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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS CARRERA DE INGENIERIA CIVIL

INGENIERIA SANITARIA II DOCENTE: ING. ROJAS ALVAREZ JACINTO TEMA: PROYECTO DEL PRIMER PARCIAL UBICACIÓN: MUCHO LOTE 2, PARAISO DEL RIO 1

ESTUDIANTE: GRANJA CHAVEZ CRISTINA

GRUPO: 2A 1

INDICE RESUMEN ..................................................................................................................... 3 OBJETIVOS .................................................................................................................. 5 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................. 5 OBJETIVOS ESPECIFICOS ..................................................................................... 5 PERIODO DE DISEÑO ................................................................................................ 6 POBLACION DE DISEÑO ........................................................................................... 6 MÉTODO LINEAL.................................................................................................... 7 MÉTODO GEOMÉTRICO ........................................................................................ 7 MÉTODO LOGARITMICO ...................................................................................... 8 MÉTODO WAPPUS .................................................................................................. 9 PROMEDIO DE LOS MÉTODOS ............................................................................ 9 Diagrama de proyección final de la población ......................................................... 10 CALCULO DE CONSUMO Y CAUDAL .................................................................. 10 PROYECCIÓN DEL CONSUMO: .......................................................................... 11 Caudal Medio Diario (Lts/s) ..................................................................................... 11 Caudal Máximo Diario (Lts/s).................................................................................. 11 Caudal Máximo Horario (Lts/s) ............................................................................... 11 PROYECCIÓN DE CONSUMOS ........................................................................... 12 RESERVAS DE AGUA POTABLE ........................................................................... 12 Reserva baja (succión) .............................................................................................. 12 Tabla de consumos ................................................................................................... 13 Diagrama de la Curva Integral - Reserva Distribución ............................................ 13 Cuadro de Cálculo - Reserva Distribución ............................................................... 14 Cuadro de Cálculo - Reserva Succión ...................................................................... 15 Diagrama de la Curva Integral - Reserva Succión ................................................... 15 Cuadro de Cálculo de Reserva Alta o Tanque Elevado............................................ 16 Diagrama de la Curva Integral - Reserva Alta o Tanque Elevado ........................... 16 CONCLUSIONES ....................................................................................................... 17 BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................... 18

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RESUMEN El objetivo de este proyecto es diseñar el sistema de agua potable para una comunidad. La presente investigación tiene como propósito fundamental, examinar los procesos y análisis que se realizan para el abastecimiento de agua potable, con el único propósito de mejorar la calidad de vida de los habitantes. El diseño de un sistema de abastecimiento consta de dos componentes fundamentales: el trazado de la red y el diseño de la misma; para realizar adecuadamente el trazado de la red de distribución deben conocerse con anterioridad algunas características topográficas, población actual y futura, así como también criterios y especificaciones que establecen las normas técnicas de diseño para los sistemas de abastecimiento de agua. El agua potable proviene de ríos, pozos o embalses, desde ellos se conduce mediante tuberías hasta la planta de tratamiento, donde se modifica su calidad y se dirige hacia depósitos de regulación y almacenamiento, y mediante la red de distribución el agua llegará a las viviendas. En este es trabajo de investigación procederemos a calcular la distribución de la red de agua potable en una residencia de 10 manzanas y 166 solares poblados. Actualmente la comunidad cuenta con 878 habitantes y en la vida útil del sistema se tendrá una población final de 2002 habitantes. A estos resultados le daremos una proyección de 20 años El diseño de un sistema de abastecimiento consta de dos componentes fundamentales: el trazado de la red y el diseño de la misma; para realizar adecuadamente el trazado de la red de distribución deben conocerse con anterioridad algunas características topográficas, población actual y futura, así como también criterios y

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especificaciones que establecen las normas técnicas de diseño para los sistemas de abastecimiento de agua. Nuestra dotación media será 170 (lt/h.d) por lo que nuestros caudales de diseño serán los siguientes: cmd= 6,08 l/s CMD= 8,38 l/s CMH= 12,76 l/s Nuestro volumen de tanque elevado dio como resultado 291 m^3 A si mismo nuestro volumen de tanque de reserva (succión) obtuvimos 416.67 m^3 Establecemos que nuestro tiempo de bombeo es de 8 horas.

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OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Mejorar la calidad de vida de la población del sector correspondiente, mejorando el diseño de un sistema de abastecimiento de agua potable, para así disminuir los casos de enfermedad por la mala calidad de agua, como casos de enfermedades diarreicas, parasitarias. Con esta acción pretendemos que mejore la calidad de vida de la comunidad y contribuyamos a su desarrollo. Garantizando el suministro de Agua potable a las personas se busca los siguientes objetivos: Disminuir las tasas de mortalidad por enfermedades de origen hídrico. Provocar un impacto sanitario favorable en la población infantil, más vulnerable a las enfermedades.

OBJETIVOS ESPECIFICOS •

Entre los objetivos específicos que tenemos que alcanzar a lo largo del proyecto están:

•

Identificar las zonas de la población a servir.

•

Obtener datos de población y clima de la zona.

•

Mejorar las condiciones de vida y bienestar al sector.

•

Calcular y establecer criterios de diseño para el sistema de agua potable.

•

Dotar a la población de agua potable de buena calidad.

•

Obtener los caudales de diseño del sistema para un periodo de 20 años.

5

PERIODO DE DISEÑO El periodo de diseño se define como el tiempo para el cual el sistema funcionara en forma eficiente, por su capacidad para captar, procesar y conducir el caudal de agua requerido por la comunidad, así como también por la resistencia físicas de las instalaciones y calidad del servicio. En la definición del periodo de diseño intervienen varios factores como: la vida útil de las instalaciones, obras civiles, tuberías, facilidades de construcción, tendencia de crecimiento de la población y de la misma manera la capacidad económica de las entidades que financiaran la construcción. Se debe tomar en cuenta que la proyección debe realizarse para satisfacer las necesidades de la comunidad durante un determinado periodo de tiempo, durante este tiempo el sistema debe ser 100% funcional. En ningún caso se deben proyectar obras definitivas con periodos menores a 15 años. En el caso de nuestro proyecto el periodo durante el cual va a funcionar eficientemente el sistema será de 20 años. POBLACION DE DISEÑO La población de diseño es la población proyectada al final del periodo de diseño y debe estimarse integrando variables demográficas, socioeconómicas, urbanas y regionales, además de las normativas y regulaciones municipales prevista para su ocupación y crecimiento ordenados. Para obtener la población de diseño es decir la población proyectada hasta nuestro periodo de diseño de 20 años tenemos cinco métodos que utilizaremos el cual son: Método lineal Método geométrico Método logarítmico Método wappus 6

MÉTODO LINEAL

El método lineal se basa en la hipótesis de que el ritmo de crecimiento poblacional es constante, su ecuación determina una gráfica donde el crecimiento poblacional se comporta de manera lineal.

K=

Puc − Pci Tuc − Tci

Pf = Puc + k Tf − Tuc

Dónde: Tuc= Tiempo del último censo

Puc=Población del último censo

Tci=Tiempo del censo inicial

Pci= Población del censo inicial

K= Pendiente de la recta

Año 1990 2001 2010 2020 Promedio

Pci 209 395 501 878

Pf= Población futura Método Lineal K 2025 2030 2035 2040 22,3 989,5 1101 1212,5 1324 25,4210526 1005,1053 1132,2105 1259,3158 1386,4211 37,7 1066,5 1255 1443,5 1632 28,473684

1020

1163

1305

1447

MÉTODO GEOMÉTRICO

El método geométrico al igual que en el método aritmético el índice de crecimiento poblacional se considera constante, pero su ecuación determina un crecimiento poblacional exponencial.

𝑟=

Puc Pci

1 T uc −T ci

−1

Pf = Puc 1 + r

T f −T uc

7

Dónde: Pf= Población futura

Puc= Población del último censo

Pa= Población actual

Pci= Población del censo inicial

r= Taza de crecimiento poblacional

n= Periodo

Año 1990 2001 2010 2020 Promedio

Pci 209 395 501 878

Método Geométrico r 2025 2030 2035 2040 0,04900673 1115,2851 1416,6979 1799,5695 2285,9146 0,04293624 1083,3862 1336,8174 1649,5326 2035,3996 0,05770773 1162,3125 1538,6906 2036,9469 2696,5476 0,04988357

1120

1431

1829

2339

MÉTODO LOGARITMICO

El método logarítmico o método exponencial es recomendado por el RAS para los niveles de complejidad bajo, medio y medio alto. La ecuación empleada es la siguiente:

𝐾=

ln 𝑃𝑐𝑝 − ln⁡ (𝑃𝑐𝑎 ) 𝑇𝑐𝑝 − 𝑇𝑐𝑎

𝑃𝑓 = 𝑃𝑐𝑖 𝑒

𝑘 𝑚 (𝑇𝑓 −𝑇𝑐𝑖 )

Dónde: Tuc= Tiempo del censo posterior

Puc= Población del último censo

Tca= Tiempo del censo actual

Pci= Población del censo inicial

K= es la tasa de crecimiento promedio

Tf= tiempo futuro

Año 1990 2001 2010 2020 Promedio

Pci 209 395 501 878

Método Logarítmico K 2025 2030 2035 2040 0,0578683 1075,0988 1358,5104 1716,6334 2169,1628 0,0264134 1214,359 1534,4816 1938,9932 2450,1398 0,056104 1010,8378 1277,3093 1614,0265 2039,5072 0,0467952

1100

1390

1757

2220 8

MÉTODO WAPPUS

Se recomienda que este método se utilice para todos los niveles de complejidad. Es un método poco común, aunque sus resultados son confiables es importante aclarar que únicamente puede emplearse cuando el producto de la tasa de crecimiento i en % y la diferencia del año a proyectar y el año del censo inicial es menor a 200 de lo contrario la población futura ser creciente pero negativa. La ecuación que se usa es:

𝑖=

200⁡ (𝑃𝑢𝑐 − 𝑃𝑐𝑖 ) 𝑇𝑢𝑐 − 𝑇𝑐𝑖 (𝑃𝑢𝑐 + 𝑃𝑐𝑖 )

𝑃𝑓 = 𝑃𝑐𝑖

200 + 𝑖(𝑇𝑓 − 𝑇𝑐𝑖 ) 200 − 𝑖(𝑇𝑓 − 𝑇𝑐𝑖 )

Dónde: Tuc= Tiempo del censo posterior

Puc= Población del último censo

Tca= Tiempo del censo actual

Pci= Población del censo inicial

Tf= tiempo futuro

Año 1990 2001 2010 2020 Promedio

Pci 209 395 501 878

i= es la tasa de crecimiento en % Método Wappus i 2025 2030 2035 2040 4,1030359 1273,4339 2121,0821 5232,509 -16436,36 3,993881 1122,0885 1481,9872 2065,7508 3176,5383 5,4677302 1197,5347 1709,8128 2664,5395 5070,6048 4,521549

1198

1771

3321

-2730

PROMEDIO DE LOS MÉTODOS

En nuestro proyecto hemos obtenido la proyección de la población por los métodos ya tratados, ahora graficaremos cuatro métodos y sacaremos un promedio de la población proyectada.

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Diagrama de proyección final de la población

CALCULO DE CONSUMO Y CAUDAL

Para este proyecto la Dotación media futura es de 𝟏𝟕𝟎 𝐥𝐭𝐬/𝐡 × 𝐝. Debido a que la mucho lote 1 ,está ubicada en la provincia del Guayas y posee un clima cálido, además está en un desarrollo económico inicial. Dotación = 170 lts/h × d K1= 1.38 K2= 2.1

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PROYECCIÓN DEL CONSUMO:

Caudal de diseño: Consumo medio diario (c.m.d.) Consumo máximo diario (C.M.D.) Consumo máximo horario (C.M.H.) POBLACION DE DISEÑO = 2002 HAB. CLIMA = CALIDO. DOTACION MEDIA FUTURA = 170 – 200 (l/hab*día).

Caudal Medio Diario (Lts/s)

Caudal Medio Diario= Caudal Medio Diario=

población x consumo 86400 2002 x262,2 86400

Caudal Medio Diario= 6,08 Lts/s

Caudal Máximo Diario (Lts/s) K1 entre 1.3 y 1.5 Caudal Máximo Diario= (Caudal Medio Diario) (k1) Caudal Máximo Diario= (6,08) (1.38) Caudal Máximo Diario= 8.38 Lts/s

Caudal Máximo Horario (Lts/s) K2 entre 2 y 2.3 Caudal Máximo Horario= (Caudal Medio Diario) (k2) Caudal Máximo Horario= (6,08) (2.10) Caudal Máximo Horario= 12,76 Lts/s

11

PROYECCIÓN DE CONSUMOS

La proyección se realiza suponiendo que el consumo neto se incrementa en un 50% del incremento porcentual de la población, debido a que tiene un factor socio económico y poblacional en vías de desarrollo.

Años 2020

Población (hbts) 878

2025

1080

2030 2035 2040

Incremento Pob en %

Incremento de consumo

23,01

11,50

22,96

11,48

22,74

11,37

22,82

11,41

1328 1630 2002

Consumo neto (Lts/h × d) 170

cmd 1,73

CMD 2,38

CMH 3,63

189,56

2,37

3,27

4,98

211,32

3,25

4,48

6,82

235,35

4,44

6,13

9,32

262,20

6,08

8,38

12,76

RESERVAS DE AGUA POTABLE Reserva baja (succión) Volumen reserva baja(succión) = Vr + Vi + Ve + Vpt Según la norma mi volumen de regulación corresponde al 30% del volumen del cmd. 𝒍

𝒎³

•

Vcmd = 6,6

•

Vr = 0.30 x 570,24𝒅𝒊𝒂 = 171,072 𝒅𝒊𝒂 .

•

Vr = 171,072

•

Vi= 50√𝑝

•

Vi= 50√2,002

•

Vi= 70,75

•

Ve= Para poblaciones < a 5000 habitantes no se calcula el volumen de

= 570,24 𝒅𝒊𝒂. 𝒔𝒆𝒈 𝒎³

𝒎³ 𝒅𝒊𝒂

𝒎³

.

emergencia

12

•

Vpt = 10% vol. de regulación.

•

Vpt = 0,10 x 171,072

•

Vpt= 17,11 𝒅𝒊𝒂

•

Vres.baja = Vr + Vi + Ve + Vpt

•

Vres.baja = 171.072 + 70,75 + 0 + 17,11 = 258,93 m³.

•

Vres.baja = 258,93 m³.

𝒎³ 𝒅𝒊𝒂

= 17,11

𝒎³ 𝒅𝒊𝒂

𝒎³

Tabla de consumos

Diagrama de la Curva Integral - Reserva Distribución

Diagrama de la Curva Integral - Reserva Distribución % DE CONSUMOS ACUMULADOS

110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 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

HORAS

13

Cuadro de Cálculo - Reserva Distribución

Horas

Consumo (%)

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

0,75 0,75 0,75 1,5 2,3 4,5 10 7,85 7,6 6,15 4,5 5 9,85 5,25 3,25 2,5 2 2 3,25 8,25 7,4 2 1,7 0,9 100

Consumo Acumulado (%) 0,75 1,5 2,25 3,75 6,05 10,55 20,55 28,4 36 42,15 46,65 51,65 61,5 66,75 70 72,5 74,5 76,5 79,75 88 95,4 97,4 99,1 100

Suministro (%) 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667

Suministro Acumulado (%) 4,166666667 8,333333333 12,5 16,66666667 20,83333333 25 29,16666667 33,33333333 37,5 41,66666667 45,83333333 50 54,16666667 58,33333333 62,5 66,66666667 70,83333333 75 79,16666667 83,33333333 87,5 91,66666667 95,83333333 100

(S-C) %

(S-C) %

V (%)

3,4166667 3,4166667 3,4166667 2,6666667 1,8666667 -0,333333 -5,833333 -3,683333 -3,433333 -1,983333 -0,333333 -0,833333 -5,683333 -1,083333 0,9166667 1,6666667 2,1666667 2,1666667 0,9166667 -4,083333 -3,233333 2,1666667 2,4666667 3,2666667

3,4166667 6,8333333 10,25 12,916667 14,783333 14,45 8,6166667 4,9333333 1,5 -0,4833333 -0,8166667 -1,65 -7,3333333 -8,4166667 -7,5 -5,8333333 -3,6666667 -1,5 -0,5833333 -4,6666667 -7,9 -5,7333333 -3,2666667 0

11,833333 15,25 18,666667 21,333333 23,2 22,866667 17,033333 13,35 9,9166667 7,9333333 7,6 6,7666667 1,0833333 0 0,9166667 2,5833333 4,75 6,9166667 7,8333333 3,75 0,5166667 2,6833333 5,15 8,4166667

14

Cuadro de Cálculo - Reserva Succión

Horas

Consumo (%)

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

0 0 0 0 0 0 0 12,5 12,5 12,5 12,5 0 0 0 0 0 0 12,5 12,5 12,5 12,5 0 0 0 100

Consumo Acumulado (%) 0 0 0 0 0 0 0 12,5 25 37,5 50 50 50 50 50 50 50 62,5 75 87,5 100 100 100 100

Suministro (%) 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667 4,166666667

Suministro Acumulado (%) 4,166666667 8,333333333 12,5 16,66666667 20,83333333 25 29,16666667 33,33333333 37,5 41,66666667 45,83333333 50 54,16666667 58,33333333 62,5 66,66666667 70,83333333 75 79,16666667 83,33333333 87,5 91,66666667 95,83333333 100

(S-C) % 4,1666667 4,1666667 4,1666667 4,1666667 4,1666667 4,1666667 4,1666667 -8,333333 -8,333333 -8,333333 -8,333333 4,1666667 4,1666667 4,1666667 4,1666667 4,1666667 4,1666667 -8,333333 -8,333333 -8,333333 -8,333333 4,1666667 4,1666667 4,1666667

(S-C) %

4,1666667 8,3333333 12,5 16,666667 20,833333 25 29,166667 20,833333 12,5 4,1666667 -4,1666667 0 4,1666667 8,3333333 12,5 16,666667 20,833333 12,5 4,1666667 -4,1666667 -12,5 -8,3333333 -4,1666667 0

V (%) 16,666667 20,833333 25 29,166667 33,333333 37,5 41,666667 33,333333 25 16,666667 8,3333333 12,5 16,666667 20,833333 25 29,166667 33,333333 25 16,666667 8,3333333 0 4,1666667 8,3333333 12,5

Diagrama de la Curva Integral - Reserva Succión

Diagrama de la Curva Integral - Reserva Succión 100

Consumo Acumulado(%)

90 80 70 60 50

40 30

20 10

0 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

Horas

15

Cuadro de Cálculo de Reserva Alta o Tanque Elevado

Horas

Consumo (%)

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

0,75 0,75 0,75 1,5 2,3 4,5 10 7,85 7,6 6,15 4,5 5 9,85 5,25 3,25 2,5 2 2 3,25 8,25 7,4 2 1,7 0,9 100

Consumo Suministro Suministro (%) Acumulado (%) Acumulado (%) 0,75 0 0 1,5 0 0 2,25 0 0 3,75 0 0 6,05 0 0 10,55 0 0 20,55 0 0 28,4 12,5 12,5 36 12,5 25 42,15 12,5 37,5 46,65 12,5 50 51,65 0 50 61,5 0 50 66,75 0 50 70 0 50 72,5 0 50 74,5 0 50 76,5 12,5 62,5 79,75 12,5 75 88 12,5 87,5 95,4 12,5 100 97,4 0 100 99,1 0 100 100 0 100

(S-C) % -0,75 -0,75 -0,75 -1,5 -2,3 -4,5 -10 4,65 4,9 6,35 8 -5 -9,85 -5,25 -3,25 -2,5 -2 10,5 9,25 4,25 5,1 -2 -1,7 -0,9

(S-C) %

V (%)

-0,75 -1,5 -2,25 -3,75 -6,05 -10,55 -20,55 -15,9 -11 -4,65 3,35 -1,65 -11,5 -16,75 -20 -22,5 -24,5 -14 -4,75 -0,5 4,6 2,6 0,9 0

23,75 23 22,25 20,75 18,45 13,95 3,95 8,6 13,5 19,85 27,85 22,85 13 7,75 4,5 2 0 10,5 19,75 24 29,1 27,1 25,4 24,5

Diagrama de la Curva Integral - Reserva Alta o Tanque Elevado

C.A - S.A (%)

Diagrama de la Curva Integral - Reserva Alta o Tanque Elevado 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 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

Horas

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CONCLUSIONES Este Proyecto se ha realizado el diseño de un sistema de abastecimiento de agua potable para la población mucho lote 2, paraíso del rio 1, con una población actual 2002. Estos datos nos sirvieron para el cálculo de las poblaciones proyectadas es decir la población de diseño y también los caudales de diseño para un periodo de 20 años. Y por último se determinó el volumen del tanque de reserva del agua potable tomando en cuenta el tipo de consumo y suministro, conociendo también las horas de bombeo suficientes para que nuestro tanque de reserva o tanque elevado tenga una buena distribución del servicio hacia la población. El diseño de la red de tuberías de agua potable, es primordial para las diferentes viviendas, teniendo en cuenta los diferentes factores que involucran el diseño y funcionalidad. Luego de analizado el proyecto se concluye que es socialmente rentable y se ajusta a una necesidad de la población involucrada.

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BIBLIOGRAFÍA

• NEC_ Norma ecuatoriana de la construcción-2011 • Fuente: norma ecuatoriana de la construcción NEC – 201 • Apuntes Ing. Jacinto Rojas - ingeniería sanitaria 2 • Normas INEM para diseño de sistema de agua potable • Instituto Ecuatoriano de Obras Sanitarias. Normas de diseño para sistemas de abastecimiento de agua potable, Quito – Ecuador. 1988.

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