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Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil

PROYECTO ACADEMICO SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE (EL ALTO)

DOCENTE TEORIA: Ing. Orlando Rojas AUXILIAR: Univ. Salazar Murillo Alvaro NOMBRE: Univ. Lafuente Ayala Angel Igor MATERIA: CIV – 2238 – “B” INGENIERIA SANITARIA I FECHA ENTREGA: Or. / 07 / 01 / 2012

ORURO - BOLIVIA Ingeniería Sanitaria I

CIV – 2238 – “B”

0

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POBLACION: EL ALTO CAPITULO I 1. INFORMACION GENERAL 1.1. GENERALIDADES EL ALTO, es una ciudad de Bolivia en el departamento de La Paz. De acuerdo con el censo de 2001 EL ALTO tiene 529 108 habitantes y su población estimada para el (2008) era de 738.825 habitantes. La ciudad está conectada a la misma por una carretera asfaltada y una línea de tren que se encuentra de nuevo en funcionamiento desde finales de 2008. El Municipio de EL ALTO se halla a 3953 ms.s.n.m. , se halla formando parte de la cuenca del lago Titicaca en la sub-región andina del Altiplano Norte. Clima, el clima es frío, ventoso y seco, su temperatura oscila entre 10 grados celcius en el verano y 4 grados celcius en el invierno, ya que se encuentra en el Altiplano boliviano, la mayor parte del año con una estación lluviosa entre diciembre y febrero. 1.2. NOMBRE DEL PROYECTO Abastecimiento de Agua Potable a la ciudad de el Alto.

1.3. TIPO DE PROYECTO Diseño del sistema de Abastecimiento de Agua Potable. 1.4. OBJETIVOS GENERALES Y ESPECIFICOS GENERAL  Brindar agua potable a la ciudad de EL ALTO, mediante un sistema de abastecimiento de agua potable que satisfaga los requerimientos mínimos de calidad de agua y presiones.  Ingeniería Sanitaria I

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ESPECÍFICOS  Abastecer de agua potable a todos los sectores de EL ALTO, ya sean domésticos, público, industriales y comerciales.  Diseñar el sistema de agua potable para las poblaciones para un determinado tiempo tomando en cuenta los datos censales del municipio con el fin de abastecer a todos los pobladores y que el costo del proyecto sea el óptimo.  Diseñar las obras de captación superficiales y subterráneas necesarias para el abastecimiento de agua a las poblaciones aprovechando las cualidades físicas del terreno y topografía del lugar.  Diseñar las aducciones externas e internas del sistema de agua potable.  Diseñar los tanques de regulación, almacenamiento y cárcamos de bombeo necesarios para el sistema de abastecimiento de agua potable.  Diseñar las redes de distribución. 1.5. UBICACIÓN FISICA Y GEOGAFICA La topografía de EL ALTO y sus proximidades son lo suficientemente accesibles y aceptables para la construcción de las obras de captación necesarias para el suministro de agua potable, cabe resaltar que las diferentes comunidades aledañas utilizan este cause para la agricultura principalmente la producción de papa. Cuenta con un clima frío, ventoso y seco y una temperatura que oscila entre 10 grados Celsius en el verano y 4 grados Celsius en el invierno.

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CAPITULO 2 MEMORIA DESCRIPTIVA 2. PARÁMETROS BÁSICOS DE DISEÑO 2.1. ANÁLISIS Y ADOPTACIÓN DEL PERIODO DE DISEÑO El periodo de diseño del proyecto es el número de años durante los cuales el sistema de agua potable prestará su utilización con eficiencia, calidad, seguridad, durabilidad y economía para el abastecimiento de la misma, en nuestro caso al municipio de el ALTO, teniendo en cuenta el desgaste de los equipos, el tiempo de vida útil (según la NB689) y su respectivo mantenimiento periódico, ya sea de los equipos y cámaras de bombeo, cámaras de limpieza, tanques, tuberías, etc; además del cambio de desarrollo económico de las poblaciones como su desarrollo social. Se asumirá un periodo de diseño de 25 años, Tabla 2.4 S/ NB689 para P>20000hab. ELEMENTO

Vida Útil [años]

Obras de Captación Aducción Pozo Profundo Tanques Redes Equipos Eléctricos Planta de Tratamiento

30 30 15 – 20 20 – 30 30 5 – 10 20 - 30

2.2. POBLACIÓN ACTUAL E INICIAL La población actual e inicial del proyecto será la población del año presente 2010:

N   P  162856 * 1   ; N  46  380  P  182570 hab

2.3. CÁLCULO Y SELECCIÓN DEL ÍNDICE DE CRECIMIENTO

1976 1979 1990 1995 2004 2010

POBLACION TOTAL [hab.] 79962 85526 102485 106686 125575 139308

2011

182570

AÑO

Ingeniería Sanitaria I

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t

3 11 5 9 6 1

3

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122000

CRECIMENTO DE LA POBLACION

POBLACION

112000 102000 92000 82000 72000 1970

1980

1990

2000

2010

AÑOS

REGRESIÓN LINEAL

y=A1+B1x N 1 2 3 4 5 6

X 1976 1979 1990 1995 2004 2010

Y 79962 85526 102485 106686 125575 139308

11954

SUMA

B

XY 158004912 169255954 203945150 212838570 251652300 280009080

639542

1275705966

X^2 3904576 3916441 3960100 3980025 4016016 4040100

23817258

n XY   X *  Y n X 2 

r

A

 X 

2

n   X

Y^2 6393921444 7314696676 10503175225 11381902596 15769080625 19406718864

70769495430

 Y  B X n

n XY   X *  Y 2

B 1= A 1= r=



 X   n   Y   Y   2

2

2

1684,596465 -3249687,358 0,993966328

y = - 3249687,358 + 1684,596465x INTERPOLACIÓN Y REGRESIÓN PARA PERIODOS IGUALES

Y = A2 + B2X Ingeniería Sanitaria I

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4

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X

Y

XY

X^2

Y^2

1 2 3 4 5 6

1976 1982 1988 1994 2000 2006

79962 89183 99290 109398 119506 129613

158004912 176760382 197389346 218139600 239011146 260003982

3904576 3928324 3952144 3976036 4000000 4024036

6393921444 7953578331 9858586574 11967921115 14281581954 16799569092

SUMA

11946

626952

1249309368 B= A= r=

23785116

67255158510

1663,483554 -3207503,761 0,999892626

Y= - 3207503,761 + 1663,483554X Pf  Po  i Po * t Año

Población CALCULA

1976 1982 1988 1994 2000 2006 2010

79962 89521 99502 109482 119463 129444 136098

t

Tasa de (i) Aritmético

6 6 6 6 6 Prom

0,01992 0,01858 0,01672 0,01519 0,01392 0,016868459

POBLACION

CRECIMIENTO ARITMETICO 136800 131800 126800 121800 116800 111800 106800 101800 96800 91800 86800 81800 76800 1975

1980

1985

1990

1995

2000

2005

AÑOS

Ingeniería Sanitaria I

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5

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REGRESIÓN GEOMÉTRICA y  a  (1  i) x

y=a∙bx ln y = ln a + x ln b V=A+Bx Donde:   

V = ln y A = ln a B = ln b N 1 2 3 4 5 6 SUMA

X 1976 1979 1990 1995 2004 2010 11954

B

y=eV a=eA b=eB

Y 79962 85526 102485 106686 125575 139308 639542

V=Ln(Y) 11,2893068 11,3565757 11,5374717 11,5776452 11,7406585 11,8444426 69,3461005

X*V 22307,6702 22474,6633 22959,5687 23097,4022 23528,2796 23807,3296 138174,914

n XV   X *  V n X  2

 X 

A

2

r

n   X

B= A= r=

X^2 3904576 3916441 3960100 3980025 4016016 4040100 23817258

V^2 127,448448 128,971812 133,113254 134,041869 137,843061 140,29082 801,709264

 V  B X n

n XV   X *  V 2



 X   n  V  V   2

0,0158683 -20,057259 0,99776505

2

2

b= 1,01599486973899 1,94645E-09 a=

y=1,94645E-09*1,01599486973899^x

INTERPOLACIÓN Y REGRESIÓN PARA PERIODOS IGUALES N 1 2 3 4 5 6

x 1976 1982 1988 1994 2000 2006

Ingeniería Sanitaria I

y 79962 88762 97628 107380 118106 129904

V=Ln(y) 11,2893068 11,393711 11,4889208 11,5841306 11,6793404 11,7745502

CIV – 2238 – “B”

x*V 22307,6702 22582,3352 22839,9745 23098,7564 23358,6808 23619,7477

x^2 3904576 3928324 3952144 3976036 4000000 4024036

V^2 127,448448 129,81665 131,995301 134,192081 136,406992 138,640032 6

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil SUMA

11934

542081,0121 B= A= r=

y=

68,4111917

0,01608721 -20,4946491 0,99987657

136078,373

23737356

780,130684

1,01621731 1,25686E-09

b= a=

1,25686E-09 *1,01621731

^x

 Pf  i   t  1  Po  Año

Población CALCULA

1976 1982 1988 1994 2000 2006 2010

79962 88451 97415 107286 118158 130132 138781

t

Tasa de (i) Geométrico

6 6 6 6 6 Prom

0,01696 0,01622 0,01622 0,01622 0,01622 0,01637

POBLACION

CRECIMIENTO GEOMETRICO 136800 126800 116800 106800 96800 86800 76800 1975

1980

1985

1990

1995

2000

2005

AÑOS

REGRESIÓN EXPONENCIAL

y=a*ebx Ln y = ln a + bx ln e V=A+Bx Ingeniería Sanitaria I

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Donde:  

V = ln y A = ln a B=b B

n XV   X *  V n X 2 

X 1976 1979 1990 1995 2004 2010 11954

A

 X 

2

r N 1 2 3 4 5 6 SUMA

y=eV a=eA

n   X

Y 79962 85526 102485 106686 125575 139308 639542

B= A= r=

 V  B X n

n XV   X *  V 2



 X   n  V  V   2

V=Ln(Y) 11,2893068 11,3565757 11,5374717 11,5776452 11,7406585 11,8444426 69,3461005

0,0158683 -20,057259 0,99776505

2

X*V 22307,6702 22474,6633 22959,5687 23097,4022 23528,2796 23807,3296 138174,914

2

X^2 3904576 3916441 3960100 3980025 4016016 4040100 23817258

V^2 127,448448 128,971812 133,113254 134,041869 137,843061 140,29082 801,709264

0,018569 b= a= 1,9464E-09

y= 1,9464E-09*e^ (0,018569*X) INTERPOLACIÓN Y REGRESIÓN PARA PERIODOS IGUALES N 1 2 3 4 5 6 SUMA

X 1976 1982 1988 1994 2000 2006 11946,0

Y 79962 88761,7405 97628,1139 107380,146 118106,304 129903,894 621742,2 B= A= r=

Ingeniería Sanitaria I

V=Ln(Y) 11,2893068 11,393711 11,4889208 11,5841306 11,6793404 11,7745502 69,2

0,01608721 -20,4946491 0,99987657

X*V 22307,670 22582,335 22839,975 23098,756 23358,681 23619,748 137807,2

X^2 3904576 3928324 3952144 3976036 4000000 4024036 23785116,0

V^2 127,448 129,817 131,995 134,192 136,407 138,640 798,5

b= 0,02432309 a= 1,2569E-09

CIV – 2238 – “B”

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y=1,2569E-09*e^(0,02432309*X)  Pf  ln  Po   i t Año

Población CALCULA

1976 1982 1988 1994 2000 2006 2010

79962 88451 97415 107286 118158 130132 138781

t

Tasa de (i) Exponencial

6 6 6 6 6 Prom

0,01682 0,01609 0,01609 0,01609 0,01609 0,01623

CRECIMIENTO EXPONENCIAL 136800 POBLACION

126800 116800

106800 96800 86800 76800 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 AÑOS

CONCRETIZANDO AÑO 1976 1982 1988 1994 2000 2006 TASA i 2006 2010

LINEAL 79962 89521 99502 109482 119463 129444 0,01686846 129444 136098

Ingeniería Sanitaria I

POBLACIÓN GEOMETRICA 79962 88451 97415 107286 118158 130132 0,016365673 130132 138781

EXPONEN 79962 88451 97415 107286 118158 130132 0,016233156 130132 138781

CIV – 2238 – “B”

PROM 79962 88808 98110 108018 118593 129902

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El promedio de las poblaciones es para la curva logística. PARÁMETROS PARA LA CURVA LOGÍSTICA Con los índices obtenidos: LINEAL GEOMETRICA TIPO TASA 0,01686846 0,016365673 "i" 1,687 1,637 i%

EXPONEN 0,016233156 1,623

Para los años inferiores al 2010 despejamos de las formulas de índice de crecimiento Po y reemplazamos los "i" obtenidos, para cada tipo de crecimiento respectivamente

Para la población Po asignada para el año 2010 tenemos: POBLACION AÑO LINEAL GEOMETRICA EXPONENCIAL 1990 128642 124347 124347 1994 135477 132689 132689 1998 143080 141591 141591 2002 151586 151090 151090 2006 161167 161226 161226 2010 172042 172042 172042 2011 174944 174858 174858 2012 177846 177719 177719 2013 180748 180628 180628 2014 183650 183584 183584 2015 186552 186588 186588 Año Pob At Notacion 1990 1994 1998 2002

L

125779 133618 142087 151255

2 * PO  P1  P2  P1 ( P0  P2 ) P0  P2  P12

4 4 4

Ingeniería Sanitaria I

125779 133618 142087 151255 161206 172042 174887 177761 180668 183606 186576

Po P1 P2

a

2

L  PO m P0

PROM

L= 366893,98

CIV – 2238 – “B”

1  PO  ( L  P1 )  Ln  t1  P1  L  P0 





532

10

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil m= 3,7458425

a= 0,0111689

Pf 

L 1  m  e at

t= Pf=

16 172020

Población futura para el año 2010 con t = Pf-P0=2011-1994=17

2.4. CÁLCULO, ANÁLISIS Y SELECCIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURA Para el índice elegimos el geométrico: i = 1,637, puesto que al realizar la comparación entre la curva logística y los distintos crecimientos de poblaciones proyectadas para el año 2011, la población Geométrica es la que mas se asemeja. AÑO

t

2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

POBLACION

Proyección adoptada

Aritmética Geométrica Exponencial Logística

Ingeniería Sanitaria I

182570 185650 188729 191809 194889 197968 201048 204128 207207 210287 213367 216446 219526 222606 225685 228765 231845 234924 238004 241084 244163 247243 250323 253403 256482 259562

182570 185558 188595 191681 194818 198006 201247 204541 207888 211290 214748 218263 221835 225465 229155 232905 236717 240591 244528 248530 252598 256732 260933 265203 269544 273955

182570 185558 188595 191681 194818 198006 201247 204540 207888 211290 214748 218262 221834 225465 229155 232905 236717 240591 244528 248530 252597 256731 260933 265203 269543 273955

CIV – 2238 – “B”

182570 185575 188670 191833 195068 198375 201758 205219 208760 212385 216094 219893 223783 227767 231849 236033 240321 244717 249226 253852 258598 263469 268469 273605 278881 284302

Años

Población

2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036

182570 185558 188595 191681 194818 198006 201247 204541 207888 211290 214748 218263 221835 225465 229155 232905 236717 240591 244528 248530 252598 256732 260933 265203 269544 273955

11

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil CRECIMIENTO DE LA POBLACION

292000

Crecimiento geométrico

geometricogeométric o

POBLACIÓN

272000 252000 232000

aritmética geométrica exponencial

212000

logística

192000 172000 2019

2021

2023

2025

2027

2029

AÑOS

2.5. DOTACIÓN ACTUAL E INICIAL DOTACIÓN ACTUAL

D ACTUAL 

AÑO

POBLACION

2011

182570

HAB s/ser

ConsumoTotal * 1000 Habcon servicio

HAB c/ser

CONSUMO TOTAL

%

HABITANTES

HABITANTES

%

[m3]

DOTACION ACTUAL

4,8

8763,4

173807

14,9

27202,9

156,5

DOTACIÓN INICIAL D  4.7 

N 9 12

Dotación ASIGNADA  Dotación ACTUAL  D

N  46

Dotación ASIGNADA * Población 1000 ConsumoTOTAL  * 1000 Población

ConsumoTOTAL  Dotación MEDIA

AÑO

POBLACION

D

2011

182570

9

DOTACIÓN asignada 165,5

CONSUMO DOTACIÓN Total [m3] Media[l/hab.día] 30217,6363 149

DOTACIÓN DE DISEÑO Consumo domestico Consumo comercial e industrial

Ingeniería Sanitaria I

CIV – 2238 – “B”

165,51 19,86

12

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil Consumo publico Perdidas en el sistema Dotación total

16,55 16,55 218,48

2.6. CÁLCULO DEL ÍNDICE DE CRECIMIENTO DE LA DOTACIÓN Dotación 

ConsumoTotal * 1000 Habcon servicio

1    Df   t d %     1 * 100  Do    

AÑO

1976 1979 1990 1995 2004 2010

Dt

POBLACION

3 11 5 9 6

79962 85526 102485 106686 125575 139308

HABITANTE s/serv HABITANTE CONSUMO TOTAL DOTACION c/serv % HAB % HAB

19,3 16,7 8,6 11,4 13 9,2

15433 14283 8814 12162 16325 12816

64529 71243 93671 94524 109250 126492

9,5 11,2 17,7 13,8 13,5 15,0

7596 9579 18140 14723 16953 20896

117,72 134,45 193,65 155,76 155,17 165,20

REGRESIÓN GEOMETRICA N 1 2 3 4 5 6 SUMA

X 1976 1979 1990 1995 2004 2010 11954

B

n   X

X*V 9422,1776 9699,51539 10479,4881 10071,3426 10109,2518 10265,3639 60047,1394

n  XV   X *  V n X

A 

r

Y 117,72 134,45 193,65 155,76 155,17 165,20 921,95

V Ln(Y) 4,768308502 4,901220508 5,26607444 5,048292014 5,044536846 5,107146194 30,1355785

V

2

  X 

2

 B X n

n XV   X * V 2



  X   n  V 2  V 

Ingeniería Sanitaria I

2

2

B=

0,00775604

A=

-10,4300289

X^2 3904576 3916441 3960100 3980025 4016016 4040100 23817258

V^2 22,736766 24,0219625 27,73154 25,4852523 25,447352 26,0829423 151,505815



CIV – 2238 – “B”

13

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil r=

Y= 2,95322E-05 +1,00778620020506

0,60874531

^x

INTERPOLACION Y REGRESION PARA PERIODOS IGUALES V N X Y Ln(Y) X*V 1 1976 117,72 4,768308502 9422,1776 2 1982 140,11 4,942450627 9795,93714 3 1988 146,79 4,988986892 9918,10594 4 1994 153,78 5,035523157 10040,8332 5 2000 161,11 5,082059422 10164,1188 6 2006 168,78 5,128595687 10287,9629 SUMA 11946 888,2862342 29,94592429 59629,1357

1976 1982 1988 1994 2000 2006 2010

Poblacion CALCULA 118 133 142 152 162 173 181

Ingeniería Sanitaria I

At

6 6 6 6 6 Prom= d %=

V^2 22,736766 24,4278182 24,8899902 25,3564935 25,827328 26,3024937 149,54089

B= 0,01079428 A= -16,500422 r= 0,9510312

V= -16,500422 0,010794279 *X Y= 6,8227E-08 1,010852747 ^X

Año

X^2 3904576 3928324 3952144 3976036 4000000 4024036 23785116

tasa de (d) geometrico 0,02114 0,01085 0,01085 0,01085 0,01085 0,01291 1,291% CIV – 2238 – “B”

14

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil

INCREMENTO GEOMETRICO 240 220 200 180 160 140 120 100 1975

1985

1995 AÑOS

2005

2.7. DOTACIÓN FUTURA %d   Df j  Do 1   100  

Ingeniería Sanitaria I

AÑO

t

2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

POBLACION ADOPTADA 182570 185558 188595 191681 194818 198006 201247 204541 207888 211290 214748 218263 221835 225465 229155 232905 236717 240591 244528 248530

CIV – 2238 – “B”

t

DOTACION FUTURA 218,48 221,30 224,15 227,05 229,98 232,95 235,96 239,00 242,09 245,21 248,38 251,59 254,83 258,12 261,46 264,83 268,25 271,72 275,22 278,78 15

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil 2031 2032 2033 2034 2035 2036

20 21 22 23 24 25

252598 256732 260933 265203 269544 273955

282,38 286,02 289,71 293,45 297,24 301,08

DOTACION FUTURA 2038 2033 DOTACION FUTURA

AÑO

2028 2023 2018 2013 2008 240,0

260,0

280,0

300,0

320,0

DOTACION [l/hab.día]

2.8. CAUDALES DE DISEÑO COEFICIENTES DE DISEÑO MENSUALES MES ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE ∑ Qm=

HORARIOS

%V anual

k1

HORA

k2

9,60 9,20 8,40 7,30 7,00 7,00 6,90 7,10 8,20 9,30 10,10 10,00 100 10

1,152 1,104 1,008 0,876 0,84 0,84 0,828 0,852 0,984 1,116 1,212 1,2 12 1,0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 ∑ Qm=

0,665 0,602 0,58 0,789 1,28 1,59 1,463 1,395 1,12 0,926 0,82 0,77 12,000 1

Ingeniería Sanitaria I

CIV – 2238 – “B”

%V DIARIO 5,54 5,02 4,83 6,58 10,67 13,25 12,19 11,63 9,33 7,72 6,83 6,42 100,00 10

16

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil

COEFICIENTES k1 DE CONSUMO MENSUAL 1,300 1,200 1,100 k11,000 0,900 0,800 0,700 1

2

3

4

5 6 7 MES DEL AÑO

8

9

10

11

12

COEFICIENTES k2 DE CONSUMO HORARIO 1,700 1,600 1,500 1,400 1,300 1,200 1,100

1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

HORAS DEL DIA

Ingeniería Sanitaria I

CIV – 2238 – “B”

17

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil

PROYECCIONES DE LA DOTACION Y EL CONSUMO MEDIO POR AÑO Y MESES TASA DE INCREMENTO d= 1,637 K1 % ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC AÑO POBLACION DOT Qm 1,151 1,126 1,022 0,856 0,801 0,794 0,780 0,843 1,051 1,132 1,245 1,199 2011 172042 218 435 501 480 439 381 365 365 360 371 428 486 527 522 2012 174468 221 445 513 492 449 390 374 374 369 379 438 497 540 534 2013 176928 223 456 525 503 459 399 383 383 377 388 448 509 552 547 2014 179423 225 466 537 515 470 409 392 392 386 397 459 521 565 560 2015 181954 227 477 550 527 481 418 401 401 395 407 470 533 579 573 2016 184519 229 489 563 540 493 428 410 410 405 416 481 545 592 586 2017 187121 231 500 576 552 504 438 420 420 414 426 492 558 606 600 2018 189760 233 512 590 565 516 448 430 430 424 436 504 571 620 614 2019 192436 235 524 604 578 528 459 440 440 434 446 516 585 635 629 2020 195150 237 536 618 592 541 470 451 451 444 457 528 599 650 644 2021 197902 240 549 632 606 553 481 461 461 455 468 540 613 665 659 2022 200693 242 562 647 620 566 492 472 472 465 479 553 627 681 674 2023 203523 244 575 662 635 580 504 483 483 476 490 566 642 697 690 2024 206393 246 589 678 650 593 516 494 494 487 501 579 657 713 706 2025 209303 249 602 694 665 607 528 506 506 499 513 593 672 730 723 2026 212255 251 617 710 681 622 540 518 518 511 525 607 688 747 740 2027 215248 253 631 727 697 636 553 530 530 523 538 621 704 765 757 2028 218283 256 646 744 713 651 566 543 543 535 550 636 721 783 775 2029 221362 258 661 762 730 666 579 555 555 547 563 651 738 801 793 2030 224483 260 677 780 747 682 593 568 568 560 577 666 755 820 812 2031 227649 263 693 798 765 698 607 582 582 574 590 682 773 840 831 2032 230859 265 709 817 783 715 621 596 596 587 604 698 791 859 851 2033 234115 268 726 836 801 731 636 610 610 601 618 714 810 879 871 2034 237416 270 743 856 820 749 651 624 624 615 633 731 829 900 891 2035 240764 273 760 876 839 766 666 639 639 629 648 748 848 921 912 2036 244159 275 778 896 859 784 682 654 654 644 663 766 868 943 934 Qm del promedio 597 688 659 602 523 501 501 494 509 587 666 723 716 min max k1(min)= 0,828 k1(max)= 1,212

DOTACION INICIAL Do= 218 L/s Nº 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Ingeniería Sanitaria I

CIV – 2238 – “B”

18

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil PROYECCIONES DE LA DOTACION Y EL COSUMO MEDIO POR HORAS 0 Nº

AÑO

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035

POBLACIO N 172042 174468 176928 179423 181954 184519 187121 189760 192436 195150 197902 200693 203523 206393 209303 212255 215248 218283 221362 224483 227649 230859 234115 237416 240764 244159 Qm del promedio

k2(min)= k2(max)=

Ingeniería Sanitaria I

DOT

Qm

218 221 223 225 227 229 231 233 235 237 240 242 244 246 249 251 253 256 258 260 263 265 268 270 273 275

435 445 456 466 477 489 500 512 524 536 549 562 575 589 602 617 631 646 661 677 693 709 726 743 760 778 597

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

0,750 0,700 0,600 0,950 1,800 1,150 1,050 1,100 1,000 1,200 0,900 0,800 289 296 303 310 318 325 333 340 348 357 365 374 382 391 401 410 420 430 440 450 461 471 483 494 506 517 397

262 268 274 281 287 294 301 308 315 323 330 338 346 354 363 371 380 389 398 407 417 427 437 447 458 468 359

252 258 264 271 277 283 290 297 304 311 318 326 334 341 349 358 366 375 383 393 402 411 421 431 441 451 346 mín

343 351 360 368 377 386 395 404 413 423 433 443 454 464 475 487 498 510 522 534 547 559 573 586 600 614 471

557 570 583 597 611 626 640 655 671 686 703 719 736 753 771 789 808 827 846 866 887 907 929 951 973 996 764 máx

692 708 725 742 759 777 795 814 833 853 873 893 914 936 958 980 1004 1027 1051 1076 1101 1127 1154 1181 1209 1237 949

0,580 1,59

CIV – 2238 – “B”

19

636 651 667 682 699 715 732 749 767 785 803 822 841 861 881 902 923 945 967 990 1013 1037 1062 1087 1112 1138 873

607 621 636 651 666 682 698 714 731 748 766 784 802 821 840 860 880 901 922 944 966 989 1012 1036 1060 1085 833

487 499 510 522 535 547 560 573 587 601 615 629 644 659 675 691 707 724 741 758 776 794 813 832 851 871 669

403 412 422 432 442 453 463 474 485 497 508 520 533 545 558 571 584 598 612 627 641 656 672 688 704 720 553

357 365 374 383 392 401 410 420 430 440 450 461 472 483 494 506 518 530 542 555 568 581 595 609 623 638 489

335 343 351 359 368 376 385 394 403 413 423 433 443 453 464 475 486 497 509 521 533 546 559 572 585 599 460

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PROYECCION ANUAL DE LOS CONSUMOS MINIMOS Y MAXIMOS (HORARIOS Y DIARIOS) Nº 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

AÑO 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035

POBLACION DOT 172042 218,477 174468 220,507 176928 222,557 179423 224,626 181954 226,714 184519 228,821 187121 230,948 189760 233,095 192436 235,261 195150 237,448 197902 239,655 200693 241,883 203523 244,131 206393 246,4 209303 248,691 212255 251,002 215248 253,335 218283 255,69 221362 258,067 224483 260,466 227649 262,887 230859 265,33 234115 267,797 237416 270,286 240764 272,798 244159 275,334 Qm del periodo

Ingeniería Sanitaria I

Q(Minimo y maximo diario) Q(Minimo y maximo horario) Qm k1min Qmind k1max Qmaxd k2min Qminh k2max Qmaxh 435 0,828 360 1,212 527 0,580 209 1,59 838 445,3 0,828 369 1,212 540 0,580 214 1,59 858 455,7 0,828 377 1,212 552 0,580 219 1,59 878 466,5 0,828 386 1,212 565 0,580 224 1,59 899 477,4 0,828 395 1,212 579 0,580 229 1,59 920 488,7 0,828 405 1,212 592 0,580 235 1,59 942 500,2 0,828 414 1,212 606 0,580 240 1,59 964 511,9 0,828 424 1,212 620 0,580 246 1,59 987 524 0,828 434 1,212 635 0,580 252 1,59 1010 536,3 0,828 444 1,212 650 0,580 258 1,59 1034 548,9 0,828 455 1,212 665 0,580 264 1,59 1058 561,9 0,828 465 1,212 681 0,580 270 1,59 1083 575,1 0,828 476 1,212 697 0,580 276 1,59 1108 588,6 0,828 487 1,212 713 0,580 283 1,59 1134 602,5 0,828 499 1,212 730 0,580 289 1,59 1161 616,6 0,828 511 1,212 747 0,580 296 1,59 1188 631,1 0,828 523 1,212 765 0,580 303 1,59 1216 646 0,828 535 1,212 783 0,580 310 1,59 1245 661,2 0,828 547 1,212 801 0,580 318 1,59 1274 676,7 0,828 560 1,212 820 0,580 325 1,59 1304 692,7 0,828 574 1,212 840 0,580 333 1,59 1335 709 0,828 587 1,212 859 0,580 340 1,59 1366 725,6 0,828 601 1,212 879 0,580 348 1,59 1398 742,7 0,828 615 1,212 900 0,580 357 1,59 1431 760,2 0,828 629 1,212 921 0,580 365 1,59 1465 778,1 0,828 644 1,212 943 0,580 374 1,59 1499 596,9 494 723 287 1150 Promedio (mind y maxd) 608,9 Promedio (minhy maxh) 718,5

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3. DISEÑO DE OBRAS DE CAPTACIÓN 3.1. POZOS DATOS:

N = 46

PROSPECCION Elevación del terreno:……………………………………….▼t = 3910,0 msnm Espesor acuífero:…………………………e=40,5+N/15,5=40,2+46/15,5= 43,5 m Cota del nivel freático:……….……………………………...▼NF = 3902,0 msnm POZO DE PRUEBA Y OBSERVACION Caudal de bombeo (prueba):………………………………..Qb= 32 l/s Tiempo de bombeo:…………………………………………..Tb = 72 Hrs Diámetro del pozo de prueba: ………………………………d = 500 mm Distancia del pozo de prueba al PO1: ……………………..r1 = 35 m Distancia del pozo de prueba al PO2: ……………………..r2 = 97 m Abatimiento en el pozo de observación 1:…………………S1 = 8,197 m Abatimiento en el pozo de observación 2:…………………S2 = 3,148 m Diámetro del pozo de observación 1:..……………………..D1 = 250 mm Diámetro del pozo de observación 2: .……………………..D2 = 250 mm Q de diseño:………………………………….…………..QDIS= 21% Qsap =0,21*688,5 Q de diseño:………………………………………………QDIS= 144,6 l/s =0,14456m3/s Esquema para la solución PP Φ = 450 mm

Po 1

Po 2

S1

S2

▽ NF

So h1

h2

ho

r1 r2

▼EI = ▼NF – e = 3902,0 -43,5 = 3858,5 msnm Ingeniería Sanitaria I

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r  Qb  Ln 1   r0  K1  2  * h1  h02





r  Qb  Ln 2   r0  K2  2  * h2  h02



;



Las permeabilidades en ambos pozos es la misma, entonces: r  r  Qb  Ln 1  Qb  Ln 2   r0    r0  2 2 2  * h1  h0  * h2  h02







h0 



r h12  Ln 2  r0 r Ln 2  r0



r  r  Ln 1  Ln 2   r0    r0  2 2 2 h1  h0 h2  h02



 



 2 r    h2  Ln 1    r0   r    Ln 1    r0 

d 500   250mm  0,25m 2 2 h1  e  S1  43,5  8,197  36,705m r0 

h2  e  S 2  43,5  3,148  41,765m

 100   28  36 ,705 2  Ln   41,765 2  Ln  0,225  0,225    h0   100   28  Ln   Ln   0,225   0,225  h0  12,55m Abatimiento de pozo de prueba y abatimiento máximo

S0  e  h0  43,9  12,55  31,35m % S0 

S0 31,35  100   100  71,42 %  66 ,67 % e 43,9

Por tanto tenemos un rendimiento del 90% (óptimo) y el caudal permisible será: (para 1 pozo)

QbMAX 

66 ,67 66 ,67  Qb   30  28,0 [l / s] % S0 71,42

Luego se tiene: 66 ,67 66 ,67 e   43,9  29,27 m 100 100  e  S0MAX  43,9  29,27  14,63 [m]

S0MAX  h0min

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Cálculo de la permeabilidad del suelo r  Qb  Ln 2   r1  K ……………………..Ec. de la permeabilidad 2  * h2  h12





lts 1m3 86400 s m3 m3 Qb  30,0    2592,0  0,03 s 1000 lts 1día día s

 100  2592,0  Ln  3 3  28   2,645  m / día   3,06 E  5  m / s  K  m2   m2   * 41,765 2  36 ,705 2    





Cálculo de la distancia entre pozos para un mismo Qb

 y 2  h12 ln  X     K    Qb Donde:

   ln r1  

y = e = 43,9 m Qb=QbMAX= 28 l/s=0.028 m3/s = 2419,2 m3/día K = 2,645 (m3/día)/m2

Recalculando h1 con el caudal de explotación r  Qb  Ln 1   r0   h  K1  1 2  * h1  h02





     Qb  Ln r1   MAX     r0     h 2  1 0 min   K      

   28   0.028  Ln   0.225  2 1   h1     14,63   40,24 m    3,06 E  5    

Reemplazando h1 Ingeniería Sanitaria I

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23

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Ln( X )    3,06 E  5

(43,9 2  40,24 2 ) 0,028

 Ln(28)  4,3929

X  e4 ,3929  80,87 m La distancia mínima entre pozos será: d  2  X  2  80,87  161,74 m

Cálculo del número de pozos para satisfacer el QDIS QbMAX= 28 l/s=0.028 m3/s = 2419,2 m3/día Nº horas de bombeo = 8 hrs

QMÁX 

Nºb 8  QbMÁX   28  9,33 l / s 24 24

Por lo tanto el número de pozos será:

N º pozos 

QDIS 180,7   19,4  20 QMÁX 9,33

N º pozos  20 pozos 3.2. DIQUE TOMA DATOS:

N= 46

PROSPECCION Caudal mínimo en época de estiaje:………..……………..Qmin = 1172,8 l/s Caudal medio del ciclo hidrológico:………...………………Qm = 1869,2 l/s Caudal máximo en época de lluvias:………..……………..QMAX = 3298,5 l/s Ancho de la fuente de captación:……………………………L3 = 30 m Profundidad media de la fuente:…………………………….H3=1,9 m Q de diseño:…………………………..QDIS= (20+N/9,2)%*Qsap = (20+61/9,2)%*722,7 diseño:………………………………………………….. QDIS= 192,5 l/s Esquema para la solución L3 L2 L1

Qmax H2 H1

Qm

Qmin

Dimensiones del Vertedero

Ingeniería Sanitaria I

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24

Q de

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 Q 3 Q  2L  H  H     2L  3 2

 Para Qmin: Q H   min  2 L1

2

2

 3  1,173  3       2 L1 

Para el Caudal mínimo de la Época de estiaje L1 2 4 7 8 10 11

H1 0,441 0,278 0,191 0,175 0,151 0,142

H1 = (Qmin/2*L1)^(2/3)

Luego:

 

3 2

Q1  2 L1  H 1

H1 = L1 = Q1 =

0,2 m 7,00 m 1,252 m3/s

 2  7,0  0,22  1,252 [m 3 / s] > 1,173 [m3/s] 3

 Para Q2:

Q2  QMAX  Q1  3,299  1,252  2,047 [m3 / s] Q H   2  2 L2

2

2

 3  2,047  3       2 L2 

Caudal del vertedero de crecidas Q2 = Qmax - Q1= L2 10 14 16 18 20 22

H2 0,219 0,175 0,160 0,148 0,138 0,129

Luego:

 

Q2  2 L2  H 2

3 2

H2 = L2 = Q2 =

2,046 m3/s

0,15 m 18,0 m 2,091 m3/s

 2  18,0  0,15 2  2,091 [m 3 / s] > 2,046 [m3/s] 3

Cálculo de la cámara de captación Ingeniería Sanitaria I

CIV – 2238 – “B”

25

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Por razones constructivas, el canal de aducción será una tubería con flujo a media sección. Entonces la cámara de captación, será de manera similar, con base semi -cilíndrica.

D

8  Qc ; v  1 [m / s]; H R  0,1 [m]  v

Qc = QDIS = 192,5 [l/s] = 0,1925 [m3/s]

D

8  0,1925  0,700 [m]  0,7 [m]  D  700 [mm]  28 " Dadoptado  1

Pendiente de la cámara y tubería  6 ,4167  n  QDIS S  Pte.   2.667  D adoptado 

   

2

Rugosidad para tuberías de concreto => n = 0,013

m  6 ,4167  0,013  0,1925  S  Pte.     0,00173  1,73 0 00 2.667 0.95 m   2

Área de captación Qc Ac  Cd  2 gH

H = H1=0,20 m

Ac 

Adoptando:

Cd =0,8

0,1925  0,123 [m2 ] 0,8  2  9,81  0,20

Número de orificios en la rejilla de captación N º ORIF .  K OBS 

AC AORIF .

Sea la rejilla: Fe Φ 1 “

Φ=

0,025 m.

D

e Área de un orificio

Lr Para: Ao=

Ingeniería Sanitaria I

e * Dadop

CIV – 2238 – “B”

e= Ao =

0,01 m. 0,007 m2

26

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil Número de orificios No=

2 * Ac / Ao

No =

34,7 ≈ 35 orificios

Longitud de la rejilla Lr=

e*No + Φ(No+1)

Lr =

1,24 m.

Luego: Lr =

1,24

< L1 =

7,0 m.

3.3. GALERIA FILTRANTE DATOS:

N = 46

PROSPECCION Elevación del terreno:……………………………………….▼t = 3870 msnm Cota de nivel estático:……………………………………….▼NE = 3868,3 msnm Cota del estrato impermeable:……………………………...▼EI = 3862,6 msnm POZO DE PRUEBA Y OBSERVACION Caudal de bombeo:…………………………………………..Qb= 8,3 l/s Diámetro del pozo de prueba: ………………………………d = 1,5 m Distancia del pozo al río:…………………………………….r1 = 120 m Abatimiento en el pozo de prueba:…………………………So = 2,64 m Q de diseño:…………………………………………………..QDIS= 10% Qsap =0,1*688,5 Q de diseño:………………………………………………….. QDIS= 72,3 l/s

DISEÑO DE LA GALERIA FILTRANTE Qb=

8,3

GF

  1650 [mm ] Nivel estatico

So=

2,7

H1=

ho=

3868,3

5,74

3,04 3862,56 estrato impermeable

r1= 135

d=1,65 m

Cálculo de la altura de agua ho en el PP Espesor del acuífero

Ingeniería Sanitaria I

e =▼NE-▼EI => e =5,743 M

CIV – 2238 – “B”

27

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil Altura de agua en el pozo de prueba Radio del pozo de prueba

ho = h1- So => ho = 3,04 M ro=d/2=> ro=0,825 M

Abatimiento Máximo

% S0 

S0 2,7  100   100  47 ,038 % < 67% e 5,74

Aumentando el Qb: QbMAX 

67 67  Qb   8,3  11,82 [l / s] %S 0 47 ,038

Luego se tiene:

S0MAX  0,67  e  0,67  5,743  3,848 h0MIN  e  S0MAX  5,743  3,848  1,9 [m]

Cálculo de la permeabilidad del suelo

r  Qb  Ln 1  ……………………..Ec. de la permeabilidad  r0  K  * e 2  h02



Qb  8,3



lts 1m 3 86400 s m3 m3    717 ,12  0,0083 s 1000 lts 1día día s

 135  717 ,12  Ln   m 3 / día   m3 / s  0,825   K  49,054    5,68 E  4  2  2  * 5,743 2  3,04 2  m   m 





Cálculo del caudal unitario de la galería (caudal por metro lineal)

q



K  e 2  h02 MAX

2  X 1  X o 



……..Ec. del caudal unitario

Adoptando:

Tenemos:

Distancia a la fuente Ancho de la Galería filtrante

Ingeniería Sanitaria I

CIV – 2238 – “B”

X1 = Xo =

8,00 m. 1,00 m.

28

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q

 m 3 / día  49,054  (5,743 2  1,9 2 ) l / s   102,915    1,191  2  (8  1)  m   m 

Cálculo de la longitud de la Galería Filtrante

Nivel Estático

So

h1

ho

X1

Xo

Qcaptación  Qdiseño  L. galeria  q  L. galeria  L.galeria 

Qdiseño q

72,3  60,7 [m] 1,191

Cálculo del número de barbacanas Kobs. = 1,6

N º barbacanas K obs

Vf.en bar = 0,2 m/s

4  Qcap 2   vbar  Dbar

Dbar. = 5 cm 72,3 1000  294,6  295 barbacanas N º barbacanas 1,6   0,2  0,05 2 4

Cantidad de barbacanas por metro de galería filtrante N º bar

m



295  4,8  5 barbacanas 60,7

Dimensiones finales Longitud de la galería filtrante Ancho de la galería filtrante Altura interior total ( H = ho + 0,31)

L= 2*Xo = H=

60,7 m. 2,00 m. 3,35 m.

3.4. EMBALSE

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El volumen del embalse esta definido por el caudal que éste aporta al sistema de agua potable, este se calcula de acuerdo al déficit del SAP. DATOS DE LAS OBRAS DE TOMA Caudal de consumo QSAP Caudal de aporte de galería filtrante Caudal de aporte de los pozos profundos QPP Caudal de aporte del dique toma QDT

=722,7 l/s QGF =72,3 l/s =180,7 l/s =192,5 l/s

PARA EL CAUDAL DE APORTE AL SAP-VARIABLE MES ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC SUMA = Qm =

ESC [l/s] 1240 1050 970 850 650 540 580 540 520 510 610 1025 9085 757,1

Q riego [l/s] 0 0 0 0 0 0 0 2,1 1589,875 2,01 1521,738 2,64 1998,7 1,78 1347,608 1,2 908,5 7366,421 613,9

k1 1,151 1,126 1,022 0,856 0,801 0,794 0,78 0,843 1,051 1,132 1,245 1,199 12 1,0

Q var 164,8 161,3 146,4 122,6 114,7 113,7 111,7 120,7 150,5 162,1 178,3 171,7 1861,79 143,2

Q bal 1075,2 1963,9 2787,5 3514,9 4050,2 4476,5 4944,8 3774,2 2621,9 971,1 55,2 0,0

Q dif [l/s] 1075,2 888,7 823,6 727,4 535,3 426,3 468,3 -1170,6 -1152,3 -1650,8 -915,9 -55,2

Caudal del embalse requerido QE =QDISEÑO-QOBRAS DE TOMA=722,7 -72,3 -180,7 -192,5 = 277,2 l/s Caudal disponible QDISP = QmESC - QmRIEGO =757,1 – 613,9 = 143,2 l/s Como: QE > QDISP OPCIONES 1º Solicitar al municipio encargado o a traves del gobierno, se pueda indemnizar a las personas que serán afectadas para así contar con el caudal requerido. 2º Rediseñar cualquiera de las otras obras de captación, la obra elegida para el rediseño tendrá dimensiones mucho mayores a las previamente calculadas, y estas constructivamente tendrán un costo mayor al previsto. PARA LA OPCIÓN 1 QE = 277,2 l/s

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Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil  Caudal de aporte variable

QEVAR  k 1  QE m  k 1  277,2 Para Qbal:

Qbali  Qbali 1  Qesci  Qriego  QE VAR Para Qdif:

Qdif i  Qesci  Qriegoi  QE VAR Verificando:

Qdif ()  Max Qbal()  Min Qbal() 4944,8  4944,8  0 4944,8  4944,8



Caudal de regulación del embalse

Qre  

Qdif ()  4944,8 l / s

Caudal del volumen de regulación

l 1m 3 86400 s 30,42 días Vol REG  Qre     s 1000 l 1 día 1 mes Vol REG  Qre  2628,29

Vol REG  E  4944,8  2628,29 E  12996385,5 [m3 ]

▼ VASO DE ALMACENAMIENTO

CORTINA

LLAVE DE PASO

CRIBA

TUBERIA DE TOMA

PARA LA OPCIÓN 2

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Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil QE = QDISP = = 143,2 l/s Incrementaremos el caudal del dique toma QDIQUE TOMA = QSAP -QE -QG.FIL.-QPOZOS = 722,7 -143,2 -73,3 -183,25 = 322,95 l/s Por lo tanto, rediseñando la toma superficial tenemos: Dimensiones de la cámara de Captación y el canal de aducción Velocidad del flujo en la aducción

V=

1,00 m/s

Diámetro D = √(8.Qc/π.V)

D=

0,907 m.

Diámetro comercial adoptado

D=

0,925 m.

Coeficiente de rugosidad

n=

0,013

Pendiente de la aducción S = ( 6,4167*n*Qc / D^2,667)^2

S=

0,0011 m/m

Área necesaria para la captación Qc = Cd * A * √(2*g* H)

De la Ecuación de orificios sumergidos Tenemos:

Área necesaria para la captación

Ac = Qc/( Cd * √(2*g*H)

Para rejilla con barras de acero Luego:

Cd =

0,8

Ac =

0,2038 m2

Dimensiones de la rejilla de captación con Φ= 0,025 m. Tenemos: e*D

Para:

e= Ao =

Número de orificios No =

2 * Ac / Ao

No =

44,1 ≈ 45 orificios

Longitud de la rejilla Lr =

e*No + Φ(No+1)

Lr =

1,57 m.

Área de un orificio

Ao =

Luego: Lr=

1,57

< L1 =

0,01 m. 0,00925 m2

7,00 m.

ENTONCES ELEGIMOS LA 1º OPCION

4. DESCRIPCIÓN Y SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS Ingeniería Sanitaria I

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4.1. CONFIGURACIÓN, DESCRIPCIÓN Y TRAZADO DE LAS ALTERNATIVAS  Alternativa 1 La alternativa 1, presentada en el plano ½ adjunto en anexos, presenta aducciones externas por bombeo y por gravedad. La aducción del embalse es por gravedad, necesitándose una planta de tratamiento. La aducción del dique toma es por gravedad y es necesaria también una planta de tratamiento. La aducción de la galería filtrante es por bombeo y por gravedad, se necesitará una planta de tratamiento. La aducción del campo de pozos profundos es por bombeo necesariamente, además que se puede obviar la planta de tratamiento, ya que por lo general son aguas no contaminadas aptas para el consumo.

 Alternativa 2 La alternativa 2, a diferencia de la alternativa 1, presenta casi todas sus aducciones externas por gravedad, exceptuando la aducción del campo de pozos profundos y la del embalse, La aducción del embalse es por gravedad y por bombeo, necesitándose una planta de tratamiento y un cárcamo de bombeo.

La aducción del dique toma es por gravedad y necesariamente se requiere una planta de tratamiento. La aducción de la galería filtrante es por bombeo y por gravedad, es necesaria una planta de tratamiento. La aducción del campo de pozos profundos es por bombeo necesariamente. 4.2. EVALUACIÓN Y ELECCIÓN DE ALTERNATIVA En éste proyecto se realizará el abastecimiento de agua potable siguiendo la primera alternativa, puesto que las aducciones por bombeo requieren de un control constante y su costo se incrementa debido al uso de bombas y personal, el cual tiene que ser capacitado, además que la población no cuenta con un sistema de electrificación en toda la región; por otro lado las aducciones por gravedad son bastante extensas, pero el tiempo de vida de las mismas es mayor que el de las bombas y sus accesorios y también se usarán cámaras Ingeniería Sanitaria I

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rompe cargas, para evitar presiones dinámicas muy altas; aún así en el presente realizaremos en su mayoría aducciones por gravedad. El esquema de la primera alternativa es el siguiente:

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4.3. PROGRAMACIÓN DE CAUDALES

RED - EL ALTO

CONSUMOS Q(Minimo y maximo diario)

Nº 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

AÑO 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033

POBLACIÓN 172042 174468 176928 179423 181954 184519 187121 189760 192436 195150 197902 200693 203523 206393 209303 212255 215248 218283 221362 224483 227649 230859 234115 237416

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DOT 248,86 252,25 255,68 259,16 262,69 266,26 269,89 273,56 277,28 281,06 284,88 288,76 292,69 296,67 300,71 304,80 308,95 313,15 317,41 321,73 326,11 330,55 335,05 339,61

Qm 495,54 509,37 523,58 538,19 553,21 568,65 584,51 600,82 617,59 634,82 652,53 670,74 689,45 708,69 728,46 748,79 769,68 791,16 813,23 835,93 859,25 883,22 907,87 933,20

Qmind 386,52 397,31 408,40 419,79 431,50 443,54 455,92 468,64 481,72 495,16 508,97 523,18 537,77 552,78 568,20 584,06 600,35 617,10 634,32 652,02 670,21 688,92 708,14 727,90

CIV – 2238 – “B”

Qmaxd 616,95 634,17 651,86 670,05 688,75 707,96 727,72 748,02 768,89 790,35 812,40 835,07 858,37 882,32 906,94 932,24 958,26 984,99 1012,48 1040,73 1069,77 1099,61 1130,30 1161,83

Q(Minimo y maximo horario)

Qminh 224,57 230,84 237,28 243,90 250,70 257,70 264,89 272,28 279,88 287,69 295,71 303,97 312,45 321,16 330,13 339,34 348,81 358,54 368,54 378,82 389,39 400,26 411,43 422,91

Qmaxh 979,10 1006,42 1034,51 1063,37 1093,04 1123,54 1154,89 1187,11 1220,24 1254,28 1289,28 1325,25 1362,23 1400,24 1439,31 1479,47 1520,75 1563,18 1606,80 1651,63 1697,72 1745,09 1793,78 1843,83 35

Qm 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30

GALERÍA FILTRANTE Qmind Qmaxd Qminh Qmaxh 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30 72,30

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil 24 2034 25 2035

240764 244159 PROMEDIO

344,23 348,91

959,24 986,00

748,21 769,08

1194,25 1227,57

434,71 446,84

1895,28 1948,16

722,73

563,73

899,80

327,53

1427,98

72,30 72,30 72,30

72,30 72,30 72,30

72,30 72,30 72,30

72,30 72,30 72,30

APORTES CAMPO DE POZOS PROFUNDOS Qm Qmind Qmaxd Qminh Qmaxh 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70

Ingeniería Sanitaria I

Qm 192,50 192,50 192,50 192,50 192,50 192,50 192,50 192,50 192,50 192,50 192,50 192,50 192,50 192,50 192,50 192,50 192,50 192,50 192,50 192,50 192,50

DIQUE TOMA EMBALSE Qmind Qmaxd Qminh Qmaxh Qm Qmind Qmaxd Qminh 192,50 192,50 192,50 192,50 50,04 -58,98 171,45 -220,93 192,50 192,50 192,50 192,50 63,87 -48,19 188,67 -214,66 192,50 192,50 192,50 192,50 78,08 -37,10 206,36 -208,22 192,50 192,50 192,50 192,50 92,69 -25,71 224,55 -201,60 192,50 192,50 192,50 192,50 107,71 -14,00 243,25 -194,80 192,50 192,50 192,50 192,50 123,15 -1,96 262,46 -187,80 192,50 192,50 192,50 192,50 139,01 10,42 282,22 -180,61 192,50 192,50 192,50 192,50 155,32 23,14 302,52 -173,22 192,50 192,50 192,50 192,50 172,09 36,22 323,39 -165,62 192,50 192,50 192,50 192,50 189,32 49,66 344,85 -157,81 192,50 192,50 192,50 192,50 207,03 63,47 366,90 -149,79 192,50 192,50 192,50 192,50 225,24 77,68 389,57 -141,53 192,50 192,50 192,50 192,50 243,95 92,27 412,87 -133,05 192,50 192,50 192,50 192,50 263,19 107,28 436,82 -124,34 192,50 192,50 192,50 192,50 282,96 122,70 461,44 -115,37 192,50 192,50 192,50 192,50 303,29 138,56 486,74 -106,16 192,50 192,50 192,50 192,50 324,18 154,85 512,76 -96,69 192,50 192,50 192,50 192,50 345,66 171,60 539,49 -86,96 192,50 192,50 192,50 192,50 367,73 188,82 566,98 -76,96 192,50 192,50 192,50 192,50 390,43 206,52 595,23 -66,68 192,50 192,50 192,50 192,50 413,75 224,71 624,27 -56,11

CIV – 2238 – “B”

36

Qmaxh 533,60 560,92 589,01 617,87 647,54 678,04 709,39 741,61 774,74 808,78 843,78 879,75 916,73 954,74 993,81 1033,97 1075,25 1117,68 1161,30 1206,13 1252,22

72,30 72,30 72,30

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70

180,70 180,70 180,70 180,70 180,70

180,70 180,70 180,70 180,70 180,70

180,70 180,70 180,70

Ingeniería Sanitaria I

180,70 180,70 180,70 180,70 180,70 180,70

180,70 180,70 180,70 180,70 180,70

192,50 192,50 192,50 192,50 192,50

192,50 192,50 192,50 192,50 192,50

192,50 192,50 192,50 192,50 192,50

180,70 192,50 192,50 192,50

CIV – 2238 – “B”

192,50 192,50 192,50 192,50 192,50

192,50 192,50 192,50 192,50 192,50

192,50 192,50

437,72 462,37 487,70 513,74 540,50

654,11 684,80 716,33 748,75 782,07

-45,24 -34,07 -22,59 -10,79 1,34

1299,59 1348,28 1398,33 1449,78 1502,66

277,23 118,23 454,30

-117,97

982,48

37

243,42 262,64 282,40 302,71 323,58

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil

Ingeniería Sanitaria I

Qm 495,54 509,37 523,58 538,19 553,21 568,65 584,51 600,82 617,59 634,82 652,53 670,74 689,45 708,69 728,46 748,79 769,68 791,16 813,23 835,93 859,25 883,22 907,87 933,20 959,24 986,00

APORTES Qmind Qmaxd Qminh 386,52 616,95 224,57 397,31 634,17 230,84 408,40 651,86 237,28 419,79 670,05 243,90 431,50 688,75 250,70 443,54 707,96 257,70 455,92 727,72 264,89 468,64 748,02 272,28 481,72 768,89 279,88 495,16 790,35 287,69 508,97 812,40 295,71 523,18 835,07 303,97 537,77 858,37 312,45 552,78 882,32 321,16 568,20 906,94 330,13 584,06 932,24 339,34 600,35 958,26 348,81 617,10 984,99 358,54 634,32 1012,48 368,54 652,02 1040,73 378,82 670,21 1069,77 389,39 688,92 1099,61 400,26 708,14 1130,30 411,43 727,90 1161,83 422,91 748,21 1194,25 434,71 769,08 1227,57 446,84

722,73

563,73

899,80

Qmaxh 979,10 1006,42 1034,51 1063,37 1093,04 1123,54 1154,89 1187,11 1220,24 1254,28 1289,28 1325,25 1362,23 1400,24 1439,31 1479,47 1520,75 1563,18 1606,80 1651,63 1697,72 1745,09 1793,78 1843,83 1895,28 1948,16

327,53 1427,98

CIV – 2238 – “B”

38

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4.4. BALANCE HIDRÁULICO DEL SAP DATOS DE LAS OBRAS DE TOMA Caudal de aporte de galerÍa filtrante Caudal de aporte de los pozos profundos Caudal de aporte del dique toma Embalse

APORTES Galería Filtrante Pozos Profundos Dique Toma Embalse

Qm 72,30 180,70 192,50 277,23

TRAMO DT - PT2 PT2 - T2 GF - PT3 PT3 -T2 T2-RED EM-PT1 PT1-T1 PP-T1 T1-RED CONSUMO TOTAL DE LA RED RED RED

Ingeniería Sanitaria I

Qm 192,50 192,50 72,30 72,30 264,80 277,23 277,23 180,70 457,93 722,70

Q [l/s] 72,30 180,70 192,50 277,23 722,73

% 10,004 25,003 26,636 38,356 100,000

Qmind Qmaxd Qminh Qmaxh 72,30 72,30 72,30 72,30 180,70 180,70 180,70 180,70 192,50 192,50 192,50 192,50 118,23 454,30 -117,97 982,48 Qmind 192,50 192,50 72,30 72,30 264,80 118,23 118,23 180,70 298,93 563,73

CIV – 2238 – “B”

Qmaxd 192,50 192,50 72,30 72,30 264,80 454,30 454,30 180,70 635,00 899,80

Qminh 192,50 192,50 72,30 72,30 264,80 -117,97 -117,97 180,70 62,73 327,53

Qmaxh 192,50 192,50 72,30 72,30 264,80 982,48 982,48 180,70 1163,18 1427,98

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CAPITULO 3 – MEMORIA DE CÁLCULO 5. ADUCCIONES EXTERNAS E INTERNAS DEL SAP 5.1. CAUDALES HORARIOS DEL SAP Qm APORTES DATOS DE LAS OBRAS DE TOMA Caudal de aporte de galeria filtrante Caudal de aporte de los pozos profundos Caudal de aporte del dique toma Embalse

GF PP DT EM TOTAL CONSUMOS

Q [l/s] 72,30 180,70 192,50 277,20 722,70

% 10,00 25,00 26,64 38,36 100,00

Q [l/s] 722,70 722,70

% 100,00 100,00

DATOS DE LAS REDES POBLACION

RED R

EL ALTO - LA PAZ TOTAL ADUCCIONES EXTERNAS DE LA RED TRAMO EM - T1 DT - T2 GF - T2 PP - T1

Q 277,20 192,50 72,30 180,70

[l/s] [l/s] [l/s] [l/s] [l/s]

ADUCCIONES INTERNAS DE LA RED TRAMO T1 - RED T2 - RED

Ingeniería Sanitaria I

Q 457,90 264,80

[l/s] [l/s] [l/s]

CIV – 2238 – “B”

Hr

K2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Σ= Qm=

0,662 0,604 0,581 0,787 1,282 1,587 1,465 1,396 1,123 0,924 0,818 0,771 0,662 12 1

180,70 PP - T1

542,10 542,10 542,10 542,10

2168,4 180,7

40

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CAUDALES HORARIOS DEL SAP Hr

K2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Σ= Qm=

0,662 0,604 0,581 0,787 1,282 1,587 1,465 1,396 1,123 0,924 0,818 0,771 0,662 12 1

722,70 RED (R) 478,427 436,511 419,889 568,765 926,501 1146,925 1058,756 1008,889 811,592 667,775 591,169 557,202 478,427 8672,400 722,7

ADUC. INTERNAS ADUC. EXTERNAS 457,90 264,80 277,20 192,50 72,30 180,70 T1 - RED T2 EM - T1 DT - T2 GF - T2 PP - T1 303,130 175,298 277,200 192,500 72,300 0,00 RED 276,572 159,939 277,200 192,500 72,300 0,00 266,040 153,849 277,200 192,500 72,300 0,00 360,367 208,398 277,200 192,500 72,300 0,00 587,028 339,474 277,200 192,500 72,300 542,10 726,687 420,238 277,200 192,500 72,300 542,10 670,824 387,932 277,200 192,500 72,300 0,00 639,228 369,661 277,200 192,500 72,300 0,00 514,222 297,370 277,200 192,500 72,300 542,10 423,100 244,675 277,200 192,500 72,300 542,10 374,562 216,606 277,200 192,500 72,300 0,00 353,041 204,161 277,200 192,500 72,300 0,00 303,130 175,298 277,200 192,500 72,300 0,00 5494,800 3177,600 3326,400 2310,000 867,600 2168,40 457,9 264,8 277,2 192,5 72,3 180,7

COEFICIENTES DE MODULACION

Ingeniería Sanitaria I

Hr

K2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Σ= Qm=

0,66 0,60 0,58 0,79 1,28 1,59 1,47 1,40 1,12 0,92 0,82 0,77 0,66 12 1

CIV – 2238 – “B”

Qm= 457,90 T1 0,662 RED 0,604 0,581 0,787 1,282 1,587 1,465 1,396 1,123 0,924 0,818 0,771 0,662 12 1

722,70 264,80 277,20 192,50 72,30 180,70 T2 - RED EM - T1 DT - T2 GF - T2 PP - T1 0,662 1,000 1,000 1,000 0,000 0,604 1,000 1,000 1,000 0,000 0,581 1,000 1,000 1,000 0,000 0,787 1,000 1,000 1,000 0,000 1,282 1,000 1,000 1,000 3,000 1,587 1,000 1,000 1,000 3,000 1,465 1,000 1,000 1,000 0,000 1,396 1,000 1,000 1,000 0,000 1,123 1,000 1,000 1,000 3,000 0,924 1,000 1,000 1,000 3,000 0,818 1,000 1,000 1,000 0,000 0,771 1,000 1,000 1,000 0,000 0,662 1,000 1,000 1,000 0,000 12 12 12 12 12 1 1 1 1 1

41

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil Qmind APORTES DATOS DE LAS OBRAS DE TOMA Caudal de aporte de galeria filtrante Caudal de aporte de los pozos profundos Caudal de aporte del dique toma Embalse

GF PP DT EM TOTAL

Q [l/s] 72,30 180,70 192,50 118,23 563,73

% 12,83 32,05 34,15 20,97 100,00

Q [l/s] 563,73 563,73

% 100,00 100,00

CONSUMOS DATOS DE LAS REDES POBLACION

RED R

EL ALTO - LA PAZ TOTAL ADUCCIONES EXTERNAS DE LA RED TRAMO EM - T1 DT - T2 GF - T2 PP - T1

Qm 118,23 192,50 72,30 180,70

[l/s] [l/s] [l/s] [l/s] [l/s]

ADUCCIONES INTERNAS DE LA RED TRAMO T1 - RED T2 - RED

Ingeniería Sanitaria I

Qm 298,93 264,80

[l/s] [l/s] [l/s]

CIV – 2238 – “B”

Hr

K2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Σ= Qm=

0,662 0,604 0,581 0,787 1,282 1,587 1,465 1,396 1,123 0,924 0,818 0,771 0,662 12 1

180,70 PP - T1

542,10 542,10 542,10 542,10

2168,4 180,7

42

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil

CAUDALES HORARIOS DEL SAP Hr

K2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Σ= Qm=

0,662 0,604 0,581 0,787 1,282 1,587 1,465 1,396 1,123 0,924 0,818 0,771 0,662 12 1

563,73 RED 373,19 (R) 340,49 327,53 443,65 722,70 894,64 825,86 786,96 633,07 520,88 461,13 434,63 373,19 6764,73 563,73

ADUC. INTERNAS 298,93 264,80 T1 - RED T2 197,890 175,298 RED 180,552 159,939 173,677 153,849 235,256 208,398 383,226 339,474 474,399 420,238 437,929 387,932 417,303 369,661 335,696 297,370 276,209 244,675 244,523 216,606 230,473 204,161 197,890 175,298 3587,135 3177,600 298,9279 264,8

COEFICIENTES DE MODULACION Hr K2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Σ= Qm= Ingeniería Sanitaria I

0,66 0,60 0,58 0,79 1,28 1,59 1,47 1,40 1,12 0,92 0,82 0,77 0,66 12 1

CIV – 2238 – “B”

Qmind= 298,93 T1 0,662 RED 0,604 0,581 0,787 1,282 1,587 1,465 1,396 1,123 0,924 0,818 0,771 0,662 12 1

118,23 EM 118,228 PT1 118,228 118,228 118,228 118,228 118,228 118,228 118,228 118,228 118,228 118,228 118,228 118,228 1418,735 118,2279 563,73 264,80 T2 0,662 RED 0,604 0,581 0,787 1,282 1,587 1,465 1,396 1,123 0,924 0,818 0,771 0,662 12 1

ADUC. EXTERNAS 192,50 72,30 DT - T2 GF 192,500 72,300 T2 192,500 72,300 192,500 72,300 192,500 72,300 192,500 72,300 192,500 72,300 192,500 72,300 192,500 72,300 192,500 72,300 192,500 72,300 192,500 72,300 192,500 72,300 192,500 72,300 2310,000 867,600 192,5 72,3

118,23 EM 1,000 PT1 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 12 1 43

192,50 DT 1,000 T2 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 12 1

180,70 PP - T1 0,00 0,00 0,00 0,00 542,10 542,10 0,00 0,00 542,10 542,10 0,00 0,00 0,00 2168,400 180,7

72,30 180,70 GF - T2 PP - T1 1,000 0,000 1,000 0,000 1,000 0,000 1,000 0,000 1,000 3,000 1,000 3,000 1,000 0,000 1,000 0,000 1,000 3,000 1,000 3,000 1,000 0,000 1,000 0,000 1,000 0,000 12 12 1 1

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Qmaxd APORTES DATOS DE LAS OBRAS DE TOMA Caudal de aporte de galeria filtrante Caudal de aporte de los pozos profundos Caudal de aporte del dique toma Embalse

GF PP DT EM TOTAL CONSUMOS

Q [l/s] 72,30 180,70 192,50 454,30 899,80

% 8,04 20,08 21,39 50,49 100,00

Q [l/s] 899,80 899,80

% 100,00 100,00

DATOS DE LAS REDES POBLACION

RED R

EL ALTO- LA PAZ TOTAL ADUCCIONES EXTERNAS DE LA RED TRAMO EM - T1 DT - T2 GF - T2 PP - T1

Qm 454,30 192,50 72,30 180,70

[l/s] [l/s] [l/s] [l/s] [l/s]

ADUCCIONES INTERNAS DE LA RED TRAMO T1 - RED T2 - RED

Ingeniería Sanitaria I

Qm 635,00 264,80

[l/s] [l/s] [l/s]

CIV – 2238 – “B”

Hr

K2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Σ= Qm=

0,662 0,604 0,581 0,787 1,282 1,587 1,465 1,396 1,123 0,924 0,818 0,771 0,662 12 1

180,70 PP - T1

542,10 542,10 542,10 542,10

2168,4 180,7

44

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CAUDALES HORARIOS DEL SAP Hr

K2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Σ= Qm=

0,662 0,604 0,581 0,787 1,282 1,587 1,465 1,396 1,123 0,924 0,818 0,771 0,662 12 1

899,80 RED (R) 595,665 543,477 522,782 708,140 1153,539 1427,977 1318,202 1256,116 1010,471 831,412 736,034 693,743 595,665 10797,558 899,7965

ADUC. INTERNAS 635,00 264,80 454,30 T1 - RED T2 EM - T1 420,368 175,298 454,296 RED 383,538 159,939 454,296 368,933 153,849 454,296 499,742 208,398 454,296 814,065 339,474 454,296 1007,739 420,238 454,296 930,270 387,932 454,296 886,455 369,661 454,296 713,101 297,370 454,296 586,737 244,675 454,296 519,427 216,606 454,296 489,582 204,161 454,296 420,368 175,298 454,296 7619,958 3177,600 5451,558 634,99646 264,8 454,29646

ADUC. EXTERNAS 192,50 72,30 180,70 DT - T2 GF - T2 PP - T1 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 542,10 192,500 72,300 542,10 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 542,10 192,500 72,300 542,10 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 0,00 2310,000 867,600 2168,400 192,5 72,3 180,7

COEFICIENTES DE MODULACION

Ingeniería Sanitaria I

Hr

K2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Σ= Qm=

0,66 0,60 0,58 0,79 1,28 1,59 1,47 1,40 1,12 0,92 0,82 0,77 0,66 12 1

CIV – 2238 – “B”

Qmaxd 635,00 T1 0,662 RED 0,604 0,581 0,787 1,282 1,587 1,465 1,396 1,123 0,924 0,818 0,771 0,662 12 1

899,80 264,80 454,30 192,50 72,30 180,70 T2 - RED EM - T1 DT - T2 GF - T2 PP - T1 0,662 1,000 1,000 1,000 0,000 0,604 1,000 1,000 1,000 0,000 0,581 1,000 1,000 1,000 0,000 0,787 1,000 1,000 1,000 0,000 1,282 1,000 1,000 1,000 3,000 1,587 1,000 1,000 1,000 3,000 1,465 1,000 1,000 1,000 0,000 1,396 1,000 1,000 1,000 0,000 1,123 1,000 1,000 1,000 3,000 0,924 1,000 1,000 1,000 3,000 0,818 1,000 1,000 1,000 0,000 0,771 1,000 1,000 1,000 0,000 0,662 1,000 1,000 1,000 0,000 12 12 12 12 12 1 1 1 1 1

45

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Qminh APORTES DATOS DE LAS OBRAS DE TOMA Caudal de aporte de galeria filtrante Caudal de aporte de los pozos profundos Caudal de aporte del dique toma Embalse

GF PP DT EM

Q [l/s] 72,30 180,70 192,50 -117,97 327,53

% 22,07 55,17 58,77 -36,02 100,00

RED R

Q [l/s] 327,53 327,53

% 100,00 100,00

TOTAL CONSUMOS DATOS DE LAS REDES POBLACION EL ALTO - LA PAZ TOTAL ADUCCIONES EXTERNAS DE LA RED TRAMO EM - T1 DT - T2 GF - T2 PP - T1

Qm -117,97 192,50 72,30 180,70

[l/s] [l/s] [l/s] [l/s] [l/s]

ADUCCIONES INTERNAS DE LA RED TRAMO T1 - RED T2 - RED

Ingeniería Sanitaria I

Qm 62,73 264,80

[l/s] [l/s] [l/s]

CIV – 2238 – “B”

Hr

K2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Σ= Qm=

0,662 0,604 0,581 0,787 1,282 1,587 1,465 1,396 1,123 0,924 0,818 0,771 0,662 12 1

180,70 PP - T1

542,10 542,10 542,10 542,10

2168,4 180,7

46

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CAUDALES HORARIOS DEL SAP Hr

K2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Σ= Qm=

0,662 0,604 0,581 0,787 1,282 1,587 1,465 1,396 1,123 0,924 0,818 0,771 0,662 12 1

327,53 RED (R) 216,822 197,826 190,293 257,763 419,888 519,784 479,825 457,226 367,812 302,634 267,916 252,522 216,822 3930,311 327,53

ADUC. INTERNAS 62,73 264,80 T1 - RED T2 41,525 175,298 RED 37,886 159,939 36,444 153,849 49,365 208,398 80,415 339,474 99,546 420,238 91,893 387,932 87,565 369,661 70,441 297,370 57,959 244,675 51,310 216,606 48,362 204,161 41,525 175,298 752,711 3177,600 62,725912 264,8

-117,97 EM - T1 -117,974 -117,974 -117,974 -117,974 -117,974 -117,974 -117,974 -117,974 -117,974 -117,974 -117,974 -117,974 -117,974 -1415,689 -117,9741

ADUC. EXTERNAS 192,50 72,30 180,70 DT - T2 GF - T2 PP - T1 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 542,10 192,500 72,300 542,10 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 542,10 192,500 72,300 542,10 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 0,00 2310,000 867,600 2168,400 192,5 72,3 180,7

COEFICIENTES DE MODULACION

Ingeniería Sanitaria I

Hr

K2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Σ= Qm=

0,66 0,60 0,58 0,79 1,28 1,59 1,47 1,40 1,12 0,92 0,82 0,77 0,66 12 1

CIV – 2238 – “B”

Qminh= 327,53 62,73 264,80 -117,97 192,50 72,30 180,70 T1 T2 - RED EM - T1 DT - T2 GF - T2 PP - T1 0,662 0,662 1,000 1,000 1,000 0,000 RED 0,604 0,604 1,000 1,000 1,000 0,000 0,581 0,581 1,000 1,000 1,000 0,000 0,787 0,787 1,000 1,000 1,000 0,000 1,282 1,282 1,000 1,000 1,000 3,000 1,587 1,587 1,000 1,000 1,000 3,000 1,465 1,465 1,000 1,000 1,000 0,000 1,396 1,396 1,000 1,000 1,000 0,000 1,123 1,123 1,000 1,000 1,000 3,000 0,924 0,924 1,000 1,000 1,000 3,000 0,818 0,818 1,000 1,000 1,000 0,000 0,771 0,771 1,000 1,000 1,000 0,000 0,662 0,662 1,000 1,000 1,000 0,000 12 12 12 12 12 12 1 1 1 1 1 1 47

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil

Qmaxh APORTES DATOS DE LAS OBRAS DE TOMA Caudal de aporte de galeria filtrante Caudal de aporte de los pozos profundos Caudal de aporte del dique toma Embalse

GF PP DT EM TOTAL CONSUMOS

Q [l/s] 72,30 180,70 192,50 982,48 1427,98

% 5,06 12,65 13,48 68,80 100,00

Q [l/s] 1427,98 1427,98

% 100,00 100,00

DATOS DE LAS REDES POBLACION

RED R

EL ALTO- LA PAZ TOTAL ADUCCIONES EXTERNAS DE LA RED TRAMO EM - T1 DT - T2 GF - T2 PP - T1

Qm 982,48 192,50 72,30 180,70

[l/s] [l/s] [l/s] [l/s] [l/s]

ADUCCIONES INTERNAS DE LA RED TRAMO T1 - RED T2 - RED

Ingeniería Sanitaria I

Qm 1163,18 264,80

[l/s] [l/s] [l/s]

CIV – 2238 – “B”

Hr

K2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Σ= Qm=

0,662 0,604 0,581 0,787 1,282 1,587 1,465 1,396 1,123 0,924 0,818 0,771 0,662 12 1

180,70 PP - T1

542,10 542,10 542,10 542,10

2168,4 180,7

48

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil

CAUDALES HORARIOS DEL SAP Hr

K2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Σ= Qm=

0,662 0,604 0,581 0,787 1,282 1,587 1,465 1,396 1,123 0,924 0,818 0,771 0,662 12 1

1427,98 RED (R) 945,321 862,498 829,655 1123,818 1830,666 2266,199 2091,986 1993,456 1603,618 1319,451 1168,085 1100,970 945,321 17135,724 1427,977

ADUC. INTERNAS 1163,18 264,80 982,48 T1 - RED T2 EM - T1 770,023 175,298 982,477 RED 702,559 159,939 982,477 675,806 153,849 982,477 915,420 208,398 982,477 1491,193 339,474 982,477 1845,962 420,238 982,477 1704,054 387,932 982,477 1623,795 369,661 982,477 1306,248 297,370 982,477 1074,776 244,675 982,477 951,479 216,606 982,477 896,809 204,161 982,477 770,023 175,298 982,477 13958,124 3177,600 11789,724 1163,177 264,8 982,47698

ADUC. EXTERNAS 192,50 72,30 180,70 DT - T2 GF - T2 PP - T1 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 542,10 192,500 72,300 542,10 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 542,10 192,500 72,300 542,10 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 0,00 192,500 72,300 0,00 2310,000 867,600 2168,400 192,5 72,3 180,7

COEFICIENTES DE MODULACION

Ingeniería Sanitaria I

Hr

K2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Σ= Qm=

0,66 0,60 0,58 0,79 1,28 1,59 1,47 1,40 1,12 0,92 0,82 0,77 0,66 12 1

CIV – 2238 – “B”

Qmaxh= 1427,98 1163,18 264,80 982,48 192,50 72,30 180,70 T1 T2 - RED EM - T1 DT - T2 GF - T2 PP - T1 0,662 0,662 1,000 1,000 1,000 0,000 RED 0,604 0,604 1,000 1,000 1,000 0,000 0,581 0,581 1,000 1,000 1,000 0,000 0,787 0,787 1,000 1,000 1,000 0,000 1,282 1,282 1,000 1,000 1,000 3,000 1,587 1,587 1,000 1,000 1,000 3,000 1,465 1,465 1,000 1,000 1,000 0,000 1,396 1,396 1,000 1,000 1,000 0,000 1,123 1,123 1,000 1,000 1,000 3,000 0,924 0,924 1,000 1,000 1,000 3,000 0,818 0,818 1,000 1,000 1,000 0,000 0,771 0,771 1,000 1,000 1,000 0,000 0,662 0,662 1,000 1,000 1,000 0,000 12 12 12 12 12 12 1 1 1 1 1 1

49

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5.2. DETERMINACIÓN DE LAS LONGITUDES REALES Y DE CÁLCULO ADUCCIONES EXTERNAS DE LA RED TRAMO EM - PT1 PT1 - T1 PP - T1 DT -PT2 GF - PT2 PT2 -T2

Q [l/s] 277,20 277,20 180,70 192,50 72,30

LONGITUD. [m] REAL EQUIV. CAL. 10932 149 3264 2277 7622 100

264,80

1093,2 14,9 326,4 227,7 762,2 10

12025,2 163,9 3590,4 2504,7 8384,2 110

ADUCCIONES INTERNAS DE LA RED TRAMO T1 - RED T2 - RED

Ingeniería Sanitaria I

Q [l/s] 277,20 180,70

LONGITUD. [m] REAL EQUIV. CAL. 270 27 297 1321 132,1 1453,1

CIV – 2238 – “B”

50

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5.3. DISEÑO DE ADUCCIONES EXTERNAS 5.3.1. ADUCCIONES POR GRAVEDAD Para diseño de aduciones por gravedad

V=1 m/s

LONG. [m]

Q [l/s] TRAMO

Año 1

Prom año 25

EM - PT1

50,04

277,23 540,50 10932,00 12025,20

0,594

PT1 - T1

50,04

277,23 540,50

149,00

163,90

DT - PT2

192,50 192,50 192,50

2277,00

GF - PT2

72,30

72,30

PT2 -T2

264,80 264,80 264,80

72,30

REAL

CAL.

D. [m] CAL. ADOP.

VEL. [m/s] min

max

0,6

0,177

1,912

0,594

0,6

0,177

2504,70

0,495

0,5

7622,00

8384,20

0,303

100,00

110,00

0,581

C

Prom año 25 Atrás Adel

Año 1

Prom

año 25

140

0,638

15,190 52,301

3900

3840

59,362

44,810

7,699

1,912

140

0,009

0,207

0,713

3840

3840

59,353

44,603

6,986

0,980

0,980

140

3,913

3,913

3,913

3870

3840

26,087

26,087

26,087

0,3

1,023

1,023

140

25,711 25,711 25,711

3870

3840

4,289

4,289

4,289

0,6

0,937

0,937

140

0,128

3840

3840

4,161

4,161

4,161

Clases de Tubería según norma ISO TRAMO EM - PT1 PT1 - T1 DT - PT2 GF - PT2 PT2 -T2

CIV – 2238 – “B”

PRESION [mca]

Año 1

No será necesario colocar cámaras rompe carga en ningún tramo.

Ingeniería Sanitaria I

Elev. TERRENO

Hf [mca]

PRESION MAX [mca] 59,362 59,353 26,087 4,289 4,161

CLASE 10 10 5 5 5

51

0,128

0,128

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil

5.3.2. ADUCCIONES POR BOMBEO LONG. [m]

Qb [l/s] TRAMO

Año 1 Prom

año 25

REAL

542,10 542,10 542,10 3264,00 PP - T1 8,00 Nº de horas de bombeo=

CAL.

VEL. [m/s]

D. [m] CAL. ADOP.

3590,40

0,727

0,75

min

max

1,227

1,227

Elev. TERRENO

Hf [mca] C

140

Año 1 Prom

año 25

5,296

5,296

5,296

PRESION [mca]

Atrás Adel Año 1 3880

3840

34,704

Prom año 25 34,704

34,704

Tubería clase 5 según norma ISO

5.4. DISEÑO DE ADUCCIONES INTERNAS 5.3.3. ADUCCIONES POR GRAVEDAD

4Q D  V

V=1 m/s LONG. [m]

Q [l/s] TRAMO T1 - R T2 - R

Q   H f  10.643 *  2.63  C*D 

Para diseño de aduciones por gravedad

Año 1 Prom

año 25

230,74 457,93 264,80 264,80

721,20 264,80

REAL 270 1321

CAL.

D. [m] ADOP CAL. .

0,764 297 1453,1 0,581

0,8 0,6

VEL. [m/s] min

max

0,459

1,435

0,937

0,937

* Lc

Hf [mca]

Elev. TERRENO

PRESION [mca]

140 140

Año 1 Prom año 25

Atrás

Adel Año 1 Prom año 25

0,066

0,234

0,543

1,688

1,688

1,688

3840 3840

3825 3825

5.3.4. ADUCCIONES POR BOMBEO

CIV – 2238 – “B”

0.54

C

Tubería clase 5 según norma ISO

Ingeniería Sanitaria I

1

52

14,934

14,766

14,457

13,312

13,312

13,312

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil

NO EXISTE ADUCCIONES POR BOMBEO

Ingeniería Sanitaria I

CIV – 2238 – “B”

53

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil

5.5. DISEÑO DE LOS EQUIPOS DE BOMBEO

BOMBEO DESDE UN POZO PROFUNDO

•En la figura anterior: Hm = Hi + e + Hf Hf = Pérdida de carga total Hi = Altura de impulsión e = Presión de ingreso al tanque ≥ 3 m.c.a. Li = Longitud de la tubería de impulsión

Qb 

24  Qm N

Para el diseño del caudal de bombeo

•Diámetro de la tubería

N Di  1.3   24 

0.25

* Qb

•Potencia del equipo

P Ingeniería Sanitaria I

 * H m * Qb 76 CIV – 2238 – “B”

54

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LONG. [m] TRAMO

Q [l/s]

PP - T1

180,70

Qb[l/s]

D. [m]

REAL CAL. CAL. ADOP.

VEL. [m/s]

3590 0,727 0,75 1,227 PP - T1 CALCULO DE PERDIDAS DE CARGA POR FRICCION 542,1

3264

Qb  Qm

C

Hf [mca]

140

5,296

24 N

N= Horas de bombeo N= 8 Considerando que se trabajara con VEINTE bombas para el bombeo

Qde _ trabajo  •Diámetro de la tubería de impulsión

Qb ·=> Qb = 27,11 20

N Di  1.3   24 

0.25

* Qb

Calculo de las perdidas de carga por H. Willams. Q   H f  10.643 *  2.63  C * D  

Nº de bombas TRAMO PP - T1

Q [l/s] 180,7

Qb[l/s] 27,11

1

0.54

* Lc

20 Profundidad del pozo= LONG. [m] D. [m] VEL. [m/s] REAL CAL. CAL. ADOP. 3590 0,163

0,2

Diferencia del terreno Hi = 3880 3840 e=

40 2

3264

163,9 Hf [mca]

C

0,863 140 total

Altura Manométrica será:

Hm = Hi + e + Hf Hm=

40 + 13,491 + 2

POTENCIA DEL EQUIPO DE BOMBEO

P

P=

H m * Qb * 76

m

Hp

55,491 * 0,0271 * 1000 76*0,65

55,491

30,44723

Hp

22,39394 Kw Ingeniería Sanitaria I

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55

13,491 13,491

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5.6. TRAZADO DE LÍNEAS PIEZOMÉTRICAS

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6. TANQUES DE REGULACIÓN, ALMACENAMIENTO Y CÁRCAMOS DE BOMBEO 6.1. CÁLCULO DEL VOLUMEN DE REGULACIÓN, CONTRA FALLAS, CONTRA INCENDIOS Y TOTAL

DISEÑO DE TANQUES CONSICONSIDERACIONES GENERALES •El balance hidráulico de un S.A.P. se basa en la siguiente igualdad: ΣQ aportes al sistema = ΣQ consumos en el sistema •Los caudales de aporte al sistema pueden ser constantes, continuos, discontinuos ó periódicos •Pero, los Consumos en el sistema son variables durante las horas del día. •Entonces las conexiones directas de las aducciones a las redes producirían un desequilibrio hidráulico. APORTES DATOS DE LAS OBRAS DE TOMA Caudal de aporte de galería filtrante Caudal de aporte de los pozos profundos Caudal de aporte del dique toma Embalse

Q [l/s] GF

72,3

PP

180,7

DT EM TOTAL =

192,5 277,2 722,7 722,70

CONSUMOS DATOS DE LA RED POBLACION EL ALTO

RED R

ADUCCIONES EXTERNAS DE LA RED TRAMO EM - PT1 PT1 - T1 PP - T1 DT -PT2 GF - PT2 PT2 -T2

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Q [l/s] 722,70 ADUCCIONES INTERNAS DE LA RED TRAMO T1 - R T2 - R

Q [l/s] 277,20 277,20 180,70 192,50 72,30

Q [l/s] 277,20 180,70

264,80

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ESQUEMA DE LA RED

En el Esquema anterior tenemos: •El equilibrio hidráulico del Sistema, en función de los caudales y consumos promedio será: Qm(EM) + Qm(DT) + Qm(PP)+ Qm(GF) = Qm(RED) ΣQ Aportes = ΣQ Consumos •Pero el Sistema no funciona con Caudales promedio. •Entonces, la única posibilidad para que los Aportes se igualen a los consumos, es a través de los Tanques de Regulación. •Los tanques deberán almacenar agua durante los períodos de menor consumo y distribuir el agua almacenada en los períodos de mayor consumo. FUNCIONAMIENTO DE UN TANQUE •Los tanques cumplen importantes funciones que son: –Regular caudales (Aportes Vs Consumos) –Almacenar un volumen contra incendios, –Almacenar un volumen contra fallas en las aducciones. –Regular presiones en la red de distribución. •En horas de la noche, el consumo de agua es mínimo. •El tanque se llena.

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Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil Q1 > Q2

•Durante algunas horas del día, el consumo de agua es máximo. •El tanque se vacía. Suministra todo el volumen de agua almacenada. Q1 < Q2

VOLUMEN DE LOS TANQUES •CRITERIOS: Existen varios criterios respecto al cálculo del Volumen de los tanques. •Según las Normas INOS Y AWWA, el Volumen total será:

VT  Vr  Vi  V f VT = Volumen Total (m3) Vr = Volumen de regulación Vi = Volumen contra incendios Vf = Volumen contra fallas

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Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil VOLUMEN DE REGULACION (Vr) 1.Con los caudales de aporte y consumos por periodo, calcular los volúmenes de aporte al tanque y los volúmenes consumidos desde el tanque. 2.Hallar la diferencia de volúmenes para cada periodo. 3.El volumen máximo negativo indica la cantidad de agua que debe existir a las Cero Horas (Hs: 0:00) 4.Con el volumen calculado para Hs: 0:00 recalcular los volúmenes correspondientes a cada periodo. VOLUMEN CONTRA INCENDIOS •Es el volumen destinado a garantizar un caudal de emergencia para combatir incendios. •Fórmula para el cálculo del volumen contra incendios:

Vi  ( Qi * Ti ) 3 . 6 •Donde: Vi = Volumen contra incendios (m3) Qi = Caudal contra incendios (l/s) Ti = Tiempo que duran los incendios (s)

16 (l/s)

VOLUMEN CONTRA FALLAS

Vf  Q max d *Ti * 3.6 Vf = Volumen contra fallas (m3) Qmaxd = Caudal maximo diario del tramo de aporte (l/s) Tf = Tiempo que duran las fallas (hr)

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TANQUE 1 ELEVACIÓN DEL TANQUE (terreno) = NIVEL DEL AGUA = NIVEL X =

3820,00 3843,94 3835,03

APORTES (PT1-T1)+(PP-T1)

[msnm] [msnm] [msnm]

CONSUMOS (T1-R)

Hr. PT1-T1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Σ Qm

277,2 277,2 277,2 277,2 277,2 277,2 277,2 277,2 277,2 277,2 277,2 277,2 277,2

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PP-T1 0,0 0,0 0,0 0,0 542,1 542,1 0,0 0,0 542,1 542,1 0,0 0,0 0,0

QAPORTES QCONSUMO VAPORTES VCOMSUMO l/s l/s 277,2 303,13 277,2 1995,84 276,57 2086,93 277,2 1995,84 266,04 1953,40 277,2 1995,84 360,37 2255,07 819,3 3947,40 587,03 3410,62 819,3 5898,96 726,69 4729,37 277,2 3947,40 670,82 5031,04 277,2 1995,84 639,23 4716,19 819,3 3947,40 514,22 4152,42 819,3 5898,96 423,10 3374,36 277,2 3947,40 374,56 2871,58 277,2 1995,84 353,04 2619,37 277,2 1995,84 303,13 2362,21 5494,80 39562,56 5494,80 39562,56 457,90 457,90 máx abs(mín)

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VOLUMEN DE REGULACIÓN m

3

m

0,00 -91,09 -48,65 -307,87 228,91 1398,49 314,85 -2405,49 -2610,52 -85,91 989,91 366,37 0,00

1398,49 2610,52

2610,52 2519,43 2561,87 2302,64 2839,42 4009,01 2925,37 205,02 0,00 2524,60 3600,42 2976,89 2610,52

4009,01 0,00

65

K

Hr

3

0,65 0,63 0,64 0,57 0,71 1,00 0,73 0,05 0,00 0,63 0,90 0,74 0,65

5,80 5,60 5,69 5,12 6,31 8,91 6,50 0,46 0,00 5,61 8,00 6,61 5,80

COTA DEL AGUA 3840,8 3840,6 3840,7 3840,1 3841,3 3843,9 3841,5 3835,5 3835,0 3840,6 3843,0 3841,6 3840,8

Universidad Técnica de Oruro Facultad Nacional de Ingeniería Ingeniería Civil CÁLCULO DEL VOLUMEN DE REGULACIÓN Vol. De regulación Vr =

4009,01

m3

VOLUMEN CONTRA INCENDIOS S/ N.I.:

Vi  ( Qi * Ti ) 3 . 6 Qi = Caudal contra incendios (l/s) Ti = Tiempo que duran los incendios (Hr) Vi = Volumen contra incendios (m3) Para el caudal contra incendios: δ 100