UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La Universidad Católica de Loja

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

MONITOREO, REDISEÑO Y OPTIMIZACIÓN DE LA RED DE AGUA POTABLE, ALCANTARILLADO Y DISEÑO HIDROSANITARIO DE LA UTPL EXTENSIÓN ZAMORA Y CARIAMANGA Y REALIZAR EL MANUAL PARA INSTALACIONES HIDROSANITARIAS

Tesis Previa a la Obtención del Título de Ingeniero Civil

Autor: Ángel Cristian Capa Valle

Director: Holger Manuel Benavides Muñoz

LOJA – ECUADOR 2009 1 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La Universidad Católica de Loja

Holger Manuel Benavides Muñoz CATEDRÁTICO DE LA UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA Y DIRECTOR DE TESIS.

CERTIFICO:

Haber dirigido, revisado y aprobado, la tesis previa a la obtención del título de Ingeniero Civil presentada por el señor Angel Cristian Capa Valle titulada: “MONITOREO, REDISEÑO Y OPTIMIZACIÓN DE LA RED DE AGUA

POTABLE, ALCANTARILLADO Y DISEÑO HIDROSANITARIO DE LA UTPL EXTENSIÓN ZAMORA Y CARIAMANGA Y REALIZAR EL MANUAL PARA INSTALACIONES HIDROSANITARIAS”; la misma que tiene la suficiente validez técnica, así como el cumplimiento de la reglamentación requerida por parte de la Escuela de Ingeniería Civil; por lo que, se autoriza su presentación.

............................................................ Holger Manuel Benavides Muñoz DIRECTOR DE TESIS

2 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La Universidad Católica de Loja

ii

AUTORÍA

La investigación, procesamiento de información y la obtención de resultados, conclusiones y recomendaciones que se exponen en la presente Tesis, son de responsabilidad exclusiva del autor.

............................................... Ángel Cristian Capa Valle

3 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La Universidad Católica de Loja

iii

AGRADECIMIENTO

Dejo constancia de mi agradecimiento a todos quienes de una u otra manera colaboraron en la elaboración del presente proyecto de tesis, de manera especial a los Ingenieros: Mireya Lapo y Holger Benavides por el asesoramiento, colaboración desinteresada y valioso aporte para el desarrollo del presente proyecto.

A la UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA, a la Escuela de Ingeniería Civil y a todos los catedráticos quienes de manera acertada impartieron la información y preparación técnica necesarios para mi formación profesional.

El Autor. 4 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La Universidad Católica de Loja

iv

CESIÓN DE DERECHOS

Yo, Ángel Cristian Capa Valle, declaro ser autor del presente trabajo y eximo expresamente a la Universidad Técnica Particular de Loja y a sus representantes legales de posibles reclamos o acciones legales.

Adicionalmente declaro conocer y aceptar la disposición del Art. 67 del Estatuto Orgánico de la Universidad Técnica Particular de Loja que su parte pertinente textualmente dice: “Forman parte del parte del patrimonio de la Universidad la propiedad intelectual de investigaciones, trabajos científicos o técnicos y tesis de grado que se realicen a través, o con el apoyo financiero, académico o institucional operativo de la universidad”.

…….................................. 5 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La Universidad Católica de Loja

Ángel Cristian Capa Valle

v

DEDICATORIA:

A Dios por su apoyo incondicional. A mis padres y especialmente a mi madre por que gracias a su esfuerzo logró darme la oportunidad de superarme y ser un hombre de bien. A mis hermanos y a la memoria quienes ya no se encuentran con nosotros quienes me han dado la fuerza para lograr terminar con éxito este proyecto, A mis mejores amigos quienes me han brindado su ayuda de manera desinteresada.

6

Angel Cristian Capa Valle

UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La Universidad Católica de Loja

vi

ÍNDICE Certificación................................................................................................................i Autoría........................................................................................................................ ii Agradecimiento.......................................................................................................... iii Dedicatoria................................................................................................................. iv Cesión de derechos................................................................................................... v

CAPÍTULO 1: GENERALIDADES. 1.1 Introducción…………............................................................................... 1 1.2 Objetivo general….….............................................................................. 2 1.3 Objetivos específicos………………………………………………………... 2 1.4 Tareas propuestas…………………………………………………………… 2 1.5 Cronograma…………………………………………………………………... 5

CAPÍTULO 2: INVENTARIO DE REDES AGUA POTABLE Y 7 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La Universidad Católica de Loja

ALCANTARILLADO SANITARIO EXTENSIONES DE ZAMORA Y CARIAMANGA. 2.1

Inv entario extensión Zamora.....................................................................6 2.1.1 Inventario de red de agua potable……........................................6 2.1.2 Inventario de red de alcantarillado sanitario y pluvial…..............7

2.2 Inventario extensión Cariamanga….........................................................11 2.2.1 Inventario de red de agua potable...….......................................11 2.2.2 Inventario de red de alcantarillado sanitario y pluvial................13

CAPÍTULO 3: DISEÑO DE LAS REDES DE AGUA POTABLE, ALCANTARILLADO SANITARIO, ALCANTARILLADO PLUVIAL 3.1

Dis eño de la red de agua potable……………………….........................

19

3.1.1 Cálculo de población.………...................................................... 19 3.1.1.1

Métodos de cálculo de la población futura...………… 19

3.1.2 Período de diseño...…………..................................................... 22 3.1.3 Red de distribución…………...................................................... 22 3.1.3.1 Diseño hidráulico de red de distribución………………. 23 3.1.4 Caudales de diseño……….. ….………...................................... 23 3.1.5 Cálculo de velocidades y presiones…………………………….. 26 3.2 Diseño de la Red de alcantarillado sanitario……………………............ 26 3.2.1 Red de distribución…………...................................................... 26 3.2.2 Determinación de caudales....…………..................................... 28 3.2.2.1 Caudales de diseño………………………………………. 28 8 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La Universidad Católica de Loja

3.2.3 Cálculo de velocidades……….................................................... 31 3.2.4 Cálculo de pendientes...………………………………………….. 32 3.3 Cálculo de la red de alcantarillado pluvial………………………..…....... 33 3.3.1 Red de distribución…………...................................................... 33 3.3.2 Determinación de caudales……………...................................... 35 3.3.3 Cálculo de velocidades………....................................................39 3.3.4 Cálculo de pendientes...…………………………………………… 40

CAPÍTULO 4: MANUAL PARA DISEÑO HIDROSANITARIO 4.1 Introducción al manual de diseño hidrosanitario................................... 42 4.2 Criterios para el diseño del sistema de abastecimiento de agua……. 42 4.2.1 Estimación del diámetro de la acometida................................... 42 4.2.2 Redes de distribución………...................................................... 43 4.2.3 Estimación de diámetro de la red de distribución......................44 4.2.4 Estimación de presiones……..................................................... 45 4.2.5 Estimación de caudales…………………………………………… 46 4.2.6 Regulación de velocidades………………………………………. 50 4.2.7 Pérdidas…………………………………………………………….. 50 4.2.7.1

Pérdidas por fricción…………………………………. 50

4.2.7.2

Pérdidas locales………………………………………. 54

4.2.7.3

Pérdidas por velocidad………………………………. 57

4.3 Sistema contra incendios…………………………...…............................ 57 4.4 Criterios para el diseño de los sistemas sanitarios…............................ 58 4.4.1 Trazado de redes de desagüe................................................... 58 4.4.2 Estimación de caudales…………………………………………... 59 4.4.3 Estimación de diámetros de ramales de desagüe..................... 61 4.4.4 Estimación de diámetros de columnas de desagüe................... 62 4.4.5 Estimación de diámetros de colectores de desagüe.................. 63 4.4.6 Regulación de pendientes……………………………………….. 64 4.4.7 Dimensionamiento de cajas de revisión………..………………. 64 9 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La Universidad Católica de Loja

4.5 Criterios para el diseño de los sistemas de ventilación......................... 65 4.6 Criterios para el diseño de los sistemas de aguas lluvias..................... 66 4.6.1 Estimación del caudal de evacuación de aguas lluvias…......... 67 4.6.2 Dimensionamiento de canalones de aguas lluvias…...…........ 67 4.6.3 Estimación de diámetros de las bajantes de aguas lluvias....... 69 4.6.4 Estimación de velocidad de caída……………………………… 70 4.6.5 Estimación

de

diámetros

de

los

colectores

de

aguas

lluvias………………………………………………………………. 71 4.7 Estimación de diámetros desagües combinados………....................... 72 4.8 Sistema de bombeo……………………………………………………….. 73 4.8.1 Cálculo de la altura de impulsión……………………………........ 73 4.8.2 Cálculo de la succión………………………………….…...…........73 4.8.3 Cálculo de la altura de succión positiva (NPSH)……………...... 74 4.8.4 Cálculo de la altura máxima de succión (AMS)………………… 75 4.8.5 Cálculo de la altura dinámica total (ADT)……...………………... 76 4.8.6 Cálculo de la potencia de la bomba…….……...…………………76 4.8.7 Cálculo del tanque hidro-acumulador.………...………………… 77

CAPÍTULO 5: PRESUPUESTO 5.1 Presupuesto general extensión Zamora…………................................. 80 5.1.1 Presupuesto referencial red de agua potable……..................... 81 5.1.2 Presupuesto referencial alcantarillado sanitario.........................81 5.1.3 Presupuesto referencial alcantarillado pluvial............................ 81 5.1.4 Presupuesto referencial diseño hidrosanitario........................... 82 5.2 Presupuesto general extensión Cariamanga……................................. 83 5.2.1 Presupuesto referencial red agua potable…….......................... 84 5.2.2 Presupuesto referencial alcantarillado sanitario.........................84 5.2.3 Presupuesto referencial alcantarillado pluvial............................ 84 5.2.4 Presupuesto referencial diseño hidrosanitario........................... 85

10 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La Universidad Católica de Loja

CAPÍTULO 6:

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

6.1 Conclusiones......................................................................................... 86 6.2 Recomendaciones................................................................................. 88

BIBLIOGRAFÍA. PÉREZ CARMONA, Rafael. 2005. Diseño de instalaciones hidrosanitarias y de gas para edificaciones, 5 ed. Bogotá – Colombia. Ecoe, ediciones.

RODRÍGUEZ Avial Mariano. 1987. Instalaciones sanitarias para edificios, 5 ed. Madrid – España. Bellisco, editorial.

SILVA SALAZAR, Milton. 1996 Instalaciones hidráulicas y sanitarias en edificios. Quito - Ecuador.

RIVADA, María. 2004. Manual para diagnóstico, mantenimiento y reparación de sistemas hidráulicos y sanitarios en edificaciones y viviendas. La Habana – Cuba.

LÓPEZ CUALLA, Ricardo. 1995. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. Bogotá – Colombia. Editorial Escuela Colombiana de 11 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La Universidad Católica de Loja

Ingeniería.

RODRÍGUEZ, Luis. 1999. Lluvias Intensas. Instituto Ecuatoriano de Meteorología e Hidrología (INAMHI). Quito – Ecuador.

GARCÍA Luis, TORRES Gina. 2004. Tesis automatización del diseño hidrosanitario en edificios. Loja - Ecuador.

SAAVEDRA, Marco. 2001. Estudios preliminares para abastecimiento de agua potable. Cochabamba – Bolivia.

ILUSTRE MUNICIPIO DE LOJA, Reglamento local de construcciones y ornato del Cantón Loja. Sección C.Instalaciones hidráulicas y sanitarias. Loja – Ecuador. INSTITUTO ECUATORIANO DE OBRAS SANITARIAS (EX – IEOS), Normas Técnicas de diseño para los sistemas de agua potable y eliminación de residuos líquidos.

12 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La Universidad Católica de Loja

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. ”1

SAAVEDRA, Marco. Estudios preliminares para abastecimiento de agua potable. Pág. 33.34.

”2

LÓPEZ CUALLA, Ricardo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. Pág. 238, 240.

”3

LÓPEZ CUALLA, Ricardo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. Pág. 295.

”4

LÓPEZ CUALLA, Ricardo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. Pág. 295.

”5 ”6

JARAMILLO, Pedro. Apuntes de clase. Proyectos sanitarios. 2007. PÉREZ CARMONA, Rafael. Diseño de instalaciones hidrosanitarias y de gas para edificaciones. Pág.101.

”7

Reglamento local de construcciones y ornato del cantón Loja. Sección C. Instalaciones hidráulicas y sanitarias.

”8 ”9

SILVA, Milton. Instalaciones hidráulicas y sanitarias en edificios. Pág 29. Reglamento local de construcciones y ornato del cantón Loja. Sección C. Instalaciones hidráulicas y sanitarias.

”10

PÉREZ CARMONA, Rafael. Diseño de instalaciones hidrosanitarias y de gas para edificaciones. Pág.138.

”11

PÉREZ CARMONA, Rafael. Diseño de instalaciones hidrosanitarias y de gas para edificaciones. Pág.83.

13 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La Universidad Católica de Loja

GENERALIDADES 1.1 Introducción El incremento de la población en núcleos cada vez mayores trae consigo innegables ventajas como el mejoramiento económico, social y cultural pero también por esta causa se han generado varios problemas tales como: la contaminación atmosférica, el transporte, disposición de desechos líquidos, sólidos y el abastecimiento de agua para consumo humano. El agua es indispensable para la vida, es por ello que el hombre ha procurado tener cerca una fuente de abastecimiento de agua, es por ello que surgió la idea de conducir el agua a lugares apartados, ya sea diseñando obras o ideando procedimientos que permitan la consecución del líquido vital. La reunión de las diversas obras que tienen por objeto suministrar agua a una población en cantidad suficiente, calidad adecuada, presión necesaria y en forma continua; además contar con una adecuada disposición sanitaria de las aguas servidas y una eficiente disposición de las aguas lluvias.

Así mismo, en la actualidad debido a la elevada demanda de edificaciones grandes, éstas deben contar con un adecuado funcionamiento en sus instalaciones hidráulicas y sanitarias debido a que deben satisfacer las necesidades básicas del ser humano. Es por ello que la Universidad Técnica Particular de Loja, dentro del nuevo enfoque que ha dado para una mejor preparación de sus profesionales en formación y prestar mejor servicios a los usuarios, ha implementado la ejecución del Proyecto de Sanitario en los centros universitarios del cantón Cariamanga y la Provincia de Zamora Chinchipe, para lo cual es necesario contar con la información necesaria para la ejecución de dicho proyecto.

14 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La Universidad Católica de Loja

1.2 Objetivo principal Realizar el monitoreo, rediseño y optimización de la red de agua potable, alcantarillado y diseño hidrosanitario de la UTPL extensión Zamora y Cariamanga y realizar el manual para instalaciones hidrosanitarias.

1.3 Objetivos específicos  Contar con un inventario de instalaciones de agua potable, alcantarillado sanitario e instalaciones hidro-sanitarias de los centros de Cariamanga y Zamora de UTPL.  Generar una base de datos en cuanto a cobertura de agua potable, alcantarillado sanitario e instalaciones hidro-sanitarias de los centros de estudio.  Rediseñar todas la redes de agua potable, alcantarillado sanitario y diseño hidrosanitario.  Modelar y simular cada uno de los sistemas de agua, alcantarillado y diseño hidrosanitario de los centros con todos sus accesorios.  Optimizar las redes de agua potable, alcantarillado sanitario y diseño hidrosanitario.  Elaborar un manual para diseño hidrosanitario.

1.4 Tareas propuestas Para cumplir con los objetivos propuestos se han definido las siguientes etapas: Etapa 1. Recopilación de información e inventario:

Se realizará un reconocimiento de los lugares de estudio y se recopilará toda la información necesaria, la misma que nos ayudará a desarrollar el tema propuesto como: población, índices de crecimiento estudiantil, datos topográficos, dotaciones, presiones en las acometidas de agua potable, diámetros y longitudes de tuberías existentes, ubicación de toda la red de agua potable, alcantarillado sanitario e 15 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La Universidad Católica de Loja

instalaciones hidrosanitarias de los centros universitarios, de las redes actuales. Etapa 2. Base de datos:

Con toda la información recopilada en los centros de estudios de Zamora y Cariamanga se formará una base de datos la misma que nos sirve para realizar una actualización de datos existentes en las redes de agua potable, alcantarillado sanitario e instalaciones hidrosanitarias de los centros mencionados. Etapa 3. Rediseño y optimización de la redes de agua potable, alcantarillado e instalaciones hidrosanitarias:

Se realizará un rediseño de todas las redes de: agua potable, alcantarillado sanitario, alcantarillado pluvial e instalaciones hidrosanitarias de las extensiones de Zamora y Cariamanga de la Universidad Técnica Particular de Loja.

Etapa 4. Modelación, cálculo y aplicación de software:

Se realizará

una modelación de acuerdo a las instalaciones de agua potable,

alcantarillado

sanitario,

alcantarillado

pluvial

e

instalaciones

hidrosanitarias

rediseñadas los mismos que serán simulados con la ayuda de los siguientes software: CYPECAD para agua potable, hoja electrónica EXCEL para alcantarillado sanitario, SWMM 5VE para alcantarillado pluvial y UN SOFTWARE APROPIADO para el diseño hidrosanitario.

Etapa 5. Elaboración del manual para diseño hidrosanitario:

Elaboración del manual para instalaciones hidrosanitarias usando estándares propuestos por el EX – IEOS, las normas Colombianas y Reglamento local de construcciones y ornato del cantón Loja. Sección C. Instalaciones hidráulicas y sanitarias. 16 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La Universidad Católica de Loja

Etapa 6. Revisión final y entrega del proyecto: Dentro de esta etapa se realizarán las correcciones pertinentes, impresión y entrega del proyecto final.

17 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

1.5 Cronograma

Feb08

VIDADES

Mar08

Abr08

May08

Jun08

Jul08

Ago08

Sep08

Oct08

Nov08

Dic08

copilación de información e entario

se de datos

diseño y optimización de las des de agua potable, alcantarillado iseño hidrosanitario

odelación, cálculo y aplicación de ware aboración y verificación del nual para diseño hidrosanitario

visión final y entrega del proyecto

18 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

Ene09

Feb09

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

INVENTARIO DE REDES AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO SANITARIO EXTENSIONES DE ZAMORA Y CARIAMNAGA 2.1 Inventario extensión Zamora La Extensión de la Universidad Técnica se encuentra ubicada en la provincia de Zamora Chinchipe; limita al Norte con la provincia de Morona Santiago, al Sur y Este con la República del Perú y al Oeste con la provincia de Loja. El cantón Zamora se localiza en la parte Este de la Provincia de Loja, a una distancia aproximada de 60 Km. La localidad en estudio se encuentra ubicada a una altitud promedio de 934 m.s.n.m. Sus coordenadas relativas son:

COORDENADA NORTE

:

N - 9550695

COORDENADA ESTE

:

E - 0727706

2.1.1 Inventario de red de agua potable

La red de agua potable es un conjunto de tuberías cuya función es la de suministrar el agua potable a los consumidores de la localidad.

La unión entre la red de distribución interna y la acometida se la realiza mediante una tubería denominada línea matriz la cual conduce el agua hasta los puntos de entrada a cada edificio de los centros de estudio. En el centro de estudios de Zamora en la presente consultoría constan el número de accesorios, longitud de tubería de PVC y tubería de polietileno de baja densidad. Para el inventario se ha considerado edificio administración y edificio de aulas.

Los resultados obtenidos del inventario de la red de agua potable en este centro de estudios se detallan en los siguientes cuadros:

19 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

Cuadro 1. Edificio administración

INVENTARIO AGUA POTABLE DESCRIPCIÓN

LONGITUD (m)

DIÁMETRO

NÚMERO

Tee presión PVC

1/2"

14

Codo presión 90º PVC

1/2"

26

Válvula de compuerta HG

1/2"

9

Tubería presión PVC

1/2"

14.89

Tubería polietileno de baja densidad Fuente: El Autor. Febrero 2008.

1/2"

19.38

Cuadro 2. Edificio aulas

INVENTARIO AGUA POTABLE DESCRIPCIÓN

LONGITUD (m)

DIÁMETRO

NÚMERO

Tee presión PVC

1/2"

35

Codo presión 90º PVC

1/2"

43

Válvula de compuerta HG

1/2"

14

Tapones HG

1/2"

2

Tubería presión PVC

1/2"

51.20

Tubería polietileno de baja densidad Fuente: El Autor. Febrero 2008.

1/2"

145.65

2.1.2 Inventario de red de alcantarillado sanitario y pluvial El sistema de alcantarillado consiste en una serie de tuberías y obras complementarias, necesarias para recibir y evacuar las aguas residuales de la población y escorrentía superficial producida por la lluvia. De no existir estas redes de recolección de aguas, se pondría en peligro la salud de las personas debido al riesgo de enfermedades epidemiológicas.

20 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

En el presente inventario constan el número de accesorios, longitud de tubería de PVC, tubería de polietileno de baja densidad, tubería de cemento, cajas y pozos de revisión tanto de aguas servidas como de aguas lluvias. Se ha considerado edificio de administración y edificio de aulas tal como se detallan a continuación: La nomenclatura adoptada para drenaje se muestra en el siguiente cuadro: Cuadro 3. Nomenclatura adoptada NOMENCLATURA D1

Drenaje 1

D2

Drenaje 2

Fuente: El Autor. Febrero 2008.

Los resultados obtenidos del inventario de las redes de alcantarillado sanitario y alcantarillado pluvial de los dos edificios considerados en este centro de estudio se detallan en los siguientes cuadros:

ACCESORIOS Y TUBERÍAS: Cuadro 4. Edificio administración INVENTARIO RED AASS Y AALL DESCRIPCIÓN

LONGITUD (m)

DIÁMETRO

NÚMERO

Yee reducción desagüe PVC

4" - 3"

2

Yee reducción desagüe PVC

3" - 2"

1

Yee reducción desagüe PVC

4" - 2"

3

Codo desagüe 90º PVC

4"

12

Codo desagüe 90º PVC

3"

2

Codo desagüe 90º PVC

2"

8

Tubería desagüe PVC

4"

47.27

Tubería desagüe PVC

3"

2.14

Tubería desagüe PVC

2"

8.25

Sigu e… 21 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

…Viene INVENTARIO RED AASS Y AALL DESCRIPCIÓN

DIÁMETRO

NÚMERO

LONGITUD (m)

Tubería Cemento

20"

23.85

Tubería Cemento

15"

60.78

Tubería Cemento

12"

24.14

Tubería Cemento Fuente: El Autor. Febrero 2008.

8"

22.35

Cuadro 5. Edificio aulas INVENTARIO RED AASS Y AAL DESCRIPCIÓN

LONGITUD (m)

DIÁMETRO

NÚMERO

Yee reducción desagüe PVC

4" - 3"

2

Yee reducción desagüe PVC

3" - 2"

7

Yee reducción desagüe PVC

4" - 2"

1

Yee desagüe PVC

4"

4

Yee desagüe PVC

3"

4

Yee desagüe PVC

2"

4

Codo desagüe 90º PVC

4"

15

Codo desagüe 90º PVC

3"

8

Codo desagüe 90º PVC

2"

18

Tubería desagüe PVC

4"

113.39

Tubería desagüe PVC

3"

28.86

Tubería desagüe PVC Fuente: El Autor. Febrero 2008.

2"

38.43

Cuadro 6. Drenaje INVENTARIO RED AGUAS DRENAJE DESCRIPCIÓN

DIÁMETRO

Sumidero

NÚMERO

LONGITUD (m)

1

Codo desagüe 45º PVC

4"

Tubería desagüe PVC

4”

Tubería de Cemento

20”

1 39.50 23.85

22 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

Fuente: El Autor. Febrero 2008.

CAJAS DE REVISIÓN: Cuadro 7. Edificio administración Fuente: El Autor. Febrero 2008. ESPESOR

LARGO

ANCHO

DIÁMETRO (m)

TAPA

PROFUNDIDAD LARGO

ANCHO

ESPESOR

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

CAJA 1

0.12

0.79

0.87

0.86

0.87

0.77

0.05

CAJA 4

0.12

0.85

0.63

0.35

0.85

0.63

0.05

CAJA 5

0.12

0.85

0.85

0.29

0.85

0.85

0.05

POZO 1

0.10

0.60

3.20

0.70

0.70

0.05

POZO 2

0.10

0.60

2.90

Sin tapa

Sin tapa

Sin tapa

POZO 3

0.10

0.55

1.90

Sin tapa

Sin tapa

Sin tapa

POZO 4

0.10

0.55

1.90

0.65

0.65

0.08

Cuadro 8. Edificio aulas

ESPESOR

CAJA 1 CAJA 2

LARGO

ANCHO

DIÁMETRO

LARGO

ANCHO

ESPESOR

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

0.12

0.80

0.85

0.29

Sin tapa

Sin tapa

Sin tapa

0.13

2.06

0.86

1.09

1.05

0.86

0.055

1.101

0.86

0.055

1.50

1.50

1.50

0.06

0.84

0.85

0.85

0.05

CAJA 3

0.12

POZO 1

0.10

1.45

(m)

TAPA

PROFUNDIDAD

1.45 0.75

Fuente: El Autor. Febrero 2008.

23 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

Cuadro 9. Drenaje

ESPESOR

LARGO

ANCHO

TAPA

PROFUNDIDAD LARGO

ANCHO

ESPESOR

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

CAJA 1 D1

0.12

0.87

0.87

0.50

0.87

0.87

0.06

CAJA2 D1

0.12

0.87

0.87

0.50

0.87

0.87

0.06

CAJA1 D2 0.13 1.17 Fuente: El Autor. Febrero 2008.

0.70

2.50

1.17

0.70

0.12

2.2 Inventario extensión Cariamanga La extensión Cariamanga de la Universidad Técnica Particular de Loja se encuentra ubicada en el cantón Calvas cabecera cantonal Cariamanga perteneciente a la provincia de Loja; limita al Norte con el cantón Paltas y el cantón Gonzanamá, al Sur con la República del Perú, al Este con el cantón Quilanga y el cantón Espíndola y al Oeste con el cantón Sozoranga. El cantón Calvas se localiza en la parte Oeste del cantón de Loja, a una distancia aproximada de 111 Km. La localidad en estudio se halla ubicada

a una altitud promedio de 1882

m.s.n.m. Las coordenadas relativas al sitio de ubicación de la extensión Cariamanga son:

COORDENADA NORTE

:

N - 9522132

COORDENADA ESTE

:

E - 0660237

2.2.1 Inventario de red de agua potable

24 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La red de agua potable es un conjunto de tuberías cuya función es la de suministrar el agua potable a los consumidores de la localidad.

La unión entre la red de distribución interna y la acometida se la realiza mediante una tubería denominada línea matriz la cual conduce el agua hasta los puntos de entrada a cada edificio de los centros de estudio. En la presente investigación constan el número de accesorios, longitud de tubería de PVC, tubería polietileno de baja densidad, cajas y pozos de revisión.

Para el inventario correspondiente la infraestructura civil se ha divido en bloques tal como se detallan a continuación: Cuadro 10. Distribución de bloques

Edificio administración BLOQUE 1 casa guardián muro (drenaje) Baterías sanitarias BLOQUE 2 edificio de aulas cancha (drenaje) Fuente: El Autor. Febrero 2008.

Los resultados obtenidos del inventario de la red de agua potable de los diferentes bloques del centro de estudio Cariamanga se detallan en los siguientes cuadros: BLOQUE 1

Cuadro 11. Edificio administración INVENTARIO AGUA POTABLE DESCRIPCIÓN

DIÁMETRO

NÚMERO

Tee presión PVC

1/2"

14

Codo presión 90º PVC

1/2"

19

Válvula de compuerta HG

1/2"

8

Tubería presión PVC

1/2"

LONGITUD (m)

17.41

25 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

Tubería polietileno baja densidad Fuente: El Autor. Febrero 2008.

1/2"

41.36

Cuadro 12. Casa guardián

INVENTARIO AGUA POTABLE DESCRIPCIÓN

LONGITUD (m)

DIÁMETRO

NÚMERO

Tee presión PVC

1/2"

7

Codo presión 90º PVC

1/2"

25

Válvula de compuerta HG

1/2"

5

Tubería presión PVC

1/2"

4.83

Tubería polietileno baja densidad Fuente: El Autor. Febrero 2008.

1/2"

40.32

BLOQUE 2

Cuadro 13. Baterías sanitarias

INVENTARIO AGUA POTABLE DESCRIPCIÓN

LONGITUD (m)

DIÁMETRO

NÚMERO

Tee presión PVC

1/2"

19

Codo presión 90º PVC

1/2"

26

Válvula de compuerta HG

1/2"

15

Tapones HG

1/2"

3

Tubería presión PVC

1/2"

41.16

Tubería polietileno baja densidad Fuente: El Autor. Febrero 2008.

1/2"

76.07

2.2.2 Inventario de red de alcantarillado sanitario y pluvial

26 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

En el presente inventario constan el número de accesorios, longitud de tubería de PVC, tubería de polietileno de baja densidad tanto de aguas residuales como de aguas lluvias, cajas y pozos de revisión de aguas servidas.

Al igual que en el caso de agua potable para el inventario correspondiente se ha divido en bloques tal como se detallan a continuación:

Cuadro 14. Distribución de bloques

Edificio administración BLOQUE 1 Casa guardián Muro (drenaje) Baterías sanitarias BLOQUE 2 Edificio de aulas Cancha (drenaje) Fuente: El Autor. Febrero 2008.

Se adoptó la nomenclatura de acuerdo al siguiente cuadro: Cuadro 15. Nomenclatura adoptada

NOMENCLATURA EA

Edificio administración

CG

Casa guardián

D1

Drenaje bloque 1

D2

Drenaje bloque 2

B1

Bloque 1

B2

Bloque 2

Fuente: El Autor. Febrero 2008.

27 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

Los resultados obtenidos del inventario de las redes de alcantarillado sanitario y alcantarillado pluvial de los diferentes bloques de los centros de estudio se detallan en los siguientes cuadros: ACCESORIOS Y TUBERÍAS: BLOQUE 1 Cuadro 16. Edificio administración INVENTARIO RED AASS Y AALL EA B1 DESCRIPCIÓN

LONGITUD (m)

DIÁMETRO

NÚMERO

Yee reducción desagüe PVC

4" - 3"

4

Yee reducción desagüe PVC

3" - 2"

1

Yee reducción desagüe PVC

4" - 2"

3

Tee desagüe PVC

4"

3

Yee desagüe PVC

3"

1

Codo desagüe 90º PVC

4"

10

Codo desagüe 90º PVC

3"

4

Codo desagüe 90º PVC

2"

10

Tubería desagüe PVC

4"

59.58

Tubería desagüe PVC

3"

4.45

Tubería desagüe PVC

2"

8.37

Tubería de cemento Fuente: El Autor. Febrero 2008.

8"

42.77

Cuadro 17. Casa guardián INVENTARIO RED AASS CG B1 DESCRIPCIÓN

LONGITUD (m)

DIÁMETRO

NÚMERO

Yee reducción desagüe PVC

4" - 3"

1

Yee reducción desagüe PVC

3" - 2"

1

Yee desagüe PVC

2"

1

Codo desagüe 90º PVC

4"

2

Codo desagüe 90º PVC

3"

1

Codo desagüe 90º PVC

2"

9

Tubería desagüe PVC

4"

3.48

Tubería desagüe PVC

3"

1.30

Tubería desagüe PVC

2"

19.25

28 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

Tubería de cemento Fuente: El Autor. Febrero 2008.

8"

51.91

Cuadro 18. Drenaje INVENTARIO AALL D1 B1 DESCRIPCIÓN

DIÁMETRO

NÚMERO

LONGITUD (m)

Tubería desagüe PVC

6"

16,76

Tubería desagüe PVC Fuente: El Autor. Febrero 2008.

4"

15.89

BLOQUE 2

Cuadro 19. Baterías sanitarias INVENTARIO RED AASS B2 DESCRIPCIÓN

LONGITUD (m)

DIÁMETRO

NÚMERO

Yee reducción desagüe PVC

4" - 3"

1

Yee reducción desagüe PVC

3" - 2"

2

Tee desagüe PVC

3"

2

Yee desagüe PVC

4"

6

Yee desagüe PVC

2"

1

Codo desagüe 90º PVC

4"

10

Codo desagüe 90º PVC

3"

4

Codo desagüe 90º PVC

2"

6

Tubería desagüe PVC

4"

24.62

Tubería desagüe PVC

3"

10.11

Tubería desagüe PVC

2"

9.26

Tubería de cemento Fuente: El Autor. Febrero 2008.

8"

106.02

Cuadro 20. Drenaje INVENTARIO AALL D2 B2 DESCRIPCIÓN

DIÁMETRO

NÚMERO

Codo desagüe PVC

4”

1

Tubería desagüe PVC

4"

LONGITUD (m) 81.70

29 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

Tubería de cemento Fuente: El Autor. Febrero 2008.

8"

16.00

CAJAS DE REVISIÓN BLOQUE 1

Cuadro 21. Edificio administración ESPESOR

LARGO

ANCHO

TAPA

PROFUNDIDAD LARGO

ANCHO

ESPESOR

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

CAJA 1

0.11

0.73

0.56

0.54

0.83

0.61

0.05

CAJA2

0.11

0.63

0.45

0.69

0.80

0.50

0.05

CAJA 3

0.11

0.61

1

0.99

0.61

1

0.09

CAJA 4 0.11 0.62 Fuente: El Autor. Febrero 2008.

1

1.40

0.62

1

0.09

Cuadro 22. Casa guardián ESPESOR

LARGO

ANCHO

TAPA

PROFUNDIDAD LARGO

ANCHO

ESPESOR

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

CAJA 1

0.13

0.74

0.70

0.39

0.74

0.70

0.05

CAJA2

0.13

0.70

0.73

0.59

0.74

0.74

0.05

CAJA 3

0.13

0.62

0.62

0.48

0.80

0.80

0.06

Variable

0.43

0.80

0.99

0.085

CAJA 4 0.12 Variable Fuente: El Autor. Febrero 2008.

Cuadro 23. Drenaje ESPESOR

CAJA 1 D1

LARGO

ANCHO

TAPA

PROFUNDIDAD LARGO

ANCHO

ESPESOR

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

0.11

0.97

1.02

0.84

1.02

1.02

0.06

1

Variable

0.62

1

0.06

CAJA2 D1 0.11 0.62 Fuente: El Autor. Febrero 2008.

30 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

CAJAS DE REVISIÓN BLOQUE 2

Cuadro 24. Baterías sanitarias ESPESOR

LARGO

ANCHO

DIÁMETRO

TAPA

PROFUNDIDAD

(m)

LARGO

ANCHO

ESPESOR

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

CAJA 1

0.13

0.63

0.64

0.52

0.52

0.52

0.05

CAJA2

0.13

0.82

0.82

0.74

0.65

0.65

0.05

CAJA 3

0.13

0.78

0.78

0.74

Sin tapa

Sin tapa

Sin tapa

CAJA 4

0.13

0.79

0.79

0.69

Sin tapa

Sin tapa

Sin tapa

CAJA 5

0.12

0.77

0.80

0.63

Sin tapa

Sin tapa

Sin tapa

POZO 1

0.23

0.97

0.99

Sin tapa

Sin tapa

Sin tapa

POZO2

0.23

0.97

0.64

Sin tapa

Sin tapa

Sin tapa

Fuente: El Autor. Febrero 2008.

Cuadro 25. Drenaje ESPESOR

LARGO

ANCHO

TAPA

PROFUNDIDAD LARGO

ANCHO

ESPESOR

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

CAJA 1 D2

0.06

0.55

0.55

1.24

0.48

0.59

0.08

CAJA2 D2

0.11

0.62

0.62

0.38

0.65

0.63

0.06

Fuente: El Autor. Febrero 2008.

31 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

DISEÑO DE LAS REDES DE AGUA POTABLE, ALCANTARILLADO SANITARIO Y ALCANTARILLADO PLUVIAL

3.1 Diseño de la red de agua potable 3.1.1 Cálculo de la población La determinación del número de habitantes para los cuales ha de diseñarse las redes es un parámetro básico en el cálculo del caudal de diseño para la comunidad. Con el fin de estimar la población futura es necesario estudiar las características sociales, culturales y económicas de sus habitantes en el pasado, el presente y hacer proyecciones a futuro.

3.1.1.1 Métodos de cálculo Existen varios métodos de proyectar la población, sin embargo, se presenta a continuación los métodos cuya aplicación es más generalizada.

a) Método geométrico “El crecimiento será geométrico si el aumento de la población es proporcional al tamaño de ésta y se expresa por la siguiente fórmula:

(1)

Pf - Población futura (hab.) Po - Población inicial de referencia (hab.) i

- Índice de crecimiento anual (%)

t

- Periodo de diseño (años)

32 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

b) Método exponencial

(2) Pf - Población futura (hab.) Po - Población inicial de referencia (hab.) i

- Índice de crecimiento (%)

t

- Periodo de diseño (años)

e

- Base de los logaritmos neperianos

c) Método Ine

(3) Pf - Población futura (hab.) Po - Población inicial de referencia (hab.) r

- Tasa anual de crecimiento (%)

t

- Periodo de diseño (años)

d) Método Wappaus

(4)

Pf - Población futura (hab.) Pa - Población inicial de referencia (hab.) i

- Índice de crecimiento anual (%)

t

- Periodo de diseño (años)

33 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

e) Método aritmético

(5)

Pf - Población futura (hab.) Po - Población inicial de referencia (hab.) i

- Índice de crecimiento anual (%)

t

- Periodo de diseño (años)” 1

La población estudiantil inicial (Pa, Po) estimada para el presente proyecto es de 320 estudiantes, información proporcionada por la secretaria de la extensión de Zamora ya que es la mayor población estudiantil que se registra en periodo Octubre –Febrero ya que en el periodo Abril – Agosto se reduce del 10 % de la población estudiantil. Para el presente proyecto se eligió calcular la población futura mediante los métodos: exponencial, Ine y Wappaus tal como se indica a continuación: Cuadro 26. Cálculo de la población futura

Método exponencial

Método Ine

Método Wappaus

34 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

Fuente: El autor. Febrero 2008.

Se adopta una población futura = 411 estudiantes. 1

RESUMIDO: SAAVEDRA, Marco. Estudios preliminares para abastecimiento de agua potable. Pág. 33.34.

3.1.2 Período de diseño Se entiende por periodo de diseño, en cualquier obra civil, el número de años durante los cuales una obra determinada ha de prestar con eficiencia el servicio para el cual fue diseñada. Los factores que intervienen en la selección del período de diseño son: 

La vida útil de las estructuras y equipos.



Ampliaciones futuras y planeación de las etapas de construcción del proyecto.



Cambios en el desarrollo social y económico de la población.



Comportamiento hidráulico de las obras cuando éstas no tengan un funcionamiento óptimo.

3.1.3 Red de distribución Se le da el nombre de red de distribución al conjunto de tuberías cuya función es la de suministrar el agua potable a los consumidores de la localidad.

La unión entre el tanque de almacenamiento y la red de distribución se realiza mediante una tubería denominada línea matriz, la cual conduce el agua a los puntos de entrada a la red de distribución; su diseño depende de las 35 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

condiciones de operación de la red de distribución tales como trazado, caudal y presiones de servicio.

La red de distribución está conformada por tuberías principales y secundarias. La red principal es la que distribuye el agua en las diferentes zonas de la población, mientras que

mediante las tuberías secundarias se realizan las

conexiones domiciliarias. El diseño o cálculo de la red de distribución se hace de acuerdo a las normas del EX-IEOS.

La norma propuesta por el EX - IEOS recomienda: Para poblaciones de diseño de hasta 3000 habitantes el diámetro será de 50 mm como valor mínimo para tuberías principales y para las tuberías secundarias la mitad del diámetro de la tubería principal y no debe ser menor o igual a 25 mm. Para poblaciones futuras menor o igual a 20000 habitantes y mayor o igual 3000 habitantes el diámetro mínimo será de 75 mm en tuberías principales y para las tuberías secundarias la mitad del diámetro de la tubería principal y no debe ser menor o igual a 50 mm.

3.1.3.1 Diseño hidráulico de la red de distribución Establecida la población y los puntos de servicio, se elabora el esquema para la simulación matemática considerando las directrices de diseño de la red de distribución del lugar donde se encuentran ubicados los centros de estudios tanto de la extensión de Zamora como la extensión de Cariamanga; y se determina el caudal en cada nudo de la red interna de los centro de estudios, de acuerdo a la demanda que necesita cada edificación, su resultado en el Anexo 1. Con las cotas de cada nudo tomadas del levantamiento topográfico en los centro de estudio y con los valores de las longitud, diámetro y coeficiente de

36 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

rugosidad para cada tramo de la red, se realizó el diseño hidráulico mediante la utilización del software: Cypecad y hoja electrónica. En nuestro caso no se prevé la instalación de hidrante alguno debido a que el presente proyecto, se encuentra dentro del área de cobertura de los hidrantes del sector.

3.1.4 Caudales de diseño Es el caudal estimado con el cual se diseñan los equipos, dispositivos y estructuras de un sistema determinado. Para obtener el caudal de diseño se calcula previamente los caudales que se detalla a continuación: a) Dotación media futura (DMF): Es el caudal ideal de agua que se adjudica a una población para satisfacer su demanda o consumo futuro.

b) Caudal medio diario (Qmd): Es el consumo durante las 24 horas obtenido como promedio de los consumos diarios en un año y se expresa en L/s; se lo obtiene multiplicando la dotación futura por la población al final del periodo de diseño y por el factor de pérdidas.

(6) Qmd - Caudal medio diario (L/s) f

- Pérdidas

Pf

- Población futura (hab)

DMF - Dotación media futura (L/hab/día)

c) Caudal máximo diario (QMD): Es el consumo durante las 24 horas observado en el periodo de un año. Lo obtenemos multiplicando el consumo medio diario por un factor pico que se llama coeficiente de consumo máximo diario y se representa como (KMD). 37 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

KMD se estima entre los rangos de (1.3 a 1.5).

(7) QMD - Caudal máximo diario (L/s) Qmd - Caudal medio diario (L/s) KMD - Coeficiente de consumo máximo diario d) Caudal máximo horario (QMH): Es el consumo máximo en una hora observado en el periodo de un año. Lo obtenemos multiplicando el consumo medio diario por un factor pico que se llama coeficiente de consumo máximo horario y se representa como (KMH). KMH se estima entre los rangos de (2 a 2.3).

(8) QMH - Caudal máximo horario (L/s) Qmd - Caudal medio diario (L/s) KMD - Coeficiente de consumo máximo horario

Para poblaciones < 1000 hab, KMH se estima 2 Para poblaciones > 1000 hab, KMH se estima 2.3 e) Caudal de incendios (Qi): En este caso el diseñador debe justificar si la protección contra incendio se considera necesaria. Sin embargo, la presión requerida para la protección contra incendios puede obtenerse mediante el sistema de bombas del equipo del cuerpo de bomberos y no necesariamente de la presión en la red de distribución. Los caudales necesarios para cubrir esta demanda variarán con el tamaño de la población, se adoptan de acuerdo al cuadro 27:

38 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

Cuadro 27. Caudales contra incendios Población futura miles de habitantes

Hidrantes en uso simultáneo L/s

Hipótesis de diseño

10 a 20

uno de 12

20 a 40

uno de 24

Uno en el centro

40 a 60

dos de 24

Uno en el centro y otro periférico

60 a 120

tres de 24

Dos en el centro y otro periférico

> 120

cuatro de 24

Dos en el centro y dos periféricos

FUENTE: Normas del EX - IEOS

Según la norma del EX – IEOS el espaciamiento entre hidrantes entre 200 m y 300 m. Para poblaciones con menos de 10000 habitantes, se utilizará en lugar de los hidrantes, bocas de fuego con capacidad de 5 L/s con un diámetro mínimo de 50 mm y se las proveerá de rosca adaptable a las mangueras para incendios. El volumen de reserva para incendios, en este caso, se calculará en base al caudal de 5 L/s para un tiempo de 2 horas.

3.1.5 Cálculo de velocidades y presiones En la simulación matemática de la red de distribución se consideró los diámetros internos de cada una de las tuberías, obteniendo cierto valor como margen de seguridad para el diseño. Para las condiciones de diseño antes señaladas las velocidades y presiones de servicio (presiones dinámicas) se ha tratado de mantener dentro de los límites recomendados por las normas técnicas correspondientes y sus resultados se presentan en el Anexo 1. “Se consideran velocidades entre 0.50 m/s a 2.50 m/s, como presión 10 mc.a. y como presión máxima 50 mc.a. en la red de distribución”2.

3.2 Diseño de la red de alcantarillado sanitario

3.2.1 Red de distribución 39 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La red de distribución consiste en una serie de tuberías y obras complementarias, necesarias para recibir y evacuar las aguas residuales de la población.

El diseño de un sistema de alcantarillado requiere el conocimiento de los principios de hidráulica que se aplican al escurrimiento de los líquidos en conductos sin presión sean estas redes cerradas o abiertas. Sin embargo, en algunos casos y dependiendo de las condiciones topográficas pueden utilizarse eventualmente sistemas a presión por tramos cortos.

2

RESUMIDO: LÓPEZ CUALLA, Ricardo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. Pág. 238, 240.

Ricardo López Cualla considera como principales factores que afectan al flujo de aguas residuales los siguientes: 

Pendiente del tubo



Área de la sección transversal de la tubería.



Rugosidad de la superficie interior de la tubería de conducción.



Condiciones de flujo. (parcialmente lleno, permanente)



Naturaleza, peso específico y viscosidad del líquido.

La red de alcantarillado, además de los colectores o tuberías está constituida por otras estructuras hidráulicas diseñadas para permitir el correcto funcionamiento de los sistemas. Entre otros elementos que forman la red de alcantarillado se pueden mencionar las siguientes: 

Pozos de inspección.



Cámara de caída.



Aliviaderos frontales o laterales.



Sifones invertidos.



Sumideros y rejillas. 40

UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA



Conexiones domiciliarias.

Para el diseño de la red de alcantarillado sanitario de los centros de estudio tanto de Zamora como de Cariamanga se escogió tubería de PVC de diámetro de 200 mm ya que es el diámetro mínimo para diseño de acuerdo a las normas establecidas por el EX – IEOS para alcantarillado sanitario. La determinación de los caudales en cada tramo de la red interna se realizó de acuerdo a las descargas del mueble sanitario instalado en los diferentes colectores de cada edificio al igual que en las redes de agua potable los de cálculo hidráulicos se adjuntan en el Anexo 1. Con las cotas de cada nudo tomadas del levantamiento topográfico de cada centro de estudio, y con los valores de las longitudes, diámetros y coeficientes de rugosidad para cada tramo de la red; se realizó el diseño hidráulico mediante la utilización de hoja electrónica de Excel.

3.2.2 Determinación de caudales Para realizar el cálculo del caudal a tubo lleno de la red externa se la realizó mediante la ecuación de continuidad:

(9) Q - Caudal (m3/s) A - Área de la sección circula (m2). V - Velocidad (m/s)

3.2.2.1 Caudales de diseño

41 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

Para obtener el caudal de diseño se suma del caudal máximo horario (aporte doméstico, industrial, comercial e institucional), el caudal de infiltración y el caudal de conexiones erradas.

a) Caudal medio diario de aguas residuales (qmd): Es el aporte medio diario al alcantarillado sanitario, se lo calcula mediante la siguiente expresión:

(10)

qmd - Caudal medio diario de aguas residuales (L/s) Po

- Población inicial (hab.)

Dot - Dotación (L/hab/día) b) Caudal máximo horario de aguas residuales (QMH): Este caudal se determina a partir de factores de mayoración del caudal medio diario.

(11)

QMH - Caudal máximo horario de aguas residuales (L/s) K

- Coeficiente de mayoración. Por norma se considera 4

qmd - Caudal medio diario (L/s) c) “Caudal comercial (Qc): Para sectores comerciales se adopta un aporte medio diario de 2 L/s/ha, pero es necesario ponderar este valor en zonas mixtas, comerciales y residenciales.

(12) 42 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

Qc - Caudal comercial (L/s) A

- Área total del proyecto (ha)

d) Caudal industrial (Qind): Este aporte de aguas residuales debe ser evaluado para cada caso en particular, ya que varía de acuerdo al tipo o el tamaño de la industria. Para pequeñas industrias puede tomarse un aporte medio de 1.50 L/s/ha.

(13)

Qind - Caudal industrial (L/s) A

- Área total del proyecto (ha)

e) Caudal institucional (Qins): Como en el caso del aporte industrial, el aporte institucional varía de acuerdo con el tipo y el tamaño de la institución por lo que debe considerarse cada caso en particular. Sin embargo

para

instituciones

pequeñas

localizadas

en

zonas

residenciales, puede tomarse un valor de aporte medio diario de 0.80 L/s/ha.

(14)

Qins - Caudal institucional (L/s) A

- Área total del proyecto (ha)

43 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

f) Caudal de infiltración (Qi): Este aporte adicional se estima en base de las características de permeabilidad del suelo en el que se ha de construir el alcantarillado sanitario. Este aporte puede estimarse en un valor de 14 m3/ha/día, puede expresarse por metro de tubería o por su equivalente en hectáreas de área drenada.

En el cuadro 28 se presentan algunos valores de infiltración por longitud de tubería: Cuadro 28. Valores de infiltración por longitud de tubería Infiltración (L/s/Km)

Condiciones Tuberías existentes

Alta 4

Media 3

Baja 2

3

2

1

1.5

1

0.5

Tuberías nuevas unión cemento Tuberías nuevas unión caucho

Fuente: LÓPEZ CUALLA, Ricardo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados, 1 ed Bogotá – Colombia. Pág. 296

g) Caudal

de

conexiones

erradas

(Qe):

Este

aporte

proviene

principalmente de conexiones que equivocadamente se hacen de las aguas lluvias, domiciliarias y clandestinas; se puede estimar este valor en un 20% del caudal máximo horario.

(15)

Qe - Caudal conexiones erradas (L/s) A

- Área total del proyecto (ha)

Po - Población inicial (hab)

O también: 44 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

(16) QMH - Caudal máximo horario de aguas residuales (L/s)”3.

3.2.2 Cálculo de velocidades Para realizar el cálculo de la velocidad se la ha efectuó mediante la ecuación de Manning:

(17) V - Velocidad (m/s) R - Radio hidráulico (m) J - Pendiente (m/m) n - Coeficiente de rugosidad de Manning

El coeficiente de rugosidad de Manning (n) se estima de acuerdo al cuadro 29 que se muestra a continuación: 3

RESUMIDO: LÓPEZ CUALLA, Ricardo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. Pág. 295.

Cuadro 29. Coeficiente de rugosidad de Manning Material Tubos de concreto simple Tubos de PVC Tubos de polietileno Tubos de arcilla vitrificada Tubos de asbesto cemento Tubos de hierro fundido Canales de mampostería de ladrillo Canales de mampostería de piedra cortada Canales de tierra Acero remachado Acero galvanizado Madera

n 0.013 0.010 0.086 - 0.009 0.013 0.013 0.012 0.015 0.017 0.025 0.016 0.016 0.012

45 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

0.011 Superficie de cemento limpia y lisa Mezcla de cemento 0.013 - 0.020 0.025 Conducciones de tierra Fuente: LÓPEZ CUALLA, Ricardo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados, 1 ed Bogotá – Colombia. Pág. 281

“Los alcantarillados sanitarios que transportan aguas residuales domésticas deben cumplir con una velocidad mínima de 0.6 m/s; la velocidad máxima cualquiera que sea el material de la tubería no debe sobrepasar el límite de 5 m/s para evitar la abrasión de la tubería”4.

3.2.4 Cálculo de pendientes El objeto de establecer límites mínimos y máximos de los valores de pendientes, es para evitar hasta donde sea posible, la obstrucción y la erosión de las tuberías. Las pendientes de las tuberías, deberán seguir hasta donde sea posible el perfil del terreno, con objeto de contar con excavaciones mínimas tomando en cuenta las restricciones de velocidad, tirantes mínimos, la ubicación y topografía de los sitios a los que se darán servicio. 4

RESUMIDO: LÓPEZ CUALLA, Ricardo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. Pág. 295.

En el cuadro 30 se muestras las pendientes mínimas y máximas recomendadas para los diferentes tipos de tuberías, que podrán modificarse en casos especiales previo análisis particular y justificación en cada caso. Cuadro 30. Pendientes mínimas y máximas Pendiente en milésimas Diámetro de tubo en mm

Mínima

Máxima

200

5

91

250

3

85

315

1.5

63

355

0.8

54

46 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

400

0.7

46

450

0.6

39

500

0.5

34

630

0.4

25

Fuente: Lineamientos Técnicos. Factibilidad, SIAPA

Para el diseño de alcantarillado sanitario de los diferentes centros de estudios se ha consideró una pendiente mínima de 5 ‰ y máxima de 91 ‰; y un diámetro de 200 mm que es el diámetro mínimo para alcantarillado sanitario adoptado de acuerdo a las normas de EX – IEOS.

3.3 Cálculo de la red de alcantarillado pluvial

3.3.1 Red de distribución Al igual que la red de alcantarillado sanitario el alcantarillado pluvial está conformado por el conjunto de colectores y canales necesarios para evacuar la escorrentía superficial producida por la lluvia. Inicialmente el agua es captada a través de sumideros en las calles y conexiones domiciliarias, y llevada a una red de tuberías que van aumentando su sección transversal a medida que aumenta el área de drenaje.

Los sistemas de recolección y evacuación de aguas pluviales pueden ser proyectados y construidos para: 

Permitir una rápida evacuación de la escorrentía pluvial de las vías públicas.



Evitar la generación de caudales excesivos en las calzadas.



Evitar la invasión de aguas pluviales a propiedades públicas y privadas.



Evitar la acumulación de aguas en vías de tránsito.

47 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA



Evitar la paralización del tráfico vehicular y peatonal durante un evento fuerte de precipitación.



Mitigar efectos nocivos a cuerpos de agua receptores por contaminación de escorrentía pluvial urbana.

Los siguientes son algunos de los factores que deben ser considerados en el estudio de los problemas de recolección y evacuación de aguas pluviales en áreas urbanas: 

Tráfico peatonal y vehicular.



Valor de las propiedades sujetas a daños por inundaciones.



Análisis de soluciones con canales abiertos o conductos cerrados.



Profundidad de los colectores.

Para el diseño de la red de alcantarillado pluvial de los centros de estudio se consideró una tubería de PVC con diámetro de 250 mm que es el diámetro mínimo de acuerdo a las normas establecidas por el EX – IEOS para alcantarillado pluvial.

La determinación de los caudales en cada tramo de la red interna se realizó de acuerdo a las áreas de aporte tanto de edificaciones como de áreas verdes que descargan las aguas lluvias en los diferentes colectores. Los cuadros de cálculo de la red de alcantarillado pluvial se adjunta en el Anexo 1.

Con las cotas de los nudos tomadas del levantamiento topográfico de cada centro de estudio, los valores de las longitudes, diámetros y coeficientes de rugosidad de los diferentes tramos de la red se realizo el diseño hidráulico mediante la utilización del software SWMM 5VE y hoja electrónica.

3.3.2 Determinación de caudales

48 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

Para realizar el cálculo del caudal a tubo lleno de

la

red

de

alcantarillado

pluvial se la ha empleado la ecuación (9) mostrada anteriormente.

Para la estimación del caudal de diseño se aplicó el método racional, que calcula el caudal pico de aguas lluvias con base en la intensidad media del evento de precipitación con una duración igual al tiempo de concentración del área de drenaje y un coeficiente de escorrentía.

La ecuación del método racional es:

(18) Q - Caudal (m3/s). I

- Intensidad de lluvia (mm/h).

C - Coeficiente de escorrentía (adimensional). A - Área tributaria (ha). a)

Coeficiente

de

escorrentía (C): El coeficiente de escorrentía tiene un significado similar al coeficiente de retorno del alcantarillado sanitario. No toda el agua lluvia precipitada llega al sistema de alcantarillado, parte se pierde por factores tales como: evaporación, intercepción vegetal, detención superficial de cunetas, zanjas o depresiones y por infiltración. De todos los factores anteriores, el de mayor importancia es la infiltración, que está en función de la impermeabilidad del terreno. Se presenta a continuación los cuadros 31a y 31b para la selección del coeficiente de escorrentía C según el tipo de zona y superficie: Cuadros 31a. Coeficiente C de acuerdo al tipo de zona Tipo de zona Zonas centrales densamente construidas

C 0.70 - 0.90

49 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

con vías y calzadas pavimentadas Zonas adyacentes al centro y de menor densidad de población y vías pavimentadas

0.70

Zonas medianamente pobladas

0.55 - 0.65

Zonas comerciales o industriales

0.60 - 0.95

Zonas residenciales con baja densidad Poblacional Parques, campos de deporte y aéreas sin pavimentar

0.35 - 0.55 0.10 - 0.20

Fuente: Normas EX - IEOS

Cuadro 31b. Coeficiente C de acuerdo al tipo de superficie Tipo de superficie

C

Cubierta metálica o teja vidriada

0.95

Cubierta ordinaria o impermeabilizada

0.90

Pavimentos asfalticos en buenas condiciones

0.85 - 0.90

Pavimentos de hormigón

0.80 - 0.85

Empedrados con juntas pequeñas

0.75 - 0.80

Empedrados con juntas ordinarias

0.40 - 0.50

Superficies no pavimentadas

0.10 - 0.30

Parques y jardines

0.05 - 0.25

Vías adoquinadas

0.70 - 0.85

Laderas sin vegetación

0.60

Laderas con vegetación

0.30

Fuente: Normas EX - IEOS

Para áreas de drenaje que incluyan subáreas con coeficiente de escorrentía diferente, el valor de C representativo del área debe calcularse como el promedio ponderado de las respectivas áreas.

(19) A

- Área tributaria (ha)

AT - Área total (ha) C - Coeficiente de escorrentía (adimensional). 50 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

Intensidad de lluvia (I): Este valor es obtenido a través de un estudio hidrológico y de acuerdo a la zona donde se encuentran ubicados de los centros de estudio de Zamora y Cariamanga. Se utilizó las siguientes expresiones propuestas por el INAMHI de acuerdo a la ubicación en el que se encuentra ubicado cada centro y para un periodo de retorno de 25 años:

Intensidad de lluvia extensión Zamora:

(20)

I

- Intensidad de lluvia (mm/h)

t

- Tiempo de concentración (minutos)

IdTR - Zona de ubicación según INAMHI

Intensidad de lluvia extensión Cariamanga:

(21)

I

- Intensidad de lluvia (mm/h)

t

- Tiempo de concentración (minutos)

IdTR - Zona de ubicación según INAMHI

b) “Tiempo de concentración (Tc): Es el tiempo que tarda el agua en llegar desde el punto de captación hasta el colector, o en otros términos

51 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

es el tiempo requerido desde el inicio de la lluvia para que toda el área esté contribuyendo al colector en cuestión.

El tiempo de concentración puede ser dividido en dos: 

El tiempo de concentración inicial: Es considerado como aquel de recorrido en terreno plano, cunetas, zanjas y depresiones.



El tiempo de recorrido en el colector: Depende de la velocidad y longitud del colector entre pozos.

El tiempo de concentración inicial se determina mediante la siguiente expresión:

(22)

t - Tiempo de concentración inicial (minutos). n - Coeficiente que está en función del tipo de suelo. g - Aceleración de la gravedad (m/s2). S - Pendiente (%). L - Distancia al punto más alejado (m)”5.

Para estimar el valor de n se considera los valores mostrados en el cuadro 32:

5

RESUMIDO: JARAMILLO, Fernando. Apuntes de clase. Proyectos sanitarios. 2007. U.T.P.L. Loja.

Cuadro 32. Valores de n en función del tipo de suelo

52 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

Tipo de superficie

Fuente:

n

Superficies impermeables

0.020

Suelos compactos y lisos

0.10

Césped

0.20

Suelos rugosos

0.20

Terrenos arborizados

0.70

Pastizales

0.80

LÓPEZ

CUALLA,

Ricardo.

Elementos

de

diseño

para

acueductos

y

alcantarillados, 1 ed Bogotá – Colombia. Pág. 319

Si las calles tienen un terminado compacto y permeable con presencia de áreas verdes como pequeños parques se recomienda:  Utilizar como tiempo de concentración inicial t 1 = 10 min para sectores poblados.  t1 - 15 min para sectores donde se tenga parques y áreas de servicios varios.  t1 - 25 min para zonas y áreas donde se hayan planificado zonas de reserva, césped, pastizales, árboles.

Para el diseño se ha considerado un tiempo de concentración inicial de 15 minutos ya que los sitios de estudio tanto de Zamora y Cariamanga se ajustan a las características de éste tipo.

3.3.3 Cálculo de velocidades Al igual que en la red de alcantarillado sanitario para realizar el cálculo de la velocidad se empleo la ecuación (17). La velocidad mínima para el diseño del alcantarillado pluvial se ha considerado igual a 0.9 m/s y una velocidad máxima de 6 m/s.

Pero también se puede estimar la velocidad máxima en función del material de la tubería como se indica en el cuadro 33: 53 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

Cuadro 33. Velocidades máximas de acuerdo al tipo de material Velocidad

Tipo de material

m/s

Ladrillo común

3

Ladrillo vitrificado y gres

5

Concreto

5

PVC

10

Fuente: LÓPEZ CUALLA, Ricardo. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados, 1 ed Bogotá – Colombia. Pág. 320

3.3.4 Cálculo de pendientes Para determinar las pendientes en el alcantarillado pluvial tanto mínima como máxima se adopta el mismo criterio que en el alcantarillado sanitario con la diferencia de que se adopta un diámetro mayor.

En el cuadro 34 que se muestras a continuación se muestran las pendientes mínimas y máximas recomendadas para los diferentes tipos de tuberías. Cuadro 34. Pendientes mínimas y máximas Pendiente en milésimas Diámetro de tubo en mm

Mínima

Máxima

200

5

91

250

3

85

315

1.5

63

355

0.8

54

400

0.7

46

450

0.6

39

500

0.5

34

630

0.4

25

Fuente: Lineamientos Técnicos. Factibilidad, SIAPA

54 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

Para el diseño de alcantarillado pluvial de los diferentes centros de estudios se ha considerado una pendiente mínima de 5 ‰ y como máxima 85 ‰, y el diámetro adoptado es de 250 mm.

55 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

MANUAL PARA DISEÑO HIDROSANITARIO

4.1 Introducción al manual de diseño hidrosanitario El presente manual tiene como objetivo principal servir de guía para el personal que proyecta, construye y se encarga del mantenimiento, construcción y reparación de los sistemas hidráulicos y sanitarios en las edificaciones. Para cualquier edificación el suministro de agua potable y la evacuación de las aguas pluviales y servidas, representa uno de los problemas más importantes que el diseñador y constructor deben tomar en consideración; pues siempre será indispensable un buen sistema de dotación y distribución de agua al igual que contar con un sistema de evacuación de las aguas negras y pluviales, seguro, eficiente y adaptable a las condiciones arquitectónicas y de servicio del edificio. Como en las principales ciudades del país, Loja también se desarrolla progresivamente en todos los ámbitos, lo que hace que cada vez sea común la construcción de edificios de considerable altura, en los cuales se exige el diseño de instalaciones hidráulico – sanitarias, ya sea realizado de una forma manual o con la utilización de un programa computacional que es lo más empleado hoy en día, pero para ello es necesario contar con una guía que sirva de ayuda para determinar el diámetro de tuberías, controlar presiones, velocidades y demás parámetros dentro del diseño.

4.2 Criterios para el diseño del sistema de abastecimiento de agua 4.2.1 Estimación del diámetro de la acometida Con el objeto de establecer la presión dinámica existente en la red de distribución, el proyectista en forma previa a la determinación del diámetro de la acometida domiciliaria de agua potable, debe tomar varias presiones 56 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

manométricas por ocho días y en las horas pico que podrían ser: 06h00, 12h00 y 18h00, en el sector donde se ubicará la edificación.

Una vez obtenidas las presiones manométricas en la acometida de la edificación, se asume una presión promedio de éstas; “luego se procede a realizar el cálculo del volumen del tanque o la cisterna asumiendo el tiempo de abastecimiento de agua de la cisterna entre 4 horas y 6 horas”6; o también se puede asumir el tiempo de abastecimiento hacia la cisterna para las condiciones más críticas que se presentarán en las épocas de estiaje en donde el tiempo de servicio máximo de agua potable será de 16 horas/día, es decir desde las 06h00 hasta las 22h00. Para determinar el diámetro de la acometida se recomienda utilizar la ecuación (9) y considerando valores de velocidad entre 1 m/s y 1.5 m/s.

4.2.2 Redes de distribución

En los planos arquitectónicos se ubican las columnas de abastecimiento de agua potable a los diferentes pisos de la edificación, luego se realiza el trazado de las redes de distribución de cada piso buscando la ruta más directa y con el menor número de accesorios que sea posible entre la fuente de abastecimiento de agua y los aparatos sanitarios.

Es necesario localizar el aparato sanitario más crítico que constituye el aparato más alejado y más elevado a la fuente de abastecimiento de agua. Considerándose como fuente de abastecimiento de agua a la derivación desde la columna de alimentación de agua, la acometida o la cisterna.

Se utilizará como primera opción, el sistema de abastecimiento directo (sin incremento de presión ni reserva) de la tubería, pues brinda mayor economía y garantía para mantener la calidad del agua, le seguirá el sistema directo a

57 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

tanques elevados y el indirecto con presión a tanques elevados, en orden de prioridad (de acuerdo a las condiciones del lugar). 6

RESUMIDO: PÉREZ CARMONA, Rafael. Diseño de instalaciones hidrosanitarias y de gas para edificaciones .

Pág.101.

4.2.3 Estimación del diámetro de la red de distribución

Para estimar el diámetro de las tuberías de la red de distribución de agua potable, se tomará en consideración el caudal máximo que deberá transportar y la velocidad con la que se llevará el agua por las tuberías. “El diámetro nominal de la acometida de suministro de agua a cualquier aparato sanitario de acuerdo al reglamento local debe ser mínimo de 1.50 cm (1/2")”7 y se estimarán los diámetros de las tuberías de acuerdo al cuadro 35 que se presenta a continuación: Cuadro 35. Diámetros para redes de distribución Accesorios

Diámetro nominal cm

pulg

Tina

1.50

½

Combinación de fregadero y lavadero

1.50

½

Fuente de beber

1.50

½

Máquina de lavaplatos (doméstica)

1.50

½

Fregadero de cocina (doméstica)

1.50

½

Lavaplatos (restaurant)

1.50

½-¾

Lavamanos

1.50

½

Bidé

1.50

½

Lavandería

1.50

½

Ducha (una boquilla)

1.50

½

Fregadero (servicio inclinado)

1.50

½

Sigue…

58 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

7

RESUMIDO: Reglamento local de construcciones y ornato del cantón Loja. Sección C. Instalaciones hidráulicas y

sanitarias.

…Viene Accesorios Fregadero (con válvula de limpieza automática)

Diámetro nominal cm

pulg

2

¾

Orinal con fluxómetro

2.50

¾-1

Orinal con llave

1.50

½

Vertederos

1.50

½

Orinal tanque

1.50

½

Inodoro con tanque

1.50

½

Inodoro con fluxómetro

2.50

1

Grifo para manguera

1.50

½

Fuente: PÉREZ CARMONA, Rafael. 2005. Diseño de instalaciones hidrosanitarias y de gas para edificaciones, 5 ed. Bogotá – Colombia. Pág. 5. Adoptado también por UMAPAL en el reglamento local de construcciones del cantón Loja. Sección C. Instalaciones hidráulicas y sanitarias.

4.2.4 Estimación de presiones

Según el reglamento local de construcciones y ornato del cantón Loja se considera como:  Presión mínima dinámica 10 mc.a.  Presión máxima dinámica 50 mc.a.  Presión máxima estática 70 mc.a.  Si la presión de un aparato es mayor 50 mc.a. (500 KPa), deben disponerse válvulas de reducción de presión.

59 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

En el cuadro 36 se presentan las presiones mínimas y máximas recomendadas de acuerdo a los diferentes aparatos sanitarios, esta tabla permitirá adoptar adecuadamente la presión del aparato crítico.

Cuadro 36. Presiones mínimas y recomendadas de cada aparato sanitario Aparato sanitario

Recomendada 2

Mínima

mc.a

Kg/cm

lb/pulg

Inodoro fluxómetro

10.33

1.03

Inodoro de tanque

7.00

Orinal de fluxómetro

2

2

mc.a

Kg/cm

lb/pulg

14.69

7.70

0.77

10.95

0.70

9.95

2.80

0.28

3.98

10.33

1.03

14.69

7.70

0.77

10.95

Orinal con llave

7.00

0.70

9.95

2.80

0.28

3.98

Vertederos

3.50

0.35

4.98

2.00

0.20

2.84

Duchas

10.33

1.03

14.69

2.00

0.20

2.84

Lavamanos

5.00

0.50

7.11

2.00

0.20

2.84

Lavadoras

7.00

0.70

9.95

2.80

0.28

3.98

Bidé

5.00

0.50

7.11

2.00

0.20

2.84

Lavadero

4.00

0.40

5.69

2.00

0.20

2.84

Lavaplatos

2.00

0.20

2.84

2.00

0.20

2.84

2

Fuente: PÉREZ CARMONA, Rafael. 2005. Diseño de instalaciones hidrosanitarias y de gas para

edificaciones, 5 ed. Bogotá – Colombia. Pág. 5

4.2.5 Estimación de caudales El caudal máximo simultáneo es la demanda máxima instantánea producida durante las horas pico (máximo consumo). Los caudales se pueden determinar mediante varios métodos, entre los cuales se han escogido los siguientes:  Método de simultaneidad  Método de Roy B. Hunter

60 UNIDAD DE INGENIERÍA CIVIL GEOLOGÍA Y MINAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

Se escogió los métodos mencionados anteriormente debido a las variaciones máximas de consumo que se dan en el conjunto de instalaciones sanitarias; las mismas que tienen que ver con la probabilidad de uso de varias piezas sanitarias al mismo tiempo.

a) Método de simultaneidad El caudal máximo probable (Qp) se obtiene considerando que algunos de los aparatos sanitarios de la instalación están funcionando al mismo tiempo, se suman los caudales de cada tramo y se los afecta por un coeficiente de simultaneidad (K).

(23)

K - Coeficiente de simultaneidad. 0.20