 4755

El Estudio Demográfico con el empleo del software Demproj balancea varios parámetros como los datos intercensales desde el año 1950, índices de fecundidad, migraciones, morbilidad, nacimientos y defunciones en la zona, características de la población, etc., que permiten obtener resultados de crecimiento más ajustados a la realidad socio – económica de la población en estudio.

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La población inicial obtenida (3550 hab) prácticamente coincide con la estimada al 2014 con la información de la encuesta realizada por el Consultor, que por muestreo, permitió estimar la población actual (3200 hab) El índice de crecimiento del cantón Tena de 1.92 %, nos indica que existe un crecimiento alto, que puede adoptamos para el cálculo de la población futura i adoptado = 0.02 % Este índice permitirá que la complementación del sistema de agua potable se ajuste a posibles cambios en el crecimiento de la población. 1.3.

Población de Diseño:

1.3.1. Población Actual: Pa La determinación de la población actual, se ha establecido basándonos en un recuento poblacional por familia realizado por el Consultor, utilizando un formulario de Encuesta Socio – económica – Sanitaria, cuyo resultado se ha aplicado al número de lotes de división establecidos según la planimetría de la lotización del proyecto obteniéndose los siguientes resultados:

PARAMETRO Población estimada Total viviendas

CANTID AD 3440 800 4.3

UNIDAD habitantes viviendas hab/viviend a

Proyectando la población encuestada con el registro del número de lotes de la urbanización Los Pobres Primero se tiene: Población actual (Pa):

3500 hab.

Pero, en base al Estudio demográfico, la población actual es de: 3200 habitantes Población total actual: La Población Total Actual (P total actual) está dada por: (1)

P total actual =

P actual + P flotante

a)

Población actual =

b)

Población flotante: P flotante:

3200 habitantes

No se ha podido determinar la cantidad exacta de población flotante significativa en el Tena, ya que esta población se presenta únicamente en determinadas fechas festivas del Cantón y no de manera continua.

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P total actual =

3200 + 0

P total actual =

3200 habitantes P a = 3200 habitantes

1.3.2.

Población futura: P f:

Empleando el método geométrico, que es el más generalizado, en virtud de la disponibilidad de datos y con los parámetros ya determinados, la población futura para nuestra población en estudio será: P f = Pa ( 1 + i ) n Donde: Pf= Pa= i= n=

Población futura Población actual Índice de crecimiento (%) Período de diseño (años)

= = =

3200 hab. 1.92 % 20 años

Con la fórmula descrita, reemplazando, se tiene: Pf=

3200 (1 + 0.02) 20 Pf=

4755 habitantes

Por este método se ha establecido la población futura para la Urbanización Los Pobres Primero, ajustándola a sus propias características socio - económicas y de desarrollo. Los parámetros asumidos de índice de crecimiento y período de diseño corresponden a la realidad propia de esta población. P de diseño = 4755 habitantes 1.3.3. Dotaciones: Se define como dotación el caudal de agua potable consumido diariamente, en promedio por cada habitante, y, en nuestro caso de destinará prioritariamente para satisfacer las necesidades de índole doméstico, en las que se incluye la necesaria para beber, preparación de alimentos, aseo personal y lavado de ropa, básicamente. Para establecer los caudales de dotación, tomando en cuenta lo sugerido por las Normas de Diseño de la Subsecretaría de Agua Potable, Saneamiento y Residuos Sólidos (Ex-SSA), para poblaciones mayores a 1000 habitantes, tendremos: 1.3.4.

Nivel de Servicio

Según las Normas de la Subsecretaría de Saneamiento Ambiental el Nivel de Servicio está dado por:

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Con lo anterior: Para la selección de la dotación es necesario considerar factores tales como: uso del agua, costo del servicio, hábitos de consumo y disponibilidad de agua en la fuente de abastecimiento. Balanceando los factores anteriormente citados la dotación para este caso estaría dada por: 1.3.5.

Dotación para la Urbanización Asociación Los Pobres Primero: Población futura:

4755 habitantes Población (rango): Hasta 5000 hab. cálido Dotación media futura: 170 – 200 l/hab/día doméstico Disponibilidad en la fuente: suficiente

Clima: Uso del agua:

Para el presente caso se considera adecuado una dotación media futura de 200 l/h/d . Este valor es el adecuado para esta población, por lo que de acuerdo a la disponibilidad de fuentes de agua y considerando que las características socio - económicas de la comunidad cambiarán hasta el final del período de diseño y que con una adecuada educación sanitaria mejorarán las condiciones de higiene y costumbres de los pobladores, que exigirá una demanda adicional de agua potable, adoptamos: Dotación media futura = 200 l/h/d 1.4. 1.4.1.

Variaciones de los consumos: Caudal medio (Qm):

El caudal medio, se define por el promedio aritmético de los consumos diarios que se registran en un año y se obtiene multiplicando la dotación media futura por la población al final del período y por un factor de fugas, cuyo resultado dividido entre 86400, permite obtener un caudal en litros por segundo. Es decir: Dotmf * Pf 86400 Reemplazando valores tendremos: Qm 

Qm =

4755 * 200 / 86400 Qm = 11.01 l/s

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1.4.2.

Caudal máximo diario (QMD):

Se define como caudal máximo diario al caudal registrado en el día de máximo consumo al final del período de diseño. El QMD se lo obtiene multiplicando el caudal medio, Qm, por un coeficiente de mayoración KMD, cuyo valor, para poblaciones mayores a 1000 habitantes varía entre el 130 y 150% del caudal medio. Por los antecedentes antes analizados, para el sistema de agua potable de la Urbanización Asociación Los Pobres Primero es conveniente un coeficiente de mayoración del 130 % ya que se estima que los consumos diarios se verán afectados apreciablemente por la influencia de un nuevo sistema de agua potable mejorado, lo cual constituye un cambio fuerte en las actividades de la población, que demandará mayor cantidad de agua del sistema una vez mejorado, en las diferentes épocas del año. Por lo que, el QMD en nuestro caso será: QMD  1.30 * Qm

=

1.30 * 11.01

QMD = 14.31 l/s 1.4.3.

Caudal máximo horario (QMH):

El consumo máximo horario se define como el caudal registrado en la hora de máximo consumo al final del período de diseño. El QMH, según las Normas de Diseño de la Ex – Subsecretaría de Saneamiento Ambiental, para poblaciones con más de 1000 habitantes, se determina multiplicando el Qm (caudal medio diario) por un coeficiente de variación horaria KMH, cuyo valor varía entre 2.0 y 2.30 Para el presente caso adoptamos el coeficiente de 2.30. Con lo anterior, el caudal máximo horario, quedaría así: QMH  2.30 * Qm

=

2.30 * 11.01

QMH = 25.32 l/s 1.5.

CAUDALES DE DISEÑO:

En concordancia con lo que establecen las Normas de Diseño de la Ex-SSA se asumen, para las diferentes etapas del sistema de agua potable de la Urbanización Asociación Los Pobres Primero, los siguientes caudales de diseño: 1.5.1.

Captación:

De conformidad con las Normas de Diseño de la Ex – SSA, los caudales medios mensuales o medios diarios, provenientes de fuentes superficiales deben tener una garantía de abastecimiento ininterrumpido según los siguientes valores:

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La población de la Urbanización Los Pobres Primero se la clasifica en la categoría I, por ser una ciudad mayor a 1000 habitantes, donde el suministro de agua se puede disminuir hasta el 30% durante un mes y la suspensión del servicio en un tiempo máximo de 5 horas en un día por año. Con lo anterior, el caudal de diseño de la estructura de captación, tratándose de afloramientos de origen subterráneo, deberá ser como mínimo el siguiente: Q captación =

QMD + 20 % = Q captación =

1.5.2.

1.20 * 14.31

17.17 l/s

Conducción:

Siendo las fuentes de origen subterráneo y captada mediante estructuras superficiales, la conducción tendrá una capacidad hidráulica igual a 1.10 veces el consumo máximo diario al final del período de diseño (QMD). Q conducción = =

QMD * 1.10 1.10 * 14.31 Q conducción =

1.5.3.

15.74 l/s

Planta de tratamiento:

Dadas las condiciones del presente sistema, en función de la población y la calidad del agua de las fuentes, no se ha considerado dar tratamiento convencional alguno al agua, aparte de que será necesario desinfectar el agua cruda, previo su distribución. Los análisis de laboratorio no recomiendan ningún tratamiento especial, pero la presencia de coliformes totales obliga a la desinfección, aunque sin haberlos, por prevención de contaminación deberá hacerse la desinfección. Sin embargo, para las unidades de tratamiento físico implementadas el caudal será: Q p. tratam. = =

QMD * 1.10 1.10 * 14.31

Q p. tratam. = 1.5.4.

15.74 l/s

Volumen de Almacenamiento:

El volumen del almacenamiento o reserva se calcula para absorber las variaciones horarias en el día de máximo consumo. Siendo éste un sistema con una población futura mayor a 1.000 habitantes, se considerará volumen de reserva para incendios, y, para emergencias. En estas condiciones, la reserva según recomendaciones de las Normas, dado que la población en estudio es menor a 5000 habitantes, se toma para el volumen de regulación el 30 % del volumen consumido en un día, con el caudal medio (Qm) al final del período de diseño.

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V r = 30 % Qm

V r = 0.30 * 11.01 * 86.4

V r = 285 m³ (redondeado) Para prevenir incendios, el caudal para una población menor a 20.000 habitantes, para este rubro está dado por: Vi  50 *

p

Por tanto: Vi = 109 m3

(redondeado)

Para poblaciones menores a 5.000 habitantes, las Normas recomiendan un valor de volumen de emergencia igual a cero (0) porque suple el volumen de regulación:

Ve  0 El volumen total de almacenamiento o reserva será: Va = Vr + Vi + Ve Va = 394 m3 1.5.5.

Red de Distribución:

La capacidad de la red de distribución será calculada para un caudal equivalente al caudal máximo horario (CMH). El servicio que se dará será continuo las 24 horas del día. Q red = QMH Q red = 25.32 l/seg