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OSCAR
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SONORA
“DIAGNÓSTICO Y REHABILITACIÓN DEL DISEÑO DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE DE EL JÚVANI, MUNICIPIO DE
BÁCUM, SONORA.”
TITULACIÓN POR TESIS
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERA CIVIL
PRESENTA
SANDRA IVETTE PONCE AMARO
CD. OBREGÓN, SONORA DICIEMBRE 2013
Dedicatorias
Con todo mi cariño y amor para esas personas que hicieron y siguen haciendo todo
en la vida para que logre mis sueños.
A ti papá, por haberme enseñado a dar lo mejor de mi siempre, alentándome a
cumplir cada una de mis metas, por motivarme y darme la mano cada vez que me
creí perdida.
Para ti mami, por estar ahí siempre que te necesitaba, apoyándome en cada uno de
mis proyectos sin importar la hora que fuera, dándome ánimos para seguir adelante.
Para ustedes Piky y Jesús, por enseñarme que aunque discutamos, siempre puedo
contar con ustedes, los quiero mucho.
Para mis abuelos, quienes siempre consintiéndome me demuestran su amor, cariño,
apoyo y ganas de que logre todas mis metas y objetivos.
Para ustedes es a quienes va dirigido este trabajo, producto de sus enseñanzas,
esfuerzo y dedicación
Agradecimientos
A mis padres, que a lo largo de mi vida me guiaron siempre por el buen camino, me
brindaron su apoyo, consejos y en los momentos más difíciles me alentaron a seguir
adelante. Hoy que inicia una nueva etapa de mi vida en la que siempre estarán en mi
corazón, les doy las gracias, por haberme conducido por la vida con amor y
paciencia, hoy ven forjado un anhelo, una ilusión un deseo. Gracias por enseñarme
lo que han recogido a su paso por la vida, por compartir mis horas grises, mis
momentos felices, ambiciones, sueños e inquietudes. Gracias por ayudarme a salir
adelante en la adversidad, por hacer de mi lo que soy. No los defraudaré, los haré
sentir orgullosos y verán que todos sus sacrificios serán recompensados. Los quiero
mucho.
A mis maestros, quienes son parte esencial de este logro, el cual les comparto, ya
que ustedes también lo trabajaron y espero que su esfuerzo y empeño se vea
reflejado en este trabajo, muchas gracias.
A mis amigos, con quiénes entablé grandes lazos de amistad después de todas esas
desveladas, en especial a Roberto González, Jesús Flores, Karla Navarro, Iván
García, Eduardo Elizondo, Daniel Álvarez, Javier Zazueta, Enrique Gastélum y
Salvador Velderrain. Gracias por ser un grupo en donde todos nos apoyamos para
seguir adelante, tratando de siempre seguir juntos en el camino.
i
ÍNDICE
ÍNDICE DE TABLAS ...................................................................................................iii
ÍNDICE DE FIGURAS .................................................................................................iv
RESUMEN ..................................................................................................................vi
I. INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 1
1.1 Antecedentes ..................................................................................................... 1
1.2 Planteamiento del problema .............................................................................. 3
1.3 Objetivos ............................................................................................................ 7
1.4 Justificación ....................................................................................................... 7
1.5 Limitaciones del estudio ..................................................................................... 8
II. MARCO TEÓRICO ..............................................................................................10
2.1 Agua potable .................................................................................................... 10
2.1.1 Calidad del agua ........................................................................................ 10
2.1.2 Potabilización del agua .............................................................................. 14
2.2 Hidráulica de tuberías ...................................................................................... 14
2.2.1 Presión ....................................................................................................... 15
2.2.2 Velocidad y gasto ...................................................................................... 16
2.2.3 Ecuación de continuidad ............................................................................ 17
2.2.4 Pérdidas físicas ......................................................................................... 18
2.2.5 Pérdidas de energía primarias o por fricción ............................................. 19
2.2.6 Pérdidas de energía secundarias (locales o por accesorios). .................... 24
2.3 Revisión y diseño de una red de distribución ................................................... 25
2.3.1 Factores de diseño .................................................................................... 25
2.3.2 Parámetros de diseño ................................................................................ 26
2.3.3 Periodo de diseño y vida útil del proyecto .................................................. 28
2.3.4 Capacidad de Diseño................................................................................. 30
2.3.5 Coeficientes de variación ........................................................................... 31
2.3.6 Gastos de Diseño ...................................................................................... 33
2.3.7 Modelo de Simulación Hidráulica en EPANET .......................................... 34
2.4 Sistema de distribución de agua potable ......................................................... 35
ii
2.4.1 Nivel de complejidad del Sistema .............................................................. 35
2.5 Operación y mantenimiento del sistema .......................................................... 46
2.6 Conducción ...................................................................................................... 47
2.6.1 Conceptos básicos y aspectos teóricos ..................................................... 47
2.6.2 Clasificación de las conducciones ............................................................. 50
III. MÉTODO .............................................................................................................59
3.1 Tipo de Investigación ....................................................................................... 59
3.2 Participantes .................................................................................................... 60
3.3 Material y Equipo ............................................................................................. 60
3.4 Procedimiento .................................................................................................. 68
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ............................................................................78
4.1 Resultados ....................................................................................................... 78
4.2 Discusión ....................................................................................................... 124
V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ....................................................125
5.1 Conclusiones y recomendaciones .................................................................. 125
BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................127
ANEXOS ..................................................................................................................128
iii
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Límite permisible de características bacteriológicas ................................... 11
Tabla 2. Límites permisibles de características físicas y organolépticas ................... 12
Tabla 3. Límites permisibles de características químicas ......................................... 12
Tabla 4. Límites permisibles de características radiactivas ....................................... 14
Tabla 5. Rugosidad absoluta y coeficientes de pérdidas para tubería comercial ...... 21
Tabla 6. Coeficientes de Hazen-Williams .................................................................. 22
Tabla 7. Coeficientes de fricción (n) para usarse en la ecuación de Manning .......... 23
Tabla 8. Valores de k ................................................................................................ 25
Tabla 9. Velocidades máximas y mínimas permisibles en tuberías .......................... 28
Tabla 10. Vida útil de elementos de un sistema de agua potable y alcantarillado..... 29
Tabla 11. Cvd y Cvh de acuerdo al nivel de complejidad .......................................... 31
Tabla 12. Gasto de diseño para estructuras de agua potable ................................... 32
Tabla 13. Coeficientes de variación diaria y horaria .................................................. 32
Tabla 14. Clasificación de la complejidad del proyecto ............................................. 35
Tabla 15. Presión máxima de trabajo en tuberías de PVC ........................................ 40
Tabla 16. Presión de trabajo en tuberías de PVC (sistema inglés) ........................... 40
Tabla 17. Valores para las Figuras 7 y 8 ................................................................... 54
Tabla 18. Datos para la selección de una bomba ..................................................... 57
Tabla 19. Períodos de diseño para elementos de sistemas de agua potable y
alcantarillado ............................................................................................................. 70
Tabla 20. Consumos domésticos per cápita.............................................................. 72
Tabla 21. Clasificación de climas por su temperatura ............................................... 73
Tabla 22. Datos base para proyección de demanda ................................................. 74
Tabla 23. Presiones mínimas en la red ..................................................................... 77
Tabla 24. Censos de Población INEGI ...................................................................... 79
Tabla 25. Proyección de Población ........................................................................... 79
Tabla 26. Demanda base en nodos (Qmed) ............................................................. 83
Tabla 27. Datos en nodos de la red con equipo de bombeo funcionando (Qmed).... 91
Tabla 28. Datos en tuberías de la red con equipo de bombeo funcionando (Qmed) 92
Tabla 29. Datos en nodos de la red con equipo de bombeo apagado (Qmed) ......... 96
Tabla 30. Datos en tuberías de la red con equipo de bombeo apagado (Qmed) ...... 97
Tabla 31. Demanda base en nodos Qmh (Diagnóstico actual de la red) .................. 99
Tabla 32. Demanda base en nodos Qmh (sector nuevo) ........................................ 106
Tabla 33. Datos en nodos de la red actual y sector nuevo ...................................... 109
Tabla 34. Datos en tuberías de la red actual y sector nuevo .................................. 111
Tabla 35. Datos en nodos de la red (propuesta pozo Distrito de Riego) ................. 116
Tabla 36. Datos en tuberías (propuesta pozo Distrito de Riego) ............................. 118
iv
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. El Júvani ....................................................................................................... 4
Figura 2. Localización. ................................................................................................ 4
Figura 3. Bomba. ......................................................................................................... 5
Figura 4. Tanque elevado. .......................................................................................... 5
Figura 5. Piezas especiales de hierro fundido con extremos bridados ...................... 43
Figura 6. Tabla para seleccionar el tipo de caja para operación de válvulas ............ 46
Figura 7. Variación del gasto horario ......................................................................... 53
Figura 8. Variación del gasto horario en la Ciudad de México (BANOBRAS) ........... 53
Figura 9. Marro .......................................................................................................... 60
Figura 10. Clavos de 2 1/2" ....................................................................................... 61
Figura 11. Fichas de aluminio ................................................................................... 61
Figura 12. Pintura en aerosol roja ............................................................................. 62
Figura 13. Prisma y bastón........................................................................................ 62
Figura 14. Estación total Trimble M3 ......................................................................... 63
Figura 15. Tripie ........................................................................................................ 64
Figura 16. GPS .......................................................................................................... 64
Figura 17. Cinta métrica ............................................................................................ 65
Figura 18. Radios ...................................................................................................... 65
Figura 19. Excel ........................................................................................................ 66
Figura 20. AutoCAD .................................................................................................. 66
Figura 21. EPANET ................................................................................................... 67
Figura 22. Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento............................ 67
Figura 23. Manómetro ............................................................................................... 68
Figura 24. Tanque de almacenamiento ..................................................................... 82
Figura 25. Diámetros en la red de agua potable ....................................................... 85
Figura 26. Numeración de los nodos en la red de agua potable ............................... 86
Figura 27. Longitud de tuberías en la red de agua potable ....................................... 87
Figura 28. Presión a la salida de la bomba (nodo 52) y en el nodo 15 (21 mca)....... 88
Figura 29. Presión en el nodo 54 (21 mca) ............................................................... 88
Figura 30. Presión nodo 22 (20 mca) ........................................................................ 89
Figura 31. Presiones en nodos con bomba encendida (Qmed) ................................ 90
Figura 32. Presión nodo 27 bomba apagada (15 mca) ............................................. 94
Figura 33. Presión nodo 19 bomba apagada (15 mca) ............................................. 94
Figura 34. Presiones en nodos con bomba apagada (Qmed) ................................... 95
Figura 37. Demanda base en nodos (Qmh) ............................................................ 101
Figura 38. Presiones en nodos (Qmh) .................................................................... 102
Figura 39. Pérdidas en tuberías de la red de agua potable (Qmh) .......................... 103
Figura 40. Curva característica de la bomba propuesta .......................................... 107
v
Figura 41. Datos de la bomba sumergible propuesta .............................................. 108
Figura 42. Presiones en los nudos .......................................................................... 113
Figura 43. Pérdidas en tuberías .............................................................................. 114
Figura 44. Diámetros en las tuberías ...................................................................... 115
Figura 45. Presiones en nodos (propuesta pozo Distrito de Riego) ........................ 121
Figura 46. Pérdidas en tuberías (propuesta pozo Distrito de Riego) ....................... 122
Figura 47. Diámetros en tuberías (propuesta con el pozo del distrito de riego........ 123
vi
RESUMEN
El suministro de agua potable es parte indispensable del desarrollo de la población,
por lo que se tiene que garantizar el suministro y la calidad para cada uno de los
habitantes. En México y sobre todo en el Estado de Sonora, a finales de los años 60
se proyectó la introducción de agua potable en los diferentes poblados del estado,
por lo que algunos sistemas de redes de agua potable han terminado su vida útil de
servicio. Así como en algunos es necesaria su rehabilitación aunque hayan sido
construidos en los años 80 debido a que su tubería ha reducido su diámetro a causa
de las incrustaciones de fierro manganeso o por la instalación de materiales de baja
calidad. Es por eso que es necesario implementar el diagnóstico de los sistemas de
agua potable que son requeridos por los organismos operadores de los municipios.
Esta tesis fue realizada con el fin de diagnosticar y rediseñar el sistema de
abastecimiento de agua potable de la comunidad del Júvani, Municipio de Bácum,
Sonora. Para el diseño se realizaron los cálculos hidráulicos, estableciendo tres
escenarios donde se fijaron el número de habitantes a los cuales se les prestará el
servicio, determinando para cada escenario el caudal aproximado que se requiere y
así poder satisfacer las necesidades de suministro de agua en cantidad y presiones
necesarias para su uso. Además, se proyectó una nueva área de crecimiento de
población, donde se realizaron los cálculos hidráulicos y el nuevo rediseño de la
tubería, así como el uso de una nueva fuente de abastecimiento. Al conocerse el
caudal necesario para cada uno de los escenarios propuestos, se hizo el análisis y
distribución de la tubería existente y el del equipo de bombeo. El diagnóstico y diseño
de la red de agua se realizó con el programa Epanet 2.0. En el diseño se obtuvieron
los resultados: a) el caudal requerido, b) presiones en cada uno de los nodos, c) el
caudal y pérdidas en cada una de las tuberías, d) la simulación del equipo de
bombeo con la red. Es así como se diagnosticó que en el poblado se tienen
problemas en el suministro de agua potable en horas de la noche debido a las
pérdidas de agua en el sistema de redes. Por lo anterior se dio la tarea de revisar las
presiones y se realizar el plano de instalaciones actuales con el cual el organismo
operador no contaba.
I. INTRODUCCIÓN
1.1 Antecedentes
El agua es considerada como un recurso natural finito y escaso, con un valor
económico, ambiental y social, necesario e indispensable para todas las actividades
humanas. Por esto se ha buscado la manera de tener acceso en todo momento a
este líquido tan importante en la cantidad requerida y calidad adecuada. Hoy en día
el agua no puede ser tomada directamente de la naturaleza, ya que no se encuentra
con las características químicas y biológicas necesarias para su consumo humano.
Hace aproximadamente 7000 años en Jericó, la fuente de recursos d agua, era el
agua almacenada en los pozos. Más adelante se comenzaron a desarrollar los
sistemas de transporte y distribución de agua mediante canales sencillos que eran
excavados en la arena o rocas, para después utilizar tubos huecos. En Egipto se
2
utilizaban árboles huecos de palmera mientras en China y Japón utilizaban troncos
de bambú y más tarde cerámico, madera y metal.
Entre los habitantes que poblaron América, particularmente el territorio actual de
México, la relación con el agua siguió caminos parecidos a los del resto de la
humanidad. Hace unos 10 mil años se dio la primera planta dando inicio a los
cultivos. Más tarde, durante el desarrollo de la actividad agrícola, los cultivadores
ensayaron y perfeccionaron los métodos y técnicas para asegurar el suministro de
agua para beber y para irrigar los campos (CNA, 2009).
La recolección y almacenamiento de agua pluvial fueron prácticas comunes en
Mesoamérica desde tiempos muy antiguos. Esta agua se almacenaba en recipientes,
depósitos subterráneos o a cielo abierto. El agua se captaba mediante canales y
zanjas o también por el techo de viviendas y edificios por medio de canoas de
madera que dirigían el agua a los depósitos.
De acuerdo con Doolittle (1990), en el México antiguo la construcción de acueductos
pasó por tres etapas:
Primera: acueductos de tierra, bajos y cortos (Loma la Coyotera, Oaxaca).
Segunda: Acueductos hechos de varas y troncos entretejidos con piedras,
tierra y césped, que servían para rellenar y atravesar algunos barrancos.
Tercera: Acueductos sobre taludes hechos de cal y canto y estucados.
Por la arqueología, se conocieron tres acueductos en la cuenca de México que
pertenecieron a la era posclásica: Chapultepec y Acuecuexco, que abastecieron a
Tenochtitlan; y Tetzcotzinco (Acolhuacan) conocido como “baños de
Nezahualcóyotl”. Este último combinó varias funciones como irrigación, recreación y
agua para usos domésticos y es el único que cuyos restos se conservan en buen
estado hasta la fecha.
Durante la era Novohispana, en la Ciudad de México, los indígenas idearon un
sistema en línea que consistía en la construcción de un acueducto doble que
3
aprovechaba los manantiales de Chapultepec y distribuía el agua dentro de la ciudad
(Palerm, 1973). Las ciudades que no contaban con este tipo de acueductos para
satisfacer sus necesidades de agua, recurrieron a la captación del agua de lluvia y al
servicio de los aguadores.
En la actualidad es necesario contar con una infraestructura hidráulica que implique
llevar a cabo los procesos de captar, almacenar, reusar y devolverla a la naturaleza
sin contaminantes. Hoy en día, el agua no puede ser tomada directamente de la
naturaleza, debido a que no se encuentra con las características químicas y
biológicas necesarias para su consumo humano (salvo en casos muy raros). En la
actualidad es de mucha importancia el diseño de las redes de distribución de agua
potable. El conjunto d las diferentes obras que tienen como objetivo suministrar agua
a una población forma un sistema de abastecimiento de agua potable.
La vida útil de las redes de agua potable es limitada y está sometida a varias
características de la red (material de tuberías, presión de trabajo, tipo, cantidad y
calidad de el líquido que conducen, condiciones de construcción, además que es
muy importante que la red pueda ampliarse para poder proporcionar agua cuando
haya un incremento en la población).
1.2 Planteamiento del problema
El poblado El Júvani (Figura 1), se encuentra ubicado en el Estado de Sonora en el
Municipio de Bácum (Figura 2). Posee un sistema de agua potable que cuenta con
una bomba sumergible (Figura 3). El agua que se envía a la red no se está clorando,
ya que no existe ningún equipo de cloración en el lugar. Cuenta con un total de 87
tomas domiciliarias. El tanque elevado (Figura 4) está ubicado cerca de las
instalaciones de una escuela a una altura de 13.80 metros.
4
Figura 1. El Júvani
Figura 2. Localización.
5
Figura 3. Bomba.
Figura 4. Tanque elevado.
6
El problema de funcionamiento del sistema de la red de agua potable en el poblado
del Júvani tiene ya largo tiempo, la red se encuentra deteriorada en algunos
sectores, principalmente en la parte oeste del pueblo la cual no se encuentra
habitada pero ya existe tubería instalada en el lugar. También el tanque de
almacenamiento se encuentra en malas condiciones y la capacidad tanto de la
bomba como del mismo tinaco no es suficiente para satisfacer en su totalidad al
pueblo y menos abastecer en un futuro a la población que se tiene proyectada.
El sistema hidráulico del Júvani, en el municipio de Bácum, está formado
principalmente por un pozo de toma que se localiza en la parte este del pueblo,
además la tubería que actualmente provee de agua potable a la comunidad fue
instalada de diámetros que van desde las 3” hasta 6”.
El sistema actual de este poblado presenta algunos factores que complican su
control ya que la falta de supervisión de esta red hace que sea más difícil, debido a
que no se cuentan con datos ni registros para comprobar y controlar el estado de las
tuberías (presiones, gasto, velocidad), lo cual complica el poder localizar fugas
mismas en la red.
Por los problemas que presenta el sistema actual de agua potable del poblado del
Júvani, y la dificultad para comprender y controlar su buen funcionamiento, se optará
por rediseñar en su totalidad la red, y anexar una ampliación a futuro de lo que es el
pueblo.
7
1.3 Objetivos
Objetivo General
Diagnosticar y rehabilitar el diseño del sistema de red de agua potable del poblado El
Júvani en el Municipio de Bácum, cumpliendo con los requerimientos establecidos y
asegurando el suministro del vital líquido, elevando así la calidad de vida de sus
habitantes.
Objetivos Específicos
Analizar la red existente del pueblo (primer sector) para saber cómo trabaja y
así poder realizar los cambios convenientes.
Diseñar una nueva red de agua potable anexando el segundo sector del
pueblo.
Diseñar la red y línea de conducción de agua potable anexando el tercer
sector (área que podría ser poblada en un futuro).
Proponer una nueva red de agua potable, la cual trabaje eficientemente y
maximizando el aprovechamiento de agua potable, proporcionando de esta
manera un mejor servicio, calidad y abastecimiento de agua a los usuarios de
la red.
Hacer la simulación de la red con la ayuda del programa EPANET y los datos
obtenidos durante la realización del proyecto.
Realizar planos a detalle del nuevo sistema de agua potable del poblado el
Júvani.
1.4 Justificación
Debido a la necesidad que existe en el pueblo acerca del abastecimiento de agua
potable, es necesario realizar obras en dicha zona, para que la comunidad pueda
disponer de una nueva red de distribución que cumpla con las necesidades básicas
8
de la población actual, así como la proyectada en un tiempo determinado,
cumpliendo con las normas establecidas por los diferentes organismos reguladores.
El sistema de agua potable del poblado El Júvani, provee agua potable a 87 lotes
que son 435 personas. La calidad del agua que se suministra, es buena, pero la
capacidad y las condiciones de el sistema de distribución es insuficiente e
inadecuada para satisfacer a todos los usuarios durante las 24 horas. Cabe
mencionar que hay grandes pérdidas tanto físicas como de energía.
La propuesta mejorada del sistema de distribución de agua potable para el pueblo,
obtendrá los siguientes beneficios:
Se tendrá una capacidad para abastecer en su totalidad a el poblado durante
las 24 horas del día, trabajando así en condiciones óptimas (de tuberías,
equipo de bombeo) haciendo con esto más efectivo el proceso de suministro
de agua potable.
Se proyectará una red de agua potable para un sector que podría ser poblado
en un futuro, anexándolo así al proyecto del pueblo actual de El Júvani.
La población se verá beneficiada debido a que el abastecimiento y suministro
de agua a la comunidad será por 24 horas.
El Organismo Operador Municipal de Agua Potable, Alcantarillado y
Saneamiento de Bácum (OOMAPASB) se beneficiará también, ya que se
reducirán las pérdidas físicas y de energía. Y tendrá el proyecto ejecutivos del
sistema de agua con el cual se planificará el mantenimiento y crecimiento
futuro de la red.
1.5 Limitaciones del estudio
Algunas limitaciones que se presentaron durante el estudio realizado fueron las que
se mencionan a continuación:
La falta de sondeos para verificar si cada uno de los diámetros de las tuberías
son del diámetro que se dice.
9
La nueva fuente de abastecimiento de agua (propuesta) no es propiedad del
OOMAPASB, esta pertenece al Distrito de Riego No. 41 del Río Yaqui. Para
este proyecto, se supondrá que el agua se tomará de dicha fuente.
Para el estudio del tanque de regulación, solo se darán las dimensiones
correspondientes pero no se realizará el diseño estructural.
II. MARCO TEÓRICO
2.1 Agua potable
El agua es el recurso natural más valioso. Es fundamental para todas las
necesidades humanas, incluyendo alimentación, disponibilidad de agua potable, los
sistemas de saneamiento, la salud, la energía y el alojamiento.
La Organización Mundial de la Salud (OMS, 2013) define el agua potable como el
agua utilizada para los fines domésticos y la higiene personal, así como para beber y
cocinar. A continuación se presentan
2.1.1 Calidad del agua
La calidad del agua potable es una cuestión que preocupa en países de todo el
mundo por su repercusión en la salud de la población. La vigilancia de la calidad del
11
agua para uso y consumo humano, tiene como objetivo prevenir la transmisión de
enfermedades infecciosas y parasitarias. Este debe de consistir en programas
estructurados por autoridades competentes, para evaluar el control de calidad que
llevan a cabo los organismos operadores de los sistemas de abastecimiento, así, en
función de estos programas ser apoyados para que se garantice el suministro de
agua potable a la población. Es por esto que la Secretaría de Salud elaboró varias
Normas Oficiales Mexicanas (NOM), como la que se menciona a continuación.
La NOM-127-SSA1-1994, establece los límites permisibles de calidad y los
tratamientos de potabilización del agua para uso y consumo humano, que deben
cumplir con los sistemas de abastecimiento públicos y privados o cualquier persona
física o moral que la distribuya, en todo el territorio nacional. A continuación se
muestran algunas tablas con los límites permisibles para considerar el agua como
potable.
El contenido de organismos resultante de una muestra simple de agua debe de
ajustarse a lo establecido en la Tabla 1.
Tabla 1. Límite permisible de características bacteriológicas
CARACTERÍSTICA LÍMITE PERMISIBLE
Organismos coliformes totales 2 NMP/100 ml (número más probable por
cada 100 ml)
2 UF C/100 ml (unidades formadoras de
colonias por 100 ml)
Organismos coliformes fecales No detectable NMP/100 ml
Cero UFC/100 ml
Fuente: NOM-127-SSA1-1994.
Las características físicas y organolépticas deberán ajustarse a lo establecido en la
Tabla 2.
12
Tabla 2. Límites permisibles de características físicas y organolépticas
CARACTERÍSTICA LÍMITE PERMISIBLE
Color 20 unidades de color verdadero en la
escala de platino- cobalto.
Olor y sabor Agradable (se aceptarán aquellos que
sean tolerables para la mayoría de los
consumidores, siempre que no sean
resultados de condiciones objetables
desde el punto de vista biológico o
químico).
Turbiedad 5 unidades de turbiedad nefelométricas
(UTN)o su equivalente en otro método.
Fuente: NOM-127-SSA1-1994.
El contenido de constituyentes químicos deberá ajustarse a lo establecido en la
Tabla 3. Los límites se expresan en mg/l, excepto cuando se indique otra unidad.
Tabla 3. Límites permisibles de características químicas
CARACTERÍSTICA LÍMITE PERMISIBLE
Aluminio 0.20
Arsénico 0.05
Bario 0.70
Cadmio 0.005
Cianuros (como CN-) 0.07
Cloro residual libre 0.2-1.50
Cloruros (como CL-) 250.00
Cobre 2.00
Cromo total 0.05
Dureza total (como CaCO3) 500.00
Fenoles o compuestos fenólicos 0.001
Fierro 0.30
13
Fluoruros (como F-) 1.50
Manganeso 0.15
Mercurio 0.001
Nitratos (como N) 10.00
Nitritos (como N) 0.05
Nitrógeno amoniacal (como N) 0.50
pH (potencial de hidrógeno) en
unidades de Ph
6.5-8.5
Plaguicidas en microgramos/l: Aldrín y
dieldrín (separados o combinados)
0.03
Clordano (total de isómeros) 0.30
DDT (total de isómeros) 1.00
Gamma-HCH (lindano) 2.00
Hexaclorobenceno 0.01
Heptacloro y epóxido de heptacloro 0.03
Metoxicloro 20.00
2,4 – D 50.00
Plomo 0.025
Sodio 200.00
Sólidos disueltos totales 1000.00
Sulfatos (como SO4=) 400.00
Sustancias activas al azul de metileno
(SAAM)
0.50
Trihalometanos totales 0.20
Zinc 5.00
Fuente: NOM-127-SSA1-1994.
El contenido de constiuyentes radiactivos deberá ajustarse a lo establecido en la
Tabla 4. Los límites se expresan en Bq/l (Becquerel por litro).
14
Tabla 4. Límites permisibles de características radiactivas
CARACTERÍSTICA LÍMITE PERMISIBLE
Radiactividad alfa global 0.1
Radiactividad beta global 1.0
Fuente: NOM-127-SSA1-1994.
2.1.2 Potabilización del agua
La potabilización incluye el detectar cualquier posible contaminante microbiológico o
químico y aplicar las metodologías para que no se continúe la contaminación. Es
decir las basuras se tienen que procesar y los residuos no reciclables se deben
depositar en basureros debidamente diseñados con impermeabilización y con
cobertura de tierra y plantas, y operados para evitar que los lixiviados vayan a parar
a los mantos acuíferos o a los ríos y lagunas de donde se obtiene el agua a
potabilizar.
También se tiene que tratar las aguas negras de descarga, ya que invariablemente
llegarán al agua de beber o a las legumbres como agua de riego (Etienne, 2009).
Para potabilizar el agua, las poblaciones utilizan plantas de tratamiento y una amplia
variedad de tecnologías que van desde el simple desbaste o filtración gruesa, los
filtros de arena y la desinfección, hasta procesos químicos y mecánicos de gran
complejidad (Casero, 2008).
2.2 Hidráulica de tuberías
La hidráulica es una de las principales ramas de la Ingeniería Civil que trata los
problemas relacionados con la utilización y manejo de fluidos, principalmente el agua
(Rodríguez y Pérez, s.f.). Enfocada a las tuberías establece las teorías sobre el
diseño de sistemas de las mismas con flujo a presión. Se dedica al diseño de
tuberías simples, es decir aquellas tuberías con diámetro, material y caudal
15
constante. A continuación se definen varios factores que se toman en cuenta para su
cálculo.
2.2.1 Presión
Un sólido al entrar en contacto con otro, ejerce una fuerza en su superficie tratando
de penetrarlo. El efecto deformador de esa fuerza dependerá de la intensidad y de la
superficie de contacto. A la magnitud que mide esta capacidad se le denomina
presión y se representa con la siguiente ecuación:
Ec.1
En un punto de un fluido en reposo existe la misma presión en todas las direcciones.
Esto significa que sobre un elemento que gira alrededor de su centro, sumergido
totalmente en un fluido en reposo, actuará una magnitud constante sobre todas sus
caras sin importar cual sea su dirección (Streeter, 1985).
Las presiones o cargas disponibles de operación, que se han de obtener en el diseño
de la red para la red primaria, deberán ser suficienter para suministrar una cantidad
de agua razonable en los pisos más altos de las casas, fábricas y edificios
comerciales de no más de 6 pisos. Deberán estar comprendidas entre 1.5 a 4.0
kg/cm² (15 a 40 metros de columna de agua).
Para localidades urbanas pequeñas se admite una presión mínima de 1 kg/cm² (10
m.c.a.). La presión máxima (carga estática) admisible no deberá ser mayor a 5
kg/cm² (50 m.c.a.) (CNA, 2007).
El régimen de presiones en una red depende de dos factores: la necesidad del
servicio y las condiciones topográficas de la localidad. Las necesidades del servicio
obligan a seleccionar una presión mínima capaz de atender dos clases de
requerimientos: los de las edificaciones y la demanda contra incendio. Por otro lado,
16
presiones muy altas en la red requerirán de tuberías y accesorios más resistentes
(más costosos) e incrementaran las fugas (en caso de existir). Por lo tanto, en ningún
punto de la red la presión debe exceder una presión máxima admisible. La presión
mínima debe verificarse en la red de distribución de tal manera que en todos los
puntos se tenga una presión por lo menos igual a ésta en la hora de máxima
demanda y, se garantice un suministro mínimo. En cambio la máxima se presentará
cuando exista poca demanda y la red continúe funcionando a presión (CNA, 2007).
Zonas de presión
Las zonas de presión son divisiones realizada en la red de distribución debido a la
topografía, el tamaño o las políticas de operación de la localidad. La zonificación o
división en zonas de presión es aconsejable cuando se sobrepasan las presiones
admisibles en la red de distribución, es decir, al cumplir con la presión mínima
requerida en una parte de la red se sobrepasa la presión máxima permisible en otra
parte de la misma. Lo anterior sucede cuando la topografía de la localidad es muy
irregular o cuando la localidad es muy grande.
2.2.2 Velocidad y gasto
La velocidad en mecánica de fluidos no es muy diferente a la mecánica
convencional. Representa la cantidad de espacio que es capaz de recorrer una
partícula en la unidad de tiempo. Sin embargo la diferencia entre ellas es que en este
caso no se tiene únicamente una partícula, sino un número infinito de ellas que se
encuentran en movimiento. (Ingeniería Hidráulica en los Abastecimientos de Agua,
2003).
Ligado al concepto anterior se encuentra el gasto (Q), también conocido como
caudal, que representa la cantidad de volumen de partículas que pasan por una
determinada sección en la unidad de tiempo. Este caudal volumétrico se mide en
unidades de volumen sobre tiempo.
17
En el interior de un fluido, la velocidad de una partícula no es siempre la misma en
todo el diámetro ya que depende de su posición con respecto a la pared. Las más
cercanas van más lento mientras que las más alejadas van más rápido. Es por esto
que se decidió definir el concepto de velocidad media (V), que es la relación entre el
caudal que atraviesa una determinada sección (Q) y esta sección (A), considerada
como una magnitud escalar. Se representa con la siguiente ecuación:
Ec.2
Donde:
V= Velocidad media, en m/s.
Q= Gasto, en m/s.
A= Sección, en m².
2.2.3 Ecuación de continuidad
La ecuación de continuidad, es la ecuación derivada del principio de conservación de
la materia:
Ec.3
En otras palabras, el gasto que entra al volumen de control definido por las dos
secciones y la frontera sólida será el mismo a la entrada y a la salida (Saldarriaga,
1990).
La ecuación general de la energía para una vena líquida que relaciona las diferentes
transformaciones de energía por unidad de peso, integrándola entre dos secciones
es:
Ec.4
18
Donde:
z1 = Energía potencial, con respecto a un plano horizontal de referencia, en m.
Carga de presión o trabajo mecánico efectuado por las fuerzas debido a la
presión, en m.
Coeficiente de Coriolis.
Coeficiente de Boussinesq.
Sumatoria de pérdidas desde la entrada (1) hasta la salida (2) del conducto,
en m.
Carga correspondiente al cambio local de velocidad.
Altura de bombeo, en m. (Se utiliza en el sistema de bombeo).
2.2.4 Pérdidas físicas
Las pérdidas físicas se refieren al agua que se escapa por fugas en líneas de
conducción, tanques, red de distribución, y tomas domiciliarias (CNA, 2007).
En campo, se ha definido que estas pérdidas se determinan a partir de muestreos de
inspección y aforo en fugas en tomas domiciliarias; de medición en sectores
controlados es decir fugas en tuberías principales y secundarias y tomas
clandestinas; y de verificación de un grupo de micromedidores domiciliarios o sea
pérdidas por medir erróneamente.
Para el cálculo de las demandas y dotaciones el volumen diario de pérdidas físicas
(Vp), se obtendrá de la siguiente ecuación:
Ec.5
Donde:
Vp= Volumen de pérdidas en m³.
VFr= Volumen de fugas de la red en m³.
VFt= Volumen de fugas de tomas domiciliarias en m³.
19
Las pérdidas de agua dependen de diferentes factores como: la presión de trabajo, la
calidad de la tubería y los accesorios, el proceso constructivo, el tipo de material, la
antigüedad de los elementos del sistema y el mantenimiento preventivo y correctivo
que se les aplique a los elementos del sistema.
2.2.5 Pérdidas de energía primarias o por fricción
Las pérdidas por fricción o pérdidas primarias son las que se producen por el efecto
de la fricción interior del fluido con la pared del conducto o entre las mismas capas
del fluido. Al haber desplazamiento del fluido hay fricción o rozamiento entre las
paredes del tubo y las partículas, esto genera diferencia de presiones entre una
sección y otra del conducto, o lo que es lo mismo, pérdidas de energía (CNA, 2007).
Para un movimiento permanente, la pérdida de energía en una conducción está
relacionada con varios parámetros:
Geométricos: la pérdida de carga aumenta con la rugosidad (ε) de la tubería, y
disminuye con el aumento del diámetro (D) interior de la misma. Si son pérdidas de
carga continuas, éstas serán proporcionales a la longitud (L) total de la conducción.
Cinemáticos: a mayor velocidad de circulación del fluido, mayor será el caudal
transportado así como la pérdida de carga del sistema.
Propiedades del fluido: la pérdida de carga también aumentará al hacerlo la
viscosidad del fluido.
Existen diferentes expresiones para representar bien la pérdida de carga continua (la
pendiente hidráulica). Las más utilizadas son las siguientes:
La ecuación de Darcy-Weisbach, la cual tiene la siguiente expresión:
Ec.6
20
Donde:
hf= pérdida de energía por fricción, [L].
f= coeficiente de pérdidas, [adim].
D= diámetro interior del tubo, [L].
L= longitud del tubo.
V= velocidad media del fluido en tramo, [L/T].
El factor de fricción f, depende del tipo de régimen. Para flujo laminar, (Re < 2300),
se calcula con la ecuación:
Ec.7
Donde v es la viscosidad cinemática del fluido, [L²T-1].
Para flujo turbulento, a partir de Re = 4000, f depende de la rugosidad absoluta y de
las dimensiones del tubo.
Ec.8
Donde ε es la rugosidad absoluta, [L], generalmente expresada en mm.
Para flujo en zona de transición se puede usar la fórmula de Colebrook-White o una
más sencilla y exacta como la de Svamee y Jain, que es:
Ec.9
A continuación se muestra la Tabla 5 La cual muestra los coeficientes para algunos
materiales de tubería comercial.
21
Tabla 5. Rugosidad absoluta y coeficientes de pérdidas para tubería comercial
MATERIAL Ε (mm)
Vidrio, cobre, latón 0.009
PVC, hule ó plástico 0.0015
Fierro fundido 0.250
Fierro galvanizado 0.150
Acero 0.100
Asbesto-cemento 0.025
Concreto liso 0.025
Concreto acabado normal 1.000
Mampostería 1.200
Concreto preesforzado 0.150
Fuente: CNA (2007).
Fórmula de Hazen-Williams; esta ecuación se puede aplicar para conocer las
pérdidas por fricción en cualquier tubería rugosa o lisa, para cualquier tipo de flujo.
Es más complicada y no toma en cuenta el tamaño del diámetro del tubo para
calcular el coeficiente de pérdidas.
Ec.10
Donde,
CH = Coeficiente de Hazen pérdidas (Tabla 6), [Adim].
Sf = Pendiente hidráulica = hf/L [Adim].
22
Tabla 6. Coeficientes de Hazen-Williams
MATERIAL COEF. HAZEN-WILLIAMS
Asbesto cemento 140
Latón 135
Tabique 100
Fierro fundido (nuevo) 130
Concreto (cimbra metálica) 140
Concreto (cimbra madera) 120
Concreto simple 135
Cobre 135
Acero galvanizado 120
Acero (esmaltado) 148
Acero (nuevo, sin recubrim.) 145
Acero (remachado) 110
Plomo 135
Plástico (PVC) 150
Madera (duelas) 120
Vidrio (laboratorio) 140
Fuente: Computer Applications in Hydraulic Engineering (s.f.).
Fórmula de Manning; según el Manual de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario
(MAPAS, 2007) es aplicable en flujo incompresible, turbulento, permanente y
uniforme en conductos de sección transversal constante. Su mayor aplicación está
en la revisión o diseño de conductos de sección transversal constante como canales,
ríos, sistemas de drenaje, etc. Es una ecuación no homogénea dimensionalmente,
derivada de la ecuación de Chezy.
ó
Ec.11
23
Donde:
n = rugosidad de Manning o n de Manning (Tabla 7). Es la variable que toma en
cuenta la calidad superficial del material del conducto. [Adim].
R = radio hidráulico de la sección transversal del conducto. Es la relación entre el
área hidráulica y el perímetro mojado de la sección. [L].
S = pendiente hidráulica del conducto.
A = área hidráulica de la sección transversal del conducto. [L²].
Tabla 7. Coeficientes de fricción (n) para usarse en la ecuación de Manning
MATERIAL n
PVC y polietileno de alta dendidad 0.009
Asbesto-cemento nuevo 0.01
Asbesto-cemento usado 0.011 a 0.015
Fierro fundido nuevo 0.013
Fierro fundido usado 0.017
Concreto liso 0.012
Concreto áspero 0.016
Concreto presforzado 0.012
Concreto con buen acabado 0.014
Mampostería con mortero de cemento 0.02
Acero soldado con revestimiento interior a base de epoxy 0.011
Acero sin revestimiento 0.014
Acero galvanizado nuevo o usado 0.014
Fuente: CNA (2007).
Otra manera de presentar la ecuación de las pérdidas de energía, principalmente
para sistemas de redes cerradas es:
Ec.12
24
En donde aij representa las constantes del tubo y N es el exponente al que está
elevado el gasto. Expresando la ecuación de pérdidas de esta forma se tendrá para:
Darcy-Weisbach:
Ec.13
Para Hazen-Williams:
Ec.14
Para Manning:
Ec.15
2.2.6 Pérdidas de energía secundarias (locales o por accesorios).
Las pérdidas de energía locales se generan en distancias cortas, debido a los
accesorios de la conducción como codos, tees, cruces, válvulas, etc. Para calcular
las pérdidas locales de energía se utiliza la siguiente expresión general:
Ec.16
Donde:
k= coeficiente de pérdida (depende del tipo de accesorio que lo genera).
g= gravedad terrestre
V= velocidad media del flujo
A continuación en la Tabla 8 se muestran algunos valores de k en función del tipo de
accesorio.
25
Tabla 8. Valores de k
ACCESORIO COEFICIENTE k
1. De depósito a tubería (pérdida a
la entrada.)
Conexión a ras de la pared
Tubería entrante
Conexión abocinada
0.50
1.00
0.05
2. De tubería a depósito (pérdida a
la salida)
1.00
3. Contracción brusca kc
4. Codos y Tees
Codo de 45°
Codo de 90°
Tees
0.35 a 0.45
0.50 a 0.75
1.50 a 2.00
Fuente: CNA (2007).
2.3 Revisión y diseño de una red de distribución
2.3.1 Factores de diseño
Los factores que determinan el diseño de abastecimiento urbano de aguas según la
CNA (2007) son:
La calidad que se le exige al agua de abastecimiento para que sea adecuada
al uso que se le designará.
El volumen diario de agua que hace falta para satisfacer las necesidades de la
población que se pretende abastecer.
La presión a la que debe suministrarse el agua para que pueda ser usada
adecuadamente. Estas deben de estar comprendidas entre 1.5 y 5 kg/cm², y
para localidades pequeñas se puede considerar una presión mínima de 1.0
kg/cm².
26
Las tuberías de agua potable se ubican separadas de otros conductos
subterráneos como alcantarillado, gas, electricidad y telecomunicaciones a
una distancia mínima de 30 cm. Tanto vertical como horizontal, aunque para
esta última es más recomendable una separación de 100 cm. Las tuberías de
agua potable siempre deben de ubicarse por encima del sistema de
alcantarillado.
2.3.2 Parámetros de diseño
Para diseñar un sistema de agua potable se toman en cuenta los siguientes
parámetros:
Topografía
Es la ciencia que estudia el conjunto de procedimientos para determinar las
posiciones de puntos sobre la superficie de la tierra, por medio de medidas según los
3 elementos del espacio. Estos elementos pueden ser: dos distancias y una
elevación, o una distancia, una dirección y una elevación (Montes de Oca, 2002).
Población de proyecto. Es la cantidad de personas que se espera tener en una
localidad al final del período de diseño del sistema de agua potable y alcantarillado.
Esta dinámica de la población es muy compleja, ya que en ella intervienen las tasas
de fecundidad, mortalidad y la esperanza de vida, así como la migración
internacional y la migración nacional entre los estados y dentro de los municipios de
un estado. Es por esto que la proyección de la población debe de realizarse con un
estudio que considere dichos factores (CNA, 2007).
Población Actual
Según el Manual de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario (MAPAS) (CNA, 2007),
esta se define por clases socioeconómicas: popular, media y residencial. La
población actual por clase socioeconómica, se refiere a tres datos censales como
mínimo, que proporciona el Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática
(INEGI). Esta información se valida con el número de contratos de servicio doméstico
27
y la cobertura de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), la densidad de
población y los datos reportados en la oficina de catastro municipal (número de
viviendas registradas).
Dotación
Es un parámetro que sirve para determinar los gastos, que deberán considerarse en
el diseño de los elementos del sistema. Se determina para cada año dentro del
período de diseño de la manera siguiente: la demanda (en m³/día) se divide entre el
número total de habitantes de la zona en estudio en el año considerado y se
multiplica por 1000 para obtener l/hab/día (CNA, 2007).
Demanda actual
La demanda actual de agua, se calcula sumando el consumo diario de los diferentes
tipos de usuarios: domésticos, comercial, industrial, usos públicos y contra incendio
más las pérdidas de agua totales en el sistema. La demanda está en función de
factores como: clase socioeconómica, porcentaje de población, clima, existencia de
alcantarillado sanitario, tipo de abastecimiento, calidad del agua y costo del agua. La
demande crece cuando:
Se incrementa el nivel económico de la población, debido a que cambian los
hábitos de uso del agua.
Existe mayor proporción de niveles residenciales.
La población de una ciudad o región se incrementa, debido a que crecen sus
requerimientos de agua para uso público e industrial.
El consumo per cápita dependerá de la actividad principal y costumbres de la
población.
En poblaciones donde la temperatura es más elevada que en las zonas
templadas.
La comunidad cuenta con un sistema formal de abastecimiento.
Su calidad es buena, ya que se diversifican sus usos.
Y esta disminuye al aumentar el precio del agua.
28
Velocidades
La velocidad mínima será de 0.30 m/s en cualquier caso, esto para evitar la
sedimentación de partículas y la velocidad máxima permisible será de 5.0 m/s para
evitar la erosión. En la Tabla 9 se puede observar lo antes mencionado para
diferentes materiales de tubería.
Tabla 9. Velocidades máximas y mínimas permisibles en tuberías
MATERIAL DE LA TUBERÍA VELOCIDAD (m/s)
MÁXIMA MÍNIMA
Concreto simple hasta 45 cm de diámetro 3.00 0.30
Concreto reforzado de 60 cm de diámetro o mayores
3.50
0.30
Concreto presforzado 3.50 0.30
Acero con revestimiento 5.00 0.30
Acero sin revestimiento 5.00 0.30
Acero galvanizado 5.00 0.30
Asbesto cemento 5.00 0.30
Fierro fundido 5.00 0.30
Hierro dúctil 5.00 0.30
Polietileno de alta densidad 5.00 0.30
PVC (policloruro de vinilo) 5.00 0.30
Fuente: CNA (2007).
2.3.3 Periodo de diseño y vida útil del proyecto
Se le llama período de diseño al intervalo de tiempo durante el cual se estima que la
obra por construir llega al máximo nivel de saturación, este período debe ser menor
que la vida útil (CNA, 2007).
Estos períodos de diseño están relacionados con los aspectos económicos, que
están en función del costo del dinero, o sea las tasas de interés real (costo del dinero
en el mercado menos la inflación). Mientras más alta sea esta tasa de interés, se
deberá de reducir los períodos de diseño. Considerando lo anterior se recomienda
que el período de diseño sea de cinco años, con excepción de aquellas obras que no
puedan ampliarse fácilmente.
29
La vida útil es el tiempo que se espera que la obra satisfaga a los propósitos de
diseño, sin tener gastos de operación y mantenimiento elevados. Este período está
determinado por la duración de los materiales de los que están hechos los
componentes, también por la calidad del agua que se manejará, la operación y
mantenimiento del sistema. En la Tabla 10 se muestran los valores de vida útil de
algunos elementos de un sistema de agua potable y alcantarillado.
Tabla 10. Vida útil de elementos de un sistema de agua potable y alcantarillado
ELEMENTO VIDA ÚTIL (años)
Pozo:
Obra civil
Equipo electromecánico
De 10 a 30
De 8 a 20
Línea de conducción De 20 a 40
Planta potabilizadora:
Obra civil
Equipo electromecánico
40
D 15 a 20
Estación de bombeo:
a) Obra civil
b) Equipo electromecánico
40
De 8 a 20
Tanque:
Elevado
Superficial
20
40
Red de distribución primario De 20 a 40
Red de distribución secundaria De 15 a 30
Red de atarjeas De 15 a 30
Colector y emisor De 20 a 40
Planta de tratamiento
a) Obra civil
b) Equipo electromecánico
40
De 15 a 20
Fuente: CNA (2007).
30
2.3.4 Capacidad de Diseño
Para los niveles bajo y medio de complejidad, la capacidad de las estructuras de
toma debe ser igual al caudal máximo diario, más las pérdidas en la aducción y las
necesidades en la planta de tratamiento, si existe almacenamiento, o igual al caudal
máximo horario si no existe almacenamiento.
Para el nivel medio alto de complejidad, la capacidad de diseño de las estructuras de
captación debe ser igual a 1.5 veces el caudal máximo diario. Para el nivel alto de
complejidad, la capacidad de diseño de las obras de captación debe ser igual a 2
veces el caudal máximo diario.
El gasto de diseño depende del nivel de confiabilidad del sistema:
Nivel bajo de complejidad: el caudal de diseño será el gasto máximo horario
(QMH).
Nivel medio y medio alto de complejidad: el caudal de diseño debe ser el
caudal máximo horario (QMH) o el caudal medio diario (Qmd) más el caudal
de incendio, el que resulte mayor de cualquiera de los dos.
Nivel alto de complejidad: el caudal de diseño debe ser el caudal máximo
horario (QMH).
Coeficiente de Variación diario (Cvd)
Se obtiene de la relación entre el mayor consumo diario y el consumo medio diario,
utilizando los datos registrados en un período mínimo de un año. En caso de
sistemas nuevos, este coeficiente depende del número de habitantes, como se
establece en la Tabla 11.
31
Coeficiente de Variación Horaria (CVH)
Es la relación entre el gasto máximo horario y el gasto máximo diario, registrados
durante un período mínimo de un año, sin incluir los días en que ocurran fallas
relevantes en el servicio. En el caso de sistemas nuevos, el coeficiente CVH, es
función del nivel de complejidad del sistema y el tipo de red de distribución, según se
establece en la Tabla 11.
Tabla 11. Cvd y Cvh de acuerdo al nivel de complejidad
Nivel de Complejidad CVD CVH
Red Secundaria Red primaria
Bajo < 2,500 1.3 1.5 1.40
Medio (2,501 a 12,000) 1.3 1.45 1.40
Medio alto (12,501 a
60,000)
1.2 1.45 1.40
Alto (>60,000) 1.2 1.45 1.40
Fuente: CNA (2007).
2.3.5 Coeficientes de variación
Los coeficientes de variación se derivan de la fluctuación de la demanda debido a los
días laborables y otras actividades.
La Tabla 12 muestra los gastos utilizados para el diseño de las estructuras en los
sistemas de abastecimiento de agua potable.
32
Tabla 12. Gasto de diseño para estructuras de agua potable
TIPO DE ESTRUCTURA DISEÑO CON GASTO MÁXIMO
DIARIO
DISEÑO CON GASTO MÁXIMO
HORARIO
Fuentes de abastecimiento X
Obra de captación X
Línea de conducción antes del tanque de regulación
X
Tanque de regulación X
Línea de alimentación a la red X
Red de distribución X
Fuente: CNA (2007).
Para la obtención de los coeficientes de variación diaria y horaria lo adecuado es:
Hacer un estudio de demanda de la localidad, si no se puede llevar a cabo lo anterior,
Considerar los valores de los coeficientes de variación diaria y horaria medios
que se obtuvieron del estudio de "Actualización de dotaciones en el país"
llevado a cabo por el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (ref. 3); en
donde se determinó la variación del consumo por hora y por día durante un
período representativo en cada una de las estaciones del año, calculándose
los coeficientes por clase socioeconómica y por clima.
Del análisis de la información de este trabajo, se identificó que no había una
diferencia significativa entre el tipo de usuario, clima y estaciones del año, por
lo que se pueden utilizar los valores promedio, que se dan a continuación en la
Tabla 13:
Tabla 13. Coeficientes de variación diaria y horaria
CONCEPTO VALOR
Coeficiente de variación diaria (CVd) 1.40
Coeficiente de variación horaria (CVh) 1.55
Fuente: CNA (2007).
33
2.3.6 Gastos de Diseño
El gasto con el que diseñan los tubos de una conducción, se obtiene en función de
los gastos que deben de entregar a los tanques y de los gastos que pueden
proporcionar las fuentes de abastecimiento.
Gasto medio diario
A la cantidad de agua requerida para satisfacer las necesidades de una población en
un día de consumo promedio se le conoce como gasto medio diario, y se expresa
con la siguiente ecuación:
Ec.17
Donde:
Qmed= Gasto medio diario, en l/s.
D= Dotación, en l/hab/día.
P= Número de habitantes.
86,400= segundos/día.
Gasto máximo diario y horario
Los gastos máximo diario y máximo horario, son los requeridos para satisfacer las
necesidades de la población en un día de máximo consumo, y a la hora de máximo
consumo en un año, respectivamente. Los gastos máximo diario y máximo horario se
obtienen a partir del gasto medio con las siguientes expresiones:
Ec.18
Ec.19
34
Donde:
QMd= Gasto máximo diario, en l/s.
QMh= Gasto máximo horario, en l/s.
CVd= Coeficiente de variación diaria.
CVh= Coeficiente de variación horaria.
Qmed= Gasto medio diario, en l/s.
2.3.7 Modelo de Simulación Hidráulica en EPANET
EPANET es un programa desarrollado por la Agencia de Protección Ambiental de
Estados Unidos (EPA, Environmental Protection Agency), para el estudio y análisis
del comportamiento de redes hidráulicas a presión. El programa está compuesto por
un módulo de análisis hidráulico que permite simular el comportamiento dinámico de
una red de distribución de agua potable. Hace posible incorporar a la simulación
tuberías, bombas de velocidad fija y velocidad variable, válvulas de estrangulación,
válvulas reductoras y sostenedoras de presión, tanques de altura piezométrica
constante o variable y sistemas de control y operación temporales o según nivel o
presión.
El análisis hidráulico de la red se puede realizar mediante las ecuaciones de Hazen-
Williams, Darcy-Weisbach o Chezy-Manning a fin de calcular las pérdidas de altura
piezométrica por fricción.
El programa se encuentra escrito en lenguaje C y puede correr en entornos MS-
DOS, Windows 95, UNIX o Windows XP, siendo este último sistema operacional el
más popular debido a su facilidad de manejo y la excelente presentación de
resultados por pantalla. Además, el programa permite generar con los resultados,
algunas tablas y gráficas que pueden imprimirse directamente o emplearse en otras
aplicaciones como Excel o Word. Los resultados obtenidos con el programa son
bastantes confiables. La popularidad de EPANET se ha extendido rápidamente por
su buen desempeño y por ser de distribución gratuita (Saldarriaga, 1990).
35
2.4 Sistema de distribución de agua potable
2.4.1 Nivel de complejidad del Sistema
La clasificación de los niveles de complejidad está en función de la población de
diseño del proyecto de acuerdo a la Tabla 14 mostrada a continuación.
Tabla 14. Clasificación de la complejidad del proyecto
Nivel de Complejidad Tamaño Población (hab)
Nivel Bajo Pequeño < 2,500
Nivel Medio Regular Entre 2,501 y 12,500
Nivel Medio Alto Mediano Entre 12,501 y 60,000
Nivel Alto Grande 60,000
Fuente: CNA (2007).
La dotación neta y dotación, la presión mínima, el diámetro mínimo pueden estar
condicionadas al nivel de complejidad del sistema.
2.4.2 Redes de distribución de agua potable
Una red de distribución es el conjunto de tuberías, accesorios y estructuras que
conducen el agua desde tanques de servicio o de distribución hasta las tomas
domiciliarias o hidrantes públicos. Su finalidad es proporcionar agua a los usuarios
para consumo doméstico, público, comercial, industrial y para condiciones
extraordinarias como el extinguir incendios (CNA, 2007). La red debe proporcionar
este servicio todo el tiempo, en cantidad suficiente, con la calidad requerida y a una
presión adecuada.
36
Componentes de una red
Una red de distribución de agua potable se compone generalmente de:
a) Tuberías: se le llama así al conjunto formado por los tubos (conductos de
sección circular) y su sistema de unión o ensamble. Para fines de análisis se
denomina tubería al conducto comprendido entre dos secciones transversales
del mismo.
b) Piezas especiales: son todos aquellos accesorios que se utilizan para llevar a
cabo ramificaciones, intersecciones, cambios de dirección, modificaciones de
diámetro, uniones de tuberías de diferente material o diámetro, y terminales de
los conductos, etc.
c) Válvulas: son accesorios que se utilizan para disminuir o evitar el flujo en las
tuberías. Pueden ser clasificadas de acuerdo a su función en dos categorías:
Aislamiento o seccionamiento, las cuales son utilizadas para separar o
cortar el flujo del resto del sistema de abastecimiento en ciertos tramos
de tuberías, bombas y dispositivos de control con el fin de revisarlos o
repararlos.
Control, usadas para regular el gasto o la presión, facilitar la entrada de
aire o la salida de sedimentos o aire atrapados en el sistema.
d) Hidrantes: se le llama de esta manera a una toma o conexión especial
instalada en ciertos puntos de la red con el propósito de abastecer de agua a
varias familias o conectar una manguera a una bomba destinados a proveer
agua para combatir el fuego.
e) Tanques de distribución: es un depósito situado generalmente entre la
captación y la red de distribución que tiene por objeto almacenar el agua
proveniente de la fuente. El almacenamiento permite regular la distribución o
simplemente prever fallas en el suministro, aunque algunos tanques suelen
realizar ambas funciones.
f) Tomas domiciliarias: es el conjunto de piezas y tubos que permite el
abastecimiento desde una tubería de la red de distribución hasta el predio del
37
usuario, así como la instalación de un medidor. Es la parte de la red que
demuestra la eficiencia y calidad del sistema de distribución pues es la que
abastece de agua directamente al consumidor.
g) Rebombeos: consisten en instalaciones de bombeo que se ubican
generalmente en puntos intermedios de una línea de conducción y
excepcionalmente dentro de la red de distribución. Tienen el objetivo de elevar
la carga hidráulica en el punto de su ubicación para mantener la circulación
del agua en las tuberías.
Tuberías
En la selección del material de la tubería intervienen características tales como:
resistencia mecánica, durabilidad, resistencia a la corrosión, capacidad de conducción,
economía, facilidad de conexión y reparación, y especialmente la conservación de la
calidad del agua.
La resistencia mecánica de la tubería le permite soportar cargas externas, como cargas
estáticas (relleno de la zanja) y cargas dinámicas (tráfico). Además, le permite soportar
cargas internas (presión hidrostática), tanto de operación como transitorios hidráulicos
(golpe de ariete), aunque en redes de distribución los transitorios son relativamente
pequeños. Influye también en la resistencia a daños durante su instalación.
La resistencia de la tubería debe ser mayor que la máxima carga estática que se puede
presentar. La carga estática máxima en un punto de la red se calcula restando la cota
de la tubería a la cota de la carga estática en dicho punto. En los tramos que se
encuentran con desniveles suaves, la carga estática máxima es el mayor valor de los
calculados para sus dos extremos.
La durabilidad es el grado al cual la tubería provee servicio satisfactorio y económico
bajo las condiciones de uso. Implica larga vida útil y hermeticidad, tanto en la tubería
como en su sistema de unión.
38
La resistencia a la corrosión está muy ligada a la durabilidad, pues es la capacidad de
resistir suelos y aguas agresivos, los cuales provocan reacciones químicas adversas
entre la pared del tubo y su entorno - tanto interno como externo - reduciendo la
capacidad de conducción de la tubería, así como la vida útil de la misma. Pueden
tomarse ciertas medidas para asegurar la resistencia a la corrosión de la tubería, las
cuales son discutidas más adelante.
La capacidad de conducción depende de la lisura interior de la tubería. En hidráulica, la
facilidad con que el agua circula a través de la tubería se determina por medio de un
factor o coeficiente de rugosidad. De esta forma, es posible calcular las pérdidas por
fricción. El valor del factor de rugosidad depende del material de la tubería, su edad, y
las condiciones en que se encuentre. En algunos tipos de tubería se puede conservar
en buen estado sus paredes interiores recubriéndolas con cemento, asfalto, o algún
otro revestimiento.
En la economía de la tubería intervienen varios factores. En primer término se
encuentran los costos de adquisición, entre los cuales intervienen la disponibilidad
inmediata de tubos y piezas especiales, su transporte al lugar de instalación, así como
su resistencia durante el manejo y transporte. Aspectos tales como largos tiempos de
entrega, dificultad en obtener material adicional, o regresar piezas dañadas o
defectuosas incrementan el tiempo y costo del proyecto.
Otro factor económico de importancia es el costo de instalación. En éste se deberán
considerar características de la tubería como son la longitud, peso, revestimientos tanto
interno como externo, resistencia mecánica, tipo de unión, costo, flexibilidad, y facilidad
de instalación de los tubos. A lo anterior tendrán que añadirse condiciones anormales
de instalación como topografía accidentada, alto nivel freático, cruces de ríos,
carreteras o vías de ferrocarril, así como la cercanía con otros tipos de instalaciones
(drenajes, gasoductos, etc).
39
El tipo de unión empleado en las tuberías se refiere al sistema de juntas empleado para
enlazar los tubos o tramos de tubería. Aunque existen gran variedad de juntas, algunos
tipos son especialmente prácticos y eficientes dependiendo del material y de los
requerimientos de instalación de la tubería. Cabe destacar que las juntas generalmente
permiten cierto grado de deflexión (curvatura en el tendido de la tubería), el cual es
especificado en los catálogos del fabricante. Las tuberías empleadas actualmente son
compatibles con otros tipos de tubería, es decir, el fabricante provee adaptadores y
ciertos tipos de juntas para enlazar tuberías de materiales diferentes.
En redes de distribución donde la red se construye tendiendo las diferentes tuberías
que la conforman durante la construcción y posteriormente realizando las conexiones a
usuarios conforme se requieren, resulta imprescindible la fácil instalación de
conexiones tanto domiciliarias como de mayores diámetros con el fin de expandir la red
para servir a industrias, unidades habitacionales, comercios, etc; así como de válvulas y
tubos adicionales. Resulta importante que la tubería sea reparable o al menos
fácilmente reemplazable para servir a industrias, unidades habitacionales, comercios,
etc; así como de válvulas y tubos adicionales. Resulta importante que la tubería sea
reparable o al menos fácilmente reemplazable.
Finalmente, La tubería deberá mantener la calidad del agua sin añadir sabores, olores,
o sustancias químicas al agua transportada. Adicionalmente, el sistema de unión y la
tubería deberán evitar la infiltración de sustancias contaminantes que pudieran
encontrarse en zonas específicas.
En la fabricación de los tubos se han usado diversos materiales, siendo utilizados
actualmente con éxito en México para abastecimiento de agua potable los elaborados
de: plástico - poli(cloruro de vinilo) (PVC) y polietileno de alta densidad (PEAD) -,
fibrocemento (FC) antes denominado asbesto-cemento (AC), hierro fundido, concreto
presforzado, así como acero. Aunque algunos de estos materiales son más empleados
en líneas de conducción, pueden llegar a utilizarse en redes de gran tamaño o en
líneas de alimentación.
40
Tubería de PVC
Los tubos de poli(cloruro de vinilo) (PVC) (serie métrica) se fabrican en color blanco
de acuerdo a la Norma Mexicana NMX-E-143 vigente, donde se clasifican de
acuerdo a su sistema de unión en un solo tipo y un solo grado de calidad como
Espiga-campana, y por su resistencia a la presión de trabajo en cinco clases (Tabla
15).
Tabla 15. Presión máxima de trabajo en tuberías de PVC
Clase Presión máxima de trabajo*
MPa kgf/cm2
5 0.5 5
7 0.7 7
10 1.0 10
14 1.4 14
20 2.0 20
Fuente: CNA (2007).
Los tubos de poli(cloruro de vinilo) (PVC) (serie inglesa) se fabrican en color gris de
acuerdo a la Norma Mexicana NMX-E-145/1-1998-SCFI, donde se clasifican de
acuerdo a su sistema de unión en un solo tipo y un solo grado de calidad como
Espiga-campana, y por su resistencia a la presión de trabajo en cinco RD (Tabla 16).
Tabla 16. Presión de trabajo en tuberías de PVC (sistema inglés)
RD Presión máxima de trabajo*
kgf/cm2 PSI
64 4.5 64.00
41 7.1 100.98
32.5 9.0 128.00
26 11.2 159.30
13.5 22.4 318.60
Fuente: OOMAPASC (2003).
Donde RD presenta la relación del diámetro de la tubería contra el espesor de la
misma.
41
Ventajas técnicas y económicas del uso de PVC
Hermeticidad.
Pared interior lisa.
Resistencia a la corrosión.
Resistencia química.
Ligereza.
Flexible.
Resistencia a la tensión.
Facilidad de instalación.
No altera la calidad del agua.
Principales desventajas
Susceptibilidad a daños durante su manejo.
A temperaturas menores a 0°C, el PVC reduce su resistencia al impacto.
A temperaturas mayores a 25°C, se debe reducir la presión de trabajo.
La exposición prolongada a los rayos solares reduce su resistencia mecánica.
Tuberías de Acero
Son recomendables para las líneas de conducción que están sometidas a altas
presiones. Su uso obliga al revestimiento contra la corrosión interior y exterior. Son
muy durables, resistentes y adaptables a condiciones existentes de instalación con
que se cuente.
Ventajas
Alta resistencia mecánica.
En comparación con tuberías de concreto o de hierro fundido resulta mucho
más ligera.
Fácil transporte e instalación.
42
Desventajas
No soporta cargas externas grandes, pues es susceptible al aplastamiento.
Por ser metálico presenta corrosión.
Piezas especiales
Se les llama piezas especiales a todos aquellos accesorios de la tubería que
permiten formar cambios de dirección, ramificaciones e intersecciones, así como
conexiones incluso entre tuberías de diferentes materiales y diámetros. También
permiten la inserción de válvulas y la conexión con estaciones de bombeo y otras
instalaciones hidráulicas.
En general, se dispone de piezas especiales fabricadas de: hierro fundido (con
bridas, extremos lisos, campana-espiga), fibrocemento, PVC, polietileno, concreto
presforzado y acero. También se dispone de accesorios complementarios empleados
para formar uniones como: juntas mecánicas (Gibault, universal, etc.), empaques y
tornillos de acero con cabeza y tuerca hexagonal estándar.
Las piezas especiales de hierro fundido (Figura 5) son las más empleadas y se
fabrican para todos los diámetros de las tuberías. Se conectan entre sí o con válvulas
mediante bridas con tornillos y un empaque intermedio, y pueden unirse a tuberías
de fibrocemento utilizando juntas Gibault.
43
Figura 5. Piezas especiales de hierro fundido con extremos bridados
Bridas
Son accesorios para conectar tuberías con equipos (Bombas intercambiadoras de
calor, calderas, tanques, etc.) o accesorios (codos, válvulas, etc.). la unión se hace
por medio de dos bridas, en la cual una de ellas pertenece a la tubería y la otra al
equipo o accesorio al que será conectado.
Codos
Son accesorios de forma curva que se utilizan para cambiar la dirección del flujo de
las líneas tantos grados como lo especifiquen los planos o dibujos de tuberías.
44
Tee
Son accesorios que se fabrican de diferentes tipos de materiales, aleaciones,
diámetros y schedulle y se utiliza para efectuar fabricación en líneas de tubería.
Reducción
Son accesorios de forma cónica, fabricados de diversos materiales y aleaciones. Se
utilizan para disminuir el volumen del fluido a través de las líneas de tuberías.
Cuellos o coples
Son accesorios para conectar tuberías.
Válvulas
Las válvulas son dispositivos mecánicos que son empleados para detener, iniciar o
controlar las características del flujo en conductos a presión. Pueden ser accionadas
manualmente o por medios automáticos o semiautomáticos. Así, existen
accionadores eléctricos, hidráulicos o neumáticos, los cuales se usan en plantas de
tratamiento o en instalaciones donde se requiere operar frecuentemente las
válvulas. En redes de distribución son más usuales las válvulas que se operan
manualmente mediante palancas, volantes y engranes, debido a que los cierres y
aperturas son ocasionales (CNA, 2007).
Los tipos de válvulas que se utilizan más a menudo en las redes de distribución son
los siguientes:
1) Válvulas de seccionamiento: permiten aislar tramos de tubería, para operación
y mantenimiento, sin necesidad de vaciar toda la línea, por lo que se debe
analizar la conveniencia de instalarlas en las líneas de conducción. Entre ellas
podemos considerar las válvulas de compuerta, mariposa y de globo. La
ubicación y cantidad de válvulas de seccionamiento en una red de distribución
se determinan con base en los siguientes objetivos:
Poder aislar un tramo o parte de la red en caso de reparaciones o
ampliaciones, manteniendo el servicio en el resto de ésta. Mientras más
45
válvulas se tengan en la red menor será la parte sin servicio en caso de
una reparación. Pero el proyecto será más costoso.
Hacer posible el control de fugas mediante distritos hidrométricos.
Derivar en un momento dado mayor caudal en un tramo determinado
cuando se trate de surtir a un hidrante contra incendio por medio de la
operación de cierre de válvulas correspondientes.
2) Válvulas para admisión y expulsión de aire. Este tipo de válvulas se instalan
para permitir la entrada o salida de aire a la línea. Lo anterior puede requerirse
durante las operaciones de llenado o vaciado de la línea. Así mismo se utilizan
en tramos largos de tuberías, así como en puntos altos de las mismas donde
suele acumularse aire, el cual bloquea la circulación del agua o reduce la
capacidad de la conducción.
3) Válvulas de desague: se colocan para permitir el vaciado de las tuberías en
caso de roturas, eliminándose al mismo tiempo los sedimentos que se
pudieran depositar en estos sitios o también para el lavado de la línea durante
la construcción.
4) Válvulas reductoras de presión: reduce la presión aguas arriba a una presión
prefijada aguas abajo, independientemente de los cambios de presión y/o
gastos. Se emplea generalmente para abastecer a zonas bajas de servicio.
Caja de operación de válvulas
Son estructuras de mampostería y concreto construidas con el fin de alojar las
válvulas y piezas especiales en cruceros de redes de distribución de agua potable,
facilitando así la operación de cada válvula. Estas cajas se construyen a medida que
se van instalando las válvulas y piezas especiales que formaran los cruceros
correspondientes. El tipo de la caja de válvulas se construirá de acuerdo al diámetro
de la válvula mayor del crucero y al número de ellas (Figura 6).
46
Figura 6. Tabla para seleccionar el tipo de caja para operación de válvulas
2.5 Operación y mantenimiento del sistema
La operación y mantenimiento del sistema se define como la suma de todas las
diversas tareas que se deben cumplir frecuentemente para asegurar la eficiencia del
servicio. Si estas labores no son efectuadas o no lo son de manera inteligente, los
resultados que se obtendrán no serán satisfactorios (López, 1985).
Es muy importante que estas tareas se realicen correctamente debido a que sin
operación y mantenimiento adecuado no habría servicio eficiente.
47
Cada sistema deberá tener su propio programa de operación y mantenimiento de
acuerdo a sus necesidades, determinando el personal técnico y equipos que se
necesitan para realizar esta labor. Este programa es muy importante para:
Conservar la eficiencia del sistema.
Evitar fallas en las instalaciones.
Eliminar puntos débiles del sistema o condiciones que puedan causar peligro.
Analizar el funcionamiento de las diferentes partes del sistema de distribución
para que sirva de guía en futuras instalaciones.
Reducir los costos de reparación y mantenimiento, entre otros.
2.6 Conducción
A continuación se presentan unos conceptos básicos y aspectos teóricos con
respecto a lo que es una conducción en la hidráulica.
2.6.1 Conceptos básicos y aspectos teóricos
Línea de conducción
En un sistema de abastecimiento de agua potable, es el conjunto integrado por
tuberías, estaciones de bombeo y dispositivos de control, que permiten el transporte
del agua desde una fuente de abastecimiento, hasta un lugar donde será distribuida
en condiciones adecuadas de calidad, cantidad y presión (CNA, 2007).
Red de Conducciones
Es un sistema integrado por un conjunto de tuberías interconectadas debido a la
existencia de dos o más fuentes de abastecimiento o sitios de distribución (CNA,
2007).
Estación de Bombeo
es la obra electromecánica, hidráulica y civil, constituida por una subestación
eléctrica, cárcamo de bombeo, rejillas, bombas, equipo eléctrico, tuberías, válvulas y
48
accesorios requeridos para la operación; que proporciona las condiciones
energéticas de diseño para que la conducción transporte adecuadamente el agua, de
un nivel topográfico generalmente menor en la fuente a uno mayor del sitio de
distribución (CNA, 2007).
Cárcamo de bombeo
Estructura diseñada para recibir y contener la cantidad de agua requerida por el
equipo de bombeo, en la cual se considera la velocidad de aproximación del agua, la
sumergencia mínima y su geometría en relación con la localización del equipo que
permita el bombeo adecuado del gasto de diseño (CNA, 2007).
Sumergencia mínima
Es la altura medida desde la superficie del líquido a nivel mínimo a la campana de
succión en una bomba vertical o al eje del impulsor en una horizontal, la cual es
requerida para prever vórtices y entrada de aire a la succión de la bomba y está
asociada a cumplir con la carga neta positiva de succión (NPSH) para garantizar una
operación adecuada del equipo de bombeo (CNA, 2007).
Tren de piezas especiales
Es el conjunto formado por válvulas, carretes, tees y demás accesorios, ubicados
según el diseño de la conducción. Este conjunto permite conectar adecuadamente
los equipos de bombeo con la tubería, ofreciendo a los mismos control y protección
(CNA, 2007).
Tuberías
Conjunto de tubos interconectados para formar una tubería principal, con una
variedad de diámetros y materiales (CNA, 2007).
Válvulas
Son dispositivos que permiten el control del flujo en la conducción, atendiendo a
situaciones de corte y control de flujo, acumulación de aire, por llenado y vaciado de
49
la conducción, depresiones y sobrepresiones generadas por fenómenos transitorios,
y retroceso del agua por paro del equipo de bombeo, entre otras (CNA, 2007).
Piezas especiales
Son elementos que sirven para unir los componentes de una conducción de agua, se
utilizan para efectuar intersecciones de conductos, variación de diámetros, cambios
de dirección, conexiones con válvulas y equipos de bombeo, etc. Este grupo está
formado por juntas, carretes, extremidades, tees, cruces, codos y reducciones, entre
otros CNA, 2007).
Tanque de cambio de régimen
Estructura contenedora utilizada para efectuar la interconexión cuando la conducción
se efectúa por ambos regímenes bombeo-gravedad (CNA, 2007).
Tanque de regulación o distribución
Estructura ubicada generalmente al final de la conducción y diseñada para
almacenar agua acorde con las extracciones de la fuente de abastecimiento y
demandas de los usuarios (CNA, 2007).
Dispositivos de control de transitorios
Estructuras diseñadas para controlar depresiones, sobrepresiones, burbujas de aire y
demás perturbaciones en la conducción, ocasionadas por fenómenos transitorios
(CNA, 2007).
Carga de la bomba
También llamada “carga dinámica total” la cual se mide en metros e indica la energía
suministrada al agua por la bomba, para vencer el desnivel desde la succión hasta el
sitio de alimentación al tanque y las pérdidas por fricción debido a la conducción en
los tubos y en elementos locales (CNA, 2007).
50
Carga hidráulica disponible
Es la energía en metros de columna de agua que poseen los sistemas, al
encontrarse la fuente de abastecimiento a un nivel superior respecto de un sitio sobre
el trazo de la conducción en dirección al área de distribución (CNA, 2007).
Flujo estacionario
También llamado “flujo permanente” ó “flujo establecido”, se caracteriza por la
presencia de un gasto constante en el tiempo (CNA, 2007).
Sobrepresión y Depresión
Son las cargas de presión en exceso y por debajo de la presión a flujo estacionario
respectivamente, que existen después de presentarse los fenómenos transitorios
(CNA, 2007).
2.6.2 Clasificación de las conducciones
Línea de Conducción
Conducción por bombeo: es necesaria cuando se requiere adicionar energía para
obtener el gasto de diseño. Se usa generalmente cuando la elevación del agua en la
fuente del abastecimiento es menor a la altura piezométrica requerida en el punto de
entrega (CNA, 2007). El equipo de bombeo proporciona la energía necesaria para
lograr el transporte del agua. Se construyen generalmente con un sistema de
tuberías a presión. Sin embargo, en algunos casos se establece un sistema
combinado de tubos a presión y canales abiertos o cerrados, dependiendo
principalmente de las condiciones topográficas y geológicas del lugar
(Abastecimiento y Distribución de Agua, 1965).
Conducción por gravedad: se presenta cuando la elevación del agua en la fuente de
abastecimiento es mayor a la altura piezométrica requerida o existente en el punto de
entrega del agua, el transporte del fluido se logra por la diferencia de energías
51
disponible (CNA, 2007). Se subdividen en dos, la primera: líneas de conducción de
presión cero, ya sea abiertas o cerradas, a las que se acostumbra llamar acueductos.
Los segundos: líneas de conducción a presión, construidas principalmente por un
sistema de tuberías, pero que pueden incluir túneles y sifones (Abastecimiento y
Distribución de Agua, 1965).
Conducción por bombeo-gravedad: dependiendo de la topografía del terreno, el trazo
de la conducción puede ser obligada a cruzar por partes más altas que la elevación
de la superficie del agua en el tanque de regularización, en donde convendrá analizar
la colocación de un tanque intermedio en ese lugar. La instalación de dicho tanque
ocasiona que se forme una conducción por bombeo-gravedad, donde la primera
parte es bombeo y la segunda por gravedad (CNA, 2007).
Tanque de Regulación
Coeficientes de regulación
La regulación tiene por objeto cambiar el régimen de suministro (captación
conducción), que normalmente es constante, a un régimen de demandas (de la red
de distribución), que siempre es variable.
El tanque de regulación es la estructura destinada para cumplir esta función, y debe
proporcionar un servicio eficiente, bajo normas estrictas de higiene y seguridad,
procurando que su costo de inversión y mantenimiento sea mínimo.
Adicionalmente a la capacidad de regulación, se puede contar con un volumen extra y
considerarlo para alimentar a la red de distribución en condiciones de emergencia
(incendios, desperfectos en la captación o en la conducción, etc.). Este volumen
debe justificarse plenamente en sus aspectos técnicos y financieros.
La capacidad del tanque está en función del gasto máximo diario y la ley de
demandas de la localidad, calculándose ya sea por métodos analíticos o gráficos.
52
El coeficiente de regulación, está en función del tiempo (número de horas por día) de
alimentación de las fuentes de abastecimiento al tanque requiriéndose almacenar el
agua en las horas de baja demanda, para distribuirla en las de alta demanda.
La capacidad de regulación varía si se cambia el horario de alimentación (o bombeo),
aun cuando permanezca constante el número de horas de alimentación. Si se
bombeara 20 horas de las 0 a las 20 horas el coeficiente de regulación resulta de
12.57, diferente al valor de 8.97 obtenido para 20 horas con horario de las 4 a las 24
horas.
Es por ello importante tomar en consideración para el cálculo de la capacidad de los
tanques, el número de horas, de alimentación o, bombeo, como su horario, el cual
estará en función de las políticas de operación y los costos de energía eléctrica, los
cuales son mayores en las horas de máxima demanda.
La CNA y el IMITA analizaron demandas para diferentes ciudades del país.
Asimismo, el Banco Nacional Hipotecario Urbano y de Obras Públicas, S.A.,
actualmente Banco Nacional de Obras y Servicios Públicos (BANOBRAS), elaboró un
estudio en la ciudad de México. Las variaciones del consumo promedio, expresadas
como porcentajes horarios del gasto máximo diario se muestran en la Figura 8.
53
Figura 7. Variación del gasto horario
Figura 8. Variación del gasto horario en la Ciudad de México (BANOBRAS)
54
Tabla 17. Valores para las Figuras 7 y 8
Figura 7
Figura 8
Hora
Variación del gasto horario
(%)
Hora
Variación del Gasto horario
(%)
0-1 60.6 0-1 61.0
1-2 61.6 1-2 62.0
2-3 63.3 2-3 60.0
3-4 63.7 3-4 57.0
4-5 65.1 4-5 57.0
5-6 62.8 5-6 56.0
6-7 93.8 6-7 78.0
7-8 119.9 7-8 138.0
8-9 130.7 8-9 152.0
9-10 137.2 9-10 152.0
10-11 134.3 10-11 141.0
11-12 132.9 11-12 138.0
12-13 128.6 12-13 138.0
13-14 126.6 13-14 138.0
14-15 121.6 14-15 138.0
15-16 120.1 15-16 141.0
16-17 119.6 16-17 114.0
17-18 115.1 17-18 106.0
18-19 112.1 18-19 102.0
19-20 105.6 19-20 91.0
20-21 90.1 20-21 79.0
21-22 78.4 21-22 73.0
22-23 71.0 22-23 71.0
23-24 65.1 23-24 57.0
Fuente: CNA (2007).
la capacidad del tanque de regulación se determina con la ecuación 2.11, más el
volumen considerado para situaciones de emergencia.
C = RQMd
Donde:
C = Capacidad del tanque, en m3.
R = Coeficiente de regulación.
55
QMd = Gasto máximo diario, en
l/s.
Diseño de un sistema de bombeo
Bombas
La gran mayoría de los sistemas de distribución y líneas de conducción incorporan
bombas en sus instalaciones para trasladar el agua a través del sistema o mantener
presiones requeridas. En abastecimiento de agua potable son usadas para extraer el
agua del subsuelo y conducirla hasta plantas de tratamiento, almacenamientos, o
directamente hasta la red de distribución. También permiten elevar la carga en zonas
de presión ascendentes (booster), así como proveer de agua al cuerpo de bomberos
durante el combate de incendios. La selección de la bomba adecuada en un sistema
de abastecimiento deberá ser tal que los costos de adquisición, instalación,
operación y mantenimiento sean mínimos; existan piezas de repuesto; los
requerimientos de espacio sean mínimos; no se necesite un control de velocidad
variable; se utilice una sola bomba en demandas pico si es posible; y los
procedimiento de control y operación de la bomba sean sencillos.
Potencia
La potencia es la energía neta por unidad de peso que cede o se transmite al líquido
por efecto de la máquina (bomba) (Sotelo, 1979). El cálculo de la potencia de la
bomba y del motor de be realizarse con la siguiente fórmula:
Donde:
Pb= potenica de la bomba y del motor (HP).
Qb= Caudal de bombeo (l/s).
Hb= Altura manométrica total (m).
n= Eficiencia del sistema de bombeo n= n motor n bomba
56
Debe consultarse al proveedor o fabricante, sobre las curvas características de cada
bomba y motor para conocer sus capacidades y rendimientos reales. La bomba
seleccionada debe impulsar el volumen de agua para la última dinámica deseada,
con una eficiencia (n) mayor a 70%.
Para el diseño de un sistema de bombeo merece la atención especial de la condición
de la columna y la selección adecuada de la bomba, lo cual repercute en ahorros
considerables en potencia por un período largo sin aumentar grandemente el costo
inicial del proyecto, todo esto a la par de la mejor selección del material y los
diámetros de las tuberías. El diseño y las características de las bombas dependen
mucho de la casa fabricante, las cuales dan a conocer su producto por medio de
folletos o boletines informativos para que los distribuidores y compradores tengan
una idea del producto que se les presenta, donde se observa gráficamente las
formas de presentación. A estas gráficas de les conocer como curvas características.
En cada cuadro se tienen curvas del mismo modelo, cada curva presenta una
nomenclatura y cada modelo puede trabajar con distintas potencias del motor (HP).
En la Tabla 18 se encuentra una tabla útil la cual contiene los datos para seleccionar
una bomba.
57
Tabla 18. Datos para la selección de una bomba
DATOS PARA SELECCIONAR UNA BOMBA
Fuente de suministro de agua
Elevación de la columna de succión m
Longitud del tubo de succión m
Accesorios:
Válvula tipo: __________________
Válvula tipo : __________________
Codos de 90º __________________
Codos de 45 º __________________
V. de píe __________________
pzas.
pzas.
pzas.
pzas
Elevación de la columna de descarga
estática
m
Altura de bombeo m
Gasto de descarga de la bomba lps
Localización de la bomba: Móvil ________ Fija _________
Tipo de motor
Eléctrico____________ Voltaje _______ Fases ___________
Gasolina ____________ Diesel _____________ Fuerza de arranque
_________
Unidad de arranque:
Separada de la bomba _________ Combinada a la bomba
________________
58
Curvas características de bombas individuales
Las curvas características son la representación gráfica de altura de bombeo, gasto y
eficiencia total del equipo. Los fabricantes de estos equipos elaboran las gráficas
para tener disponibilidad de datos diferentes sobre los impulsores y velocidades de
rotación, de tal manera que se pueda seleccionar el equipo que se encuentre más
acorde a las condiciones de funcionamiento del sistema de bombeo y de la tubería
comercial.
III. MÉTODO
3.1 Tipo de Investigación
Esta tesis es de tipo cuantitativa, ya que se refiere a una investigación sistemática de
los fenómenos a través de técnicas estadísticas, matemáticas e informática; con un
alcance descriptivo debido a que el propósito de esta investigación consiste en
describir situaciones, eventos y hechos. Esto recolectando los datos e información
necesaria para ello.
El diseño de esta investigación es de tipo No Experimental y clasificada como
transversal, ya que no se realiza ninguna prueba en laboratorio o en campo y se
analiza la población en un determinado tiempo (Hernández, et al, 2006).
60
3.2 Participantes
Esta tesis fue elaborada por una alumna del Instituto Tecnológico de Sonora
perteneciente al noveno semestre de Ingeniería Civil.
Ing. Jesús Antonio Ponce Zavala, maestro de tiempo completo del departamento de
Ingeniería Civil, como asesor durante la realización del proyecto.
Brigada de topografía, como apoyo para el levantamiento completo del poblado el
Júvani.
3.3 Material y Equipo
El equipo utilizado para la elaboración de este proyecto fue:
Marro
Instrumento de apoyo utilizado para clavar en diferentes puntos del pueblo (Figura 9)
Figura 9. Marro
61
Clavos de 2 ½”, fichas de aluminio y pintura en aerosol
Los clavos (Figura 10) junto con las fichas de aluminio (Figura 11) se utilizaron en
conjunto para ser los puntos de referencia de cada uno de los diferentes lugares
donde se colocó la estación total. Se pintaron con pintura en aerosol roja (Figura 12)
para poder ser identificados fácilmente si se deseaba volver otro día al pueblo.
Figura 10. Clavos de 2 1/2"
Figura 11. Fichas de aluminio
62
Figura 12. Pintura en aerosol roja
Prisma topográfico y bastón
El prisma es un objeto circular formado por una serie de cristales que tienen la
función de regresar la señal emitida por una estación total (Figura 13). Se utiliza
como apoyo para medir las distancias, niveles y ubicación utilizando la estación total.
El bastón se utiliza para sostener al prisma y darle la altura necesaria para realizar el
levantamiento topográfico (Figura 13).
Figura 13. Prisma y bastón
63
Estación total
Consiste de un instrumento con un distanciómetro integrado, de tal forma que puede
medir ángulos y distancias simultáneamente. Actualmente, todas las estaciones
totales electrónicas (Figura 14) cuentan con un distanciómetro óptico electrónico
(EDM) y un medidor electrónico de ángulos, de tal manera que se pueden desplegar
en forma digital los valores de los ángulos y distancias. La distancia horizontal, la
diferencia de alturas y las coordenadas se calculan automáticamente. Todas las
mediciones e información adicional se pueden grabar en la memoria interna, para
después pasarlas con un programa directamente a la computadora.
Figura 14. Estación total Trimble M3
Tripie
Se utilizó como apoyo para la estación total. Sobre este elemento de aluminio se
coloca el aparato fijamente para poder nivelarlo y ponerlo a una altura cómoda para
así poder realizar las demás actividades (Figura 15).
64
Figura 15. Tripie
Sistema de posicionamiento global (GPS)
El GPS (Figura 16), es un sistema que hace uso de un conjunto de satélites ubicados
en el espacio agrupados en forma de constelaciones. Actualmente se conocen las
siguientes constelaciones: NAVSTAR (Americano), GLONASS (Ruso) y GALILEO
(Europeo). Estas señales llevan un código de tiempo y un punto de datos geográficos
que permite al usuario identificar su posición exacta, la velocidad y el tiempo en
cualquier parte del planeta.
Figura 16. GPS
65
Cinta métrica
Se utilizó una cinta métrica (Figura 17) de 5 metros de longitud como apoyo para
medir algunos anchos de calle, verificar la altura de los prismas con los bastones y la
altura del aparato (estación total junto con tripie).
Figura 17. Cinta métrica
Radios
Se utilizaron dos radios (Figura 18) marca Motorola, para hacer más fácil la
comunicación entre los miembros de la brigada topográfica entre las grandes
distancias que había durante el levantamiento topográfico.
Figura 18. Radios
66
EXCEL
Es una aplicación distribuida por Microsoft Office para hojas de cálculo. Se utilizó
como apoyo durante la realización de tablas de cálculo para obtener datos útiles que
servirán para el diseño de la red de distribución de agua potable (Figura 19).
Figura 19. Excel
AutoCAD
Es un software de 2 y 3 dimensiones utilizado en este proyecto como apoyo para
dibujar los planos con los puntos tomados en el levantamiento topográfico. Es una
herramienta muy útil, ya que ayuda a tener una visión más amplia del pueblo y a
obtener varios datos que serán útiles para la realización del proyecto (Figura 20).
Figura 20. AutoCAD
EPANET 2.0
Es un programa de ordenador que realiza simulaciones en período extendido del
comportamiento hidráulico y de la calidad del agua en redes de distribución a
67
presión. En general, una red consta de tuberías, nudos (conexiones entre tuberías),
bombas, válvulas y tanques de almacenamiento o depósitos. EPANET (Figura 21)
determina el caudal que circula por cada una de las conducciones, la presión en
cada uno de los nudos, el nivel de agua en cada tanque y la concentración de
diferentes componentes químicos a través de la red durante un determinado periodo
de simulación analizado en diferentes intervalos de tiempo. Además es posible
determinar el tiempo de permanencia del agua en las tuberías, así como estudios de
la procedencia del agua en cada punto de la red.
Figura 21. EPANET
Manual de agua potable y alcantarillado sanitario (MAPAS)
El MAPAS se utilizó como material de consulta a lo largo de todo el proyecto, ya que
ahí se muestran los lineamientos que deben de seguirse para realizar el proyecto
(Figura 22).
Figura 22. Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento
68
Manómetro
Se utilizó un manómetro altamira acondicionado con una manguera (Figura 23), para
poder medir las presiones en varias tomas de agua alrededor del poblado El Júvani,
Municipio de Bácum, Sonora.
Figura 23. Manómetro
3.4 Procedimiento
Se mencionan a continuación los pasos para diseñar un sistema de agua potable.
Datos necesarios
Para el diseño de un sistema de agua potable, es conveniente obtener previamente
al cálculo de los datos básicos la mayor cantidad de la siguiente información:
Población actual y de los tres censos anteriores como mínimo.
Número de habitantes por vivienda de la localidad en estudio.
Población por estrato socioeconómico.
Tipo de vivienda y su distribución en la localidad.
Plano de la localidad actualizado.
Plan de desarrollo urbano en la localidad.
Registro de usuarios de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) por tipo de
usuario y cobertura del servicio.
69
Padrón de usuario del Organismo Operador, por tipo de usuario y cobertura
del servicio.
Registro de catastro municipal por tipo y uso de construcción.
Facturación del padrón de usuarios del Organismo Operador incluyendo
volúmenes consumidos y volúmenes no facturados por tipo de usuario.
Variación de temperatura anual.
Las costumbres de uso del agua en la población.
Material de tuberías de las redes de agua potable.
Tipo de suelo en donde se instalará la tubería.
Pérdidas de agua de localidades similares.
Estudio de factibilidad.
Planos de redes de agua potable y alcantarillado.
Todos los datos anteriores se pueden obtener de diversas fuentes, como
proveedores de equipo, consultores en estudios socioeconómicos, oficina de
planificación municipal, Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática
(INEGI), Organismo Operador del Sistema de agua potable y alcantarillado de la
localidad, gerencias de la Comisión Nacional de Agua, entre otros.
Períodos de Diseño
Los elementos de un sistema de agua potable se proyectan con una capacidad
prevista hasta el período de diseño. Rebasado este período, la obra continuará
funcionando con una eficiencia cada vez menor hasta agotar su vida útil. Para definir
el período de diseño se siguió el siguiente procedimiento:
a) Se hizo una lista de las estructuras, equipos y accesorios más importantes
dentro del funcionamiento y operación del proyecto.
b) con base a la lista anterior, se determinó la vida útil de cada elemento del
proyecto según la tabla.
70
c) se definió el período de diseño de acuerdo a las recomendaciones de la Tabla
19.
Tabla 19. Períodos de diseño para elementos de sistemas de agua potable y alcantarillado
ELEMENTO PERÍODO DE DISEÑO (años)
Fuente:
Pozo
Embalse (presa)
5 hasta 50
Línea de conducción De 5 a 20
Planta potabilizadora De 5 a 10
Estación de bombeo De 5 a 10
Tanque De 5 a 20
Distribución primaria De 5 a 20
Distribución secundaria A saturación (*)
Red de atarjeas A saturación (*)
Colector y emisor De 5 a 20
Planta de tratamiento De 5 a 10
(*) En el caso de distribución secundaria y red de atarjeas, por condiciones de
construcción
Fuente: CNA (2007).
Vida útil
La vida útil depende de los siguientes factores:
Calidad de la construcción y de los materiales utilizados.
Calidad de los equipos.
Diseño del sistema.
Calidad del agua.
Operación y mantenimiento.
71
Estudios Topográficos
Se realizó el levantamiento con el equipo mencionado en el capítulo 3.3 tomando los
puntos necesarios en diferentes partes del poblado para poder obtener la topografía
del lugar. Una vez realizado el levantamiento se procedió a plasmar los resultados en
un plano y representar los desniveles con curvas de nivel.
Para bajar los puntos obtenidos con la estación total Trimble M3, se utilizó el
programa Data Transfer. Estos puntos fueron editados con el programa CivilCad con
el editor de puntos.
Análisis de la Población
Población actual
La población actual se obtuvo del INEGI, ya que son tres datos censales como
mínimo que solo son proporcionados por este Instituto.
Población de proyecto
Basándose en el crecimiento histórico, las variaciones observadas en las tasas de
crecimiento, su característica migratoria y las perspectivas de desarrollo económico
de la localidad, se definió la población de proyecto en cada clase socioeconómica,
anualmente para el período de diseño con el método de predicción de población
mostrado a continuación. La población que habrá n años después del año i se
calculó por la siguiente ecuación:
Ec. 20
Donde:
Pi = Población conocida al inicio del período (año i) (hab)
Pi+n = Población n años después (hab)
Tc = Tasa de crecimiento (adimensional)
72
La tasa de crecimiento es una variable en el tiempo, ya que en cuestiones de
población es muy improbable que se mantenga constante.
La determinación de la tasa de crecimiento depende de los datos disponibles. En la
Norma Técnica NT-011-CNA-2001 se consideran 9 posibles casos. Como se tienen
datos históricos del crecimiento de la población, la tasa Tc en porcentaje se
determinó con la siguiente ecuación:
Ec. 21
Consumo
Para la determinación de los consumos de agua potable en localidades de la
República Mexicana, se pueden presentar en forma general dos casos:
a) La localidad en estudio no dispone de estadísticas de consumos de agua.
b) Se tienen estadísticas de consumos de agua potable.
En este proyecto se presentó el primer caso, así que se procedió con lo siguiente:
Se determinaron los consumos con base en la Tabla 20. El consumo doméstico se
calculó multiplicando los datos de consumo per cápita de la Tabla 20, por el número
de habitantes de cada clase socioeconómica. El clima de la localidad en estudio se
definió en función de la temperatura media anual, como aparece en la Tabla 21.
Tabla 20. Consumos domésticos per cápita
CLIMA CONSUMO POR CLASE SOCIOECONOMICA (l/hab/día)
RESIDENCIAL MEDIA POPULAR
CALIDO 400 230 185
SEMICALIDO 300 205 130
TEMPLADO 250 195 100
Fuente: CNA (2007).
73
Tabla 21. Clasificación de climas por su temperatura
TEMPERATURA MEDIA ANUAL (°C) TIPO DE CLIMA
Mayor que 22 Cálido
De 18 a 22 Semicálido
De 12 a 17.9 Templado
De 5 a 11.9 Semifrío
Menor que 5 Frío
Fuente: CNA (2007).
Demandas
Demanda actual
La demanda actual se obtuvo de la suma de los consumos para cada tipo de usuario
(domésticos, comercial, industrial, usos públicos y contra incendio) más las pérdidas
de agua totales en el sistema (calculadas con la Ec. 5).
Predicción de la demanda
La predicción de la demanda se realizó en función de las proyecciones de población,
cobertura del servicio esperada, crecimiento industrial, comercial y de servicios
públicos, como se muestra en la Tabla 22.
El cálculo de la demanda se hizo, multiplicando los consumos unitarios
correspondientes a cada tipo de servicio por el número de habitantes, número de
comercios, cantidad de producción de las industrias y número de servicios esperados
en la Tabla 10; se sumó el valor de la pérdida diaria de agua, año tras año.
74
Tabla 22. Datos base para proyección de demanda
TIPO DE
SERVICIO
PERIODO DE DISEÑO
AÑO INICIAL (i) AÑO (i+1) … AÑO FINAL (n)
Doméstico:
Residencial No. De habitantes No. De habitantes … No. De habitantes
Media No. De habitantes No. De habitantes … No. De habitantes
Popular No. De habitantes No. De habitantes … No. De habitantes
Comercial:
Oficinas No. De m² No. De m² … No. De m²
Mercados No. De locales No. De locales … No. De locales
Baños públicos No. De bañistas No. De bañistas … No. De bañistas
Lavanderías de
autoservicio Kg. De ropa Kg. De ropa … Kg. De ropa
Industrial:
Manejan
sustancias que no
ocasionan
desaseo
No. De
trabajadores
No. De
trabajadores …
No. De
trabajadores
Otras industrias Unid. De producto Unid. De producto … Unid. De producto
Hotelero: …
Hoteles y moteles Cuartos Cuartos … Cuartos
Público:
Hospitales No. Camas No. Camas … No. Camas
Escuelas de
educación
elemental No. Estudiantes No. Estudiantes … No. Estudiantes
Escuelas de
educación media No. Estudiantes No. Estudiantes … No. Estudiantes
Riego de jardines m² m² … m²
Pérdidas de agua % de pérdidas % de pérdidas … % de pérdidas
Fuente: CNA (2007).
75
Entonces, la demanda para cada año fue el resultado de la suma de los
correspondientes consumos anteriores, más las pérdidas de agua potables, en
unidades de m³ por día.
Dotación
Se determinó de la manera siguiente: la demanda (en m³/día) se dividió entre el
número total de habitantes de la zona en estudio en el año considerado y se
multiplicó por 1000 para obtener l/hab/día.
Gastos de diseño
Los gastos medio diario, máximo diario y máximo horario se determinaron con base
en la dotación, aplicando las ecuaciones 17, 18 y 19 respectivamente. Se utilizaron
los coeficientes de variación, especificados en la Tabla 13 del capítulo 2.
Análisis de la línea de conducción a proyectar
El análisis se realizó con el software EPANET 2.0 y los datos recopilados en campo.
El diámetro de la línea de conducción se obtuvo mediante el estudio del diámetro
económico para una línea de conducción. Los pasos a seguir para modelar la línea
de conducción con EPANET fueron los siguientes:
1) Dibujar el esquema de la línea de conducción.
2) Editar las propiedades de los objetos que configuran el sistema.
3) Describir el modo de operación del sistema.
4) Seleccionar las opciones de cálculo.
5) Realizar el análisis hidráulico.
6) Observar los resultados del análisis.
76
En EPANET 2.0 se introdujeron los datos en las unidades mostradas a continuación.
TUBERÍA:
Longitud, en metros.
Diámetro interior, en milímetros
Rugosidad, en milímetros
NUDO:
Cota, en metros.
Demanda base, en litros por segundo.
BOMBA:
Curva característica.
Potencia nominal en Hp.
EQUIPO DE BOMBEO:
Caudal o capacidad, en litros por segundo
Altura de bombeo, en metros.
POZO (EMBALSE)
Altura total, en metros.
Selección de un equipo de bombeo
El equipo de bombeo se seleccionó tomando en cuenta los niveles del pozo y tanque
de almacenamiento, incluyendo las pérdidas de energía.
Para la selección de la bomba de pozo profundo se utilizaron las fórmulas de
potencia para la obtención de caballos de fuerza necesarios y así satisfacer la altura
de bombeo requerida. Con la potencia calculada con la siguiente fórmula:
77
Ec. 22
Donde:
P = potencia que debe proporcionarse a la bomba.
Q = Gasto
Ht = Carga total de bombeo.
N = se analizan las curvas características de diferentes tipos de bombas sumergibles
para seleccionar la más adecuada, buscando que satisfaga las necesidades de gasto
y la altura necesaria de bombeo.
Interpretación de Resultados
Para la interpretación de resultados en el estudio que se llevó acabo se tomaron las
siguientes consideraciones en base a los requerimientos de revisión y diseño.
En cualquier caso que las pérdidas no sean mayores de 5/1000 m/m. y la velocidad
mínima deberá ser de 0.30 m/s para evitar la sedimentación de partículas y la
velocidad máxima permisible para evitar la erosión será de 5.0 m/s.
El valor mínimo de presión se obtuvo de la Tabla 23 considerando el nivel de
complejidad del sistema. El valor de la presión máxima de diseño de las redes de
distribución, para todos los niveles de complejidad del sistema, debe ser de 588.6
kPa (60 m.c.a.) según el manual de la CNA (2007).
Tabla 23. Presiones mínimas en la red
Nivel de Complejidad Presión mínima (Kpa) Presión mínima (mca)
Bajo 98.1 10
Medio 98.1 10
Medio alto 147.2 15
Alto 147.2 15
Fuente: Manual OOMAPASC (2003).
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1 Resultados
Estudios topográficos
Después de haber realizado el levantamiento topográfico y haber bajado los puntos
con el programa Data transfer, se obtuvieron los puntos en coordenadas UTM
presentados en el Anexo 1, que muestran una topografía plana con un nivel máximo
de 17.7 m y un nivel mínimo de 15.04 m.
Con estos datos anteriores fue posible elaborar los planos mostrados en Anexos, ya
que no se contaba con uno actual. De parte del departamento de obras públicas de
Bácum, se obtuvieron los proyectos de los sectores nuevos, adjuntándose a los
planos mencionados anteriormente.
79
Población actual
De acuerdo a los censos del 2010 obtenidos del INEGI, la población actual del
poblado El Júvani es de 301 habitantes (Tabla 24).
Tabla 24. Censos de Población INEGI
Año Población*
2000 295
2005 291
2010 301
Mediante los datos obtenidos de los censos, se utilizó el método de proyección de
población propuesto en el Manual de la CNA Norma Técnica NT-011-CNA-2001 el
cual se basa en la tasa de crecimiento dando como resultado una TC%=0.68. Con
este dato, se proyectó la población al año 2043 (Tabla 25), esto debido a la vida útil
de las redes que es de 30 años, dando como resultado 376 habitantes para dicha
fecha.
Tabla 25. Proyección de Población
Año Población Año Población
2010 301 2027 338
2011 303 2028 340
2012 305 2029 342
2013 307 2030 345
2014 309 2031 347
2015 311 2032 349
2016 313 2033 352
2017 316 2034 354
2018 318 2035 356
2019 320 2036 359
2020 322 2037 361
2021 324 2038 364
2022 326 2039 366
2023 329 2040 369
2024 331 2041 371
2025 333 2042 374
2026 335 2043 376
80
En la zona urbanizada habitada tiene un total de 87 lotes mientras que en la zona
urbanizada pero no habitada, que cuenta con instalaciones de agua potable, se tiene
un total de 233 lotes, que fueron obtenidos del plano proporcionado por el
Departamento de Obras Públicas de Bácum. Adicionalmente se hace entrega de otro
prospecto de fraccionamiento a la entrada Sur del poblado El Júvani con un total de
216 lotes que da una población adicional de 1080 habitantes los cuales no se
considerarán para el diagnóstico actual de la red de agua potable. El Organismo
Operador Municipal de Bácum considera para su diseño 5 habitantes por lote, por lo
que se toma la población actual en la zona poblada de 435 habitantes y la población
actual en la zona no habitada (fraccionamiento oeste) de 1165 habitantes. Dando un
total de 1600 habitantes, considerando esta población para el diagnóstico y diseño
de la red.
Nivel de complejidad del sistema
De acuerdo a la Tabla 14 mostrada en el capítulo 2, se clasificó la complejidad del
sistema como nivel bajo, ya que la cantidad de habitantes beneficiados por el
proyecto es muy pequeña (menor a 2,500).
Cálculo y distribución de gastos en la red actual
De acuerdo con el tipo de clima (cálido según la Tabla 21) y la clase socioeconómica
(popular), se pudo determinar el consumo doméstico per cápita con la Tabla 20, el
cual es de 185 l/hab/día, considerando un 35% de pérdidas físicas. La población
considerada es de 1600 habitantes. Con este dato, se calcularon los gastos medio,
máximo diario y máximo horario dando como resultado los datos mostrados a
continuación:
Gasto medio
81
Gasto máximo diario (CVD=1.4 según Tabla 13)
Gasto máximo horario (CVH=1.55 según Tabla 13)
Para el cálculo del diseño de la red de agua potable se considera el gasto máximo
horario. Para colocar la demanda en cada uno de los nodos se utilizará el gasto por
unidad de longitud.
Antes de aplicar este gasto unitario, se necesita revisar como se encuentra en este
momento diseñada la red actual en funcionamiento, así como su equipo de bombeo y
de regularización.
Estado actual del sistema
La red de agua potable se encuentra aproximadamente a 1.20 metros de profundidad
y se indicó que los diámetros nominales de la tubería eran de 4” en su mayoría y de
6” en una línea principal las cuales se describen en la Figura 25. Su rugosidad se
consideró de Ԑ = 0.0015 para las tuberías de PVC y de Ԑ = 0.045 para las de acero.
En el Anexo 2 se muestra la Ficha técnica de las tuberías. Solamente se encuentran
instaladas tres válvulas de compuerta, una en el tren de descarga, otra en la bajada
del tinaco y la última al empezar el nuevo sector.
El tanque de almacenamiento se encuentra a una altura de 13.80 m, tiene un
diámetro de 4 m y una capacidad de 37.68 m³ (Figura 24). Estos datos, fueron
medidos en campo mediante la estación total.
82
Figura 24. Tanque de almacenamiento
La fuente de abastecimiento de agua potable del poblado de El Júvani, tiene una
profundidad de 24 m. Su nivel estático se encuentra a los 12 m y su nivel dinámico a
los 19.50 m. La bomba que se encuentra instalada en el lugar, es sumergible marca
Franklin y tiene una potencia de 10 Hp. El gasto máximo que provee es de 11 lps.
Esta información al igual que la de las tuberías se obtuvo de una entrevista con el
señor Alejandro Murrieta, encargado de redes de OOMAPASB, se hace notar que no
existe documentación archivada del equipo de bombeo y del tipo de tubería.
Simulación de la red de agua potable en Epanet
Con el gasto medio se hace la primera simulación del modelo con el programa
Epanet para realizar el diagnóstico actual de la red de agua potable. Ya que al no
contar con un macromedidor en el pozo para medir el gasto suministrado, se hace la
consideración de aplicar el gasto medio debido a que la población en este momento
no son los 1165 habitantes calculados de acuerdo a los lotes urbanizables. Por lo
que se calculará primeramente la demanda base en cada uno de los nodos de la red.
La metodología que se utilizó fue la del gasto por unidad de longitud. Se calcula la
83
suma de las longitudes de cada una de las tuberías que llegan a un nodo, esta se
divide entre dos y se multiplica por el gasto unitario total, que es igual al gasto medio
entre la longitud total de la red (Tabla 20).
La longitud total de la tubería es de 4258.38 metros, no se considerará el tramo del
tubo 12, 11 y 41 debido a que pertenecen a la bajada del tinaco a la red (Tabla 26).
Se presenta también la Figura 25 que muestra los diámetros de la tubería actual, la
Figura 26 donde se muestra la numeración de cada uno de los nodos y la Figura 27
donde se puede observar la longitud de cada una de las tuberías.
Tabla 26. Demanda base en nodos (Qmed)
NODO TUBERIAS LONGITUD Qi
34 151.2 49.42 100.31 0.12
39 46.99 49.42 150.8 123.61 0.15
36 46.99 170.6 108.80 0.13
41 48.02 161.9 170.6 190.26 0.24
40 180.4 150.8 165.60 0.20
35 151.2 178.6 164.90 0.20
43 48.01 162.5 48.02 129.27 0.16
45 163.1 48.01 48.01 129.56 0.16
47 48.01 163.67 105.84 0.13
48 163.67 48.1 105.89 0.13
46 48.1 163.1 48.1 129.65 0.16
44 48.1 162.5 48.11 129.36 0.16
42 161.9 48.11 47.09 128.55 0.16
38 47.09 180.4 49.61 138.55 0.17
55 49.61 178.6 70.04 149.13 0.18
19 70.04 169.7 183 211.37 0.26
18 183 39.43 111.22 0.14
20 39.43 87.25 99.04 112.86 0.14
21 80.81 99.04 89.93 0.11
22 80.81 40.41 0.05
23 29.96 87.25 58.61 0.07
24 29.96 90.87 60.42 0.07
25 90.87 112.48 40.8 122.08 0.15
84
27 40.8 96.91 68.86 0.09
26 96.91 134.53 169.7 200.57 0.25
15 112.48 91.77 117.5 160.88 0.20
31 91.77 40.74 66.26 0.08
30 40.74 80.7 60.72 0.08
29 80.7 39.21 59.96 0.07
4' 0.00 0.00
54 73.33 39.21 56.27 0.08
52 0.00 0.00
2 0.00 0.00
1 73.33 21.85 117.5 106.34 0.14
17 21.85 18.58 134.53 87.48 0.11
49 111.37 18.58 61.33 74.44 132.86 0.16
50 111.37 55.69 0.07
2 74.44 41.68 58.06 0.07
3 41.68 31.8 36.74 0.05
4 31.8 87.34 59.57 0.07
6 87.34 24.7 48.98 80.51 0.10
7 24.7 22.51 23.61 0.03
8 19.23 22.51 20.87 0.03
11 31.02 19.23 25.13 0.03
13 21.22 31.02 26.12 0.03
12 61.33 21.22 41.28 0.05
51 48.98 24.49 0.03
TOTAL= 4258.38 5.27
85
Figura 25. Diámetros en la red de agua potable
86
Figura 26. Numeración de los nodos en la red de agua potable
87
Figura 27. Longitud de tuberías en la red de agua potable
88
Todos los datos de las demandas se colocarán en cada uno de los nodos de la red
para realizar la simulación.
Como no se cuenta con la curva gasto-elevación del equipo de bombeo, se tomaron
diferentes presiones en la red de agua potable cuando se encontraba funcionando la
bomba a las 8:00 am y se obtuvieron las siguientes presiones:
Figura 28. Presión a la salida de la bomba (nodo 52) y en el nodo 15 (21 mca).
Figura 29. Presión en el nodo 54 (21 mca)
89
Figura 30. Presión nodo 22 (20 mca)
Para el diseño de una red de agua potable se considera el gasto máximo horario,
pero como en este momento no se está consumiendo este gasto, se considerará el
gasto mínimo que es el gasto medio, para hacer correr la modelación inicial con las
presiones obtenidas en campo.
Con los datos tomados a las 8:00 am se tiene una presión de 21 mca a la salida del
tren de descarga y en el pozo se tiene que el nivel dinámico del agua es de 19.50
metros, con estos datos se procedió a hacer el cálculo de la altura de bombeo
(Anexo 3) dando como resultado una altura de 41 metros para un gasto de 5.27 lps.
En base a estos resultados se eligió la bomba que más se apegaba a las
características descritas anteriormente. En el Anexo 4 se presenta la curva
característica de la bomba elegida, así como sus características en el Anexo 5.
Dando como resultado la Figura 31 la cual muestra las presiones obtenidas en
campo de 21 mca a la salida de la bomba cuando esta se encontraba encendida.
Además de las Tablas 27 y 28 las cuales muestran el estado de los nodos y tuberías.
90
Figura 31. Presiones en nodos con bomba encendida (Qmed)
91
Tabla 27. Datos en nodos de la red con equipo de bombeo funcionando (Qmed)
Descripción ID Cota Demanda Altura Presión
m Lps m mca
Nodo n1 16.438 0.14 37.62 21.18
Nodo n2 16.792 0.07 37.61 20.82
Nodo n3 16.505 0.05 37.61 21.10
Nodo n4 16.614 0.07 37.61 20.99
Nodo n6 17.323 0.10 37.61 20.28
Nodo n7 17.517 0.03 37.61 20.09
Nodo n8 17.500 0.03 37.61 20.11
Nodo n11 17.451 0.03 37.61 20.16
Nodo n12 17.399 0.05 37.61 20.21
Nodo n13 17.573 0.03 37.61 20.03
Nodo n15 16.236 0.20 37.61 21.37
Nodo n17 16.733 0.11 37.61 20.88
Nodo n18 16.230 0.14 37.57 21.34
Nodo n19 16.486 0.26 37.57 21.08
Nodo n20 16.197 0.14 37.57 21.37
Nodo n21 15.171 0.11 37.57 22.40
Nodo n22 15.606 0.05 37.57 21.96
Nodo n23 16.464 0.07 37.58 21.11
Nodo n24 16.624 0.07 37.58 20.95
Nodo n25 16.452 0.15 37.59 21.14
Nodo n26 16.536 0.25 37.59 21.05
Nodo n27 16.688 0.09 37.59 20.90
Nodo n29 17.000 0.08 37.63 20.63
Nodo n30 17.127 0.08 37.62 20.50
Nodo n31 16.948 0.08 37.62 20.67
Nodo n34 16.439 0.12 37.53 21.09
Nodo n35 16.268 0.20 37.54 21.27
Nodo n36 15.753 0.13 37.53 21.78
Nodo n38 16.133 0.17 37.54 21.40
Nodo n39 15.730 0.15 37.53 21.80
Nodo n40 15.696 0.20 37.53 21.84
Nodo n41 15.719 0.24 37.53 21.81
Nodo n42 16.155 0.16 37.53 21.37
Nodo n43 15.983 0.16 37.52 21.54
Nodo n44 16.177 0.16 37.53 21.35
Nodo n45 16.020 0.16 37.52 21.50
Nodo n46 16.156 0.16 37.52 21.37
Nodo n47 15.960 0.13 37.52 21.56
92
Nodo n48 16.098 0.13 37.52 21.43
Nodo n49 16.824 0.16 37.61 20.78
Nodo n50 16.710 0.07 37.61 20.90
Nodo n51 16.937 0.03 37.61 20.67
Nodo n52 16.900 0.00 37.9 21.00
Nodo n54 16.849 0.08 37.64 20.79
Nodo n55 16.333 0.18 37.56 21.22
Nodo 4 16.830 0.00 37.75 20.92
Pozo r 1 -3.100 -3.1
Tinaco 2 29.130 32.13
Tabla 28. Datos en tuberías de la red con equipo de bombeo funcionando (Qmed)
Descripción ID Longitud Diámetro Rugosidad Gasto Velocidad Pérdidas
m mm mm Lps m/s m/km
Tubería p1 74.44 107.3 0.0015 0.24 0.03 0.01
Tubería p2 41.68 107.3 0.0015 0.17 0.02 0.01
Tubería p3 31.80 107.3 0.0015 0.12 0.01 0.00
Tubería p4 87.34 107.3 0.0015 0.05 0.01 0.00
Tubería p5 24.70 107.3 0.0015 -0.08 0.01 0.00
Tubería p6 22.51 107.3 0.0015 0.11 0.01 0.00
Tubería p7 19.23 107.3 0.0015 0.14 0.02 0.00
Tubería p8 31.02 107.3 0.0015 0.17 0.02 0.01
Tubería p9 21.22 107.3 0.0015 0.20 0.02 0.01
Tubería p10 61.33 107.3 0.0015 0.25 0.03 0.01
Tubería p11 117.50 107.3 0.0015 0.51 0.06 0.05
Tubería p13 183.00 107.3 0.0015 0.21 0.02 0.01
Tubería p14 39.43 107.3 0.0015 -0.35 0.04 0.03
Tubería p15 99.04 107.3 0.0015 0.16 0.02 0.01
Tubería p16 80.81 107.3 0.0015 0.05 0.01 0.00
Tubería p17 87.25 107.3 0.0015 -0.65 0.07 0.08
Tubería p18 90.87 107.3 0.0015 -0.79 0.09 0.12
Tubería p19 112.48 107.3 0.0015 -1.03 0.11 0.18
Tubería p20 96.91 107.3 0.0015 0.00 0.00 0.00
Tubería p21 40.80 107.3 0.0015 -0.09 0.01 0.00
Tubería p22 73.33 158.1 0.0015 -4.23 0.22 0.34
Tubería p23 80.70 107.3 0.0015 0.88 0.10 0.14
Tubería p24 40.74 107.3 0.0015 0.80 0.09 0.12
Tubería p25 91.77 107.3 0.0015 0.72 0.08 0.10
Tubería p26 29.96 107.3 0.0015 -0.72 0.08 0.10
Tubería p27 178.60 107.3 0.0015 -0.69 0.08 0.09
Tubería p28 151.20 107.3 0.0015 -0.49 0.05 0.05
93
Tubería p29 46.99 107.3 0.0015 -0.40 0.04 0.04
Tubería p30 180.40 107.3 0.0015 -0.38 0.04 0.03
Tubería p31 150.80 107.3 0.0015 -0.18 0.02 0.01
Tubería p32 161.90 107.3 0.0015 -0.28 0.03 0.02
Tubería p33 49.61 107.3 0.0015 1.58 0.17 0.38
Tubería p34 162.50 107.3 0.0015 -0.11 0.01 0.00
Tubería p35 163.10 107.3 0.0015 -0.02 0.00 0.00
Tubería p36 163.70 107.3 0.0015 -0.01 0.00 0.00
Tubería p37 48.02 107.3 0.0015 -0.32 0.04 0.02
Tubería p38 170.60 107.3 0.0015 0.27 0.03 0.02
Tubería p39 111.37 107.3 0.0015 0.07 0.01 0.00
Tubería p40 48.98 107.3 0.0015 0.03 0.00 0.00
Tubería p41 12.34 83.5 0.045 -5.27 0.96 12.00
Tubería p44 47.09 107.3 0.0015 1.03 0.11 0.18
Tubería p45 48.11 107.3 0.0015 0.58 0.06 0.07
Tubería p46 48.10 107.3 0.0015 0.32 0.03 0.02
Tubería p47 48.10 107.3 0.0015 0.14 0.02 0.00
Tubería p48 70.04 158.1 0.0015 2.45 0.12 0.13
Tubería 3 169.70 158.1 0.0015 -2.50 0.13 0.14
Tubería 4 134.53 158.1 0.0015 -2.75 0.14 0.16
Tubería 5 49.42 107.3 0.0015 -0.37 0.04 0.03
Tubería 6 48.01 107.3 0.0015 0.26 0.03 0.01
Tubería 7 48.01 107.3 0.0015 0.12 0.01 0.00
Tubería 2 21.85 158.1 0.0015 3.58 0.18 0.25
Tubería 8 18.58 107.3 0.0015 0.72 0.08 0.10
Tubería 10 39.21 107.3 0.0015 -0.96 0.11 0.16
Tubería 11 10.44 83.5 0.0015 -5.27 0.96 10.67
Tubería 12 13.80 83.5 0.045 0.00 0.00 0.00
Las presiones obtenidas en campo coinciden con las de la simulación de la red en
Epanet. Además se puede observar que en los tramos de tubería p41 y 11 se tienen
que cambiar debido a que la pérdida unitaria máxima que se debe de tener es de
5.00 m/km.
94
A las 9:00 am se midieron las presiones en campo cuando la bomba se encontraba
apagada y el tanque en funcionamiento. Obteniendo como resultado las presiones
mostradas en las Figuras 32 y 33, así como la modelación en Epanet (Figura 34).
Figura 32. Presión nodo 27 bomba apagada (15 mca)
Figura 33. Presión nodo 19 bomba apagada (15 mca)
95
Figura 34. Presiones en nodos con bomba apagada (Qmed)
96
Tabla 29. Datos en nodos de la red con equipo de bombeo apagado (Qmed)
Descripción ID Cota Demanda Altura Presión
m Lps m mca
Nodo n1 16.438 0.14 31.83 15.39
Nodo n2 16.792 0.07 31.82 15.03
Nodo n3 16.505 0.05 31.82 15.31
Nodo n4 16.614 0.07 31.82 15.21
Nodo n6 17.323 0.1 31.82 14.5
Nodo n7 17.517 0.03 31.82 14.3
Nodo n8 17.5 0.03 31.82 14.32
Nodo n11 17.451 0.03 31.82 14.37
Nodo n12 17.399 0.05 31.82 14.42
Nodo n13 17.573 0.03 31.82 14.25
Nodo n15 16.236 0.2 31.82 15.59
Nodo n17 16.733 0.11 31.82 15.09
Nodo n18 16.23 0.14 31.78 15.55
Nodo n19 16.486 0.26 31.78 15.29
Nodo n20 16.197 0.14 31.78 15.58
Nodo n21 15.171 0.11 31.78 16.61
Nodo n22 15.606 0.05 31.78 16.17
Nodo n23 16.464 0.07 31.79 15.32
Nodo n24 16.624 0.07 31.79 15.17
Nodo n25 16.452 0.15 31.8 15.35
Nodo n26 16.536 0.25 31.8 15.26
Nodo n27 16.688 0.09 31.8 15.11
Nodo n29 17 0.08 31.85 14.85
Nodo n30 17.127 0.08 31.84 14.71
Nodo n31 16.948 0.08 31.83 14.88
Nodo n34 16.439 0.12 31.74 15.31
Nodo n35 16.268 0.2 31.75 15.48
Nodo n36 15.753 0.13 31.74 15.99
Nodo n38 16.133 0.17 31.75 15.62
Nodo n39 15.73 0.15 31.74 16.01
Nodo n40 15.696 0.2 31.74 16.05
Nodo n41 15.719 0.24 31.74 16.02
Nodo n42 16.155 0.16 31.74 15.59
Nodo n43 15.983 0.16 31.74 15.75
Nodo n44 16.177 0.16 31.74 15.56
Nodo n45 16.02 0.16 31.74 15.72
Nodo n46 16.156 0.16 31.74 15.58
Nodo n47 15.96 0.13 31.74 15.78
97
Nodo n48 16.098 0.13 31.74 15.64
Nodo n49 16.824 0.16 31.82 15
Nodo n50 16.71 0.07 31.82 15.11
Nodo n51 16.937 0.03 31.82 14.88
Nodo n52 16.9 0 31.96 15.06
Nodo n54 16.849 0.08 31.85 15
Nodo n55 16.333 0.18 31.77 15.44
Nodo 4 16.83 0 31.96 15.13
Pozo r 1 -3.1 -3.1 0
Tinaco 2 29.13 32.13 3
Tabla 30. Datos en tuberías de la red con equipo de bombeo apagado (Qmed)
Descripción ID Longitud Diámetro Rugosidad Gasto Velocidad Pérdidas
m mm mm Lps m/s m/km
Tubería p1 74.44 107.3 0.0015 0.24 0.03 0.01
Tubería p2 41.68 107.3 0.0015 0.17 0.02 0.01
Tubería p3 31.80 107.3 0.0015 0.12 0.01 0.00
Tubería p4 87.34 107.3 0.0015 0.05 0.01 0.00
Tubería p5 24.70 107.3 0.0015 -0.08 0.01 0.00
Tubería p6 22.51 107.3 0.0015 0.11 0.01 0.00
Tubería p7 19.23 107.3 0.0015 0.14 0.02 0.00
Tubería p8 31.02 107.3 0.0015 0.17 0.02 0.01
Tubería p9 21.22 107.3 0.0015 0.20 0.02 0.01
Tubería p10 61.33 107.3 0.0015 0.25 0.03 0.01
Tubería p11 117.50 107.3 0.0015 0.51 0.06 0.05
Tubería p13 183.00 107.3 0.0015 0.21 0.02 0.01
Tubería p14 39.43 107.3 0.0015 -0.35 0.04 0.03
Tubería p15 99.04 107.3 0.0015 0.16 0.02 0.01
Tubería p16 80.81 107.3 0.0015 0.05 0.01 0.00
Tubería p17 87.25 107.3 0.0015 -0.65 0.07 0.08
Tubería p18 90.87 107.3 0.0015 -0.79 0.09 0.12
Tubería p19 112.48 107.3 0.0015 -1.03 0.11 0.18
Tubería p20 96.91 107.3 0.0015 0.00 0.00 0.00
Tubería p21 40.80 107.3 0.0015 -0.09 0.01 0.00
Tubería p22 73.33 158.1 0.0015 -4.23 0.22 0.34
Tubería p23 80.70 107.3 0.0015 0.88 0.10 0.14
Tubería p24 40.74 107.3 0.0015 0.80 0.09 0.12
Tubería p25 91.77 107.3 0.0015 0.72 0.08 0.10
Tubería p26 29.96 107.3 0.0015 -0.72 0.08 0.10
Tubería p27 178.60 107.3 0.0015 -0.69 0.08 0.09
Tubería p28 151.20 107.3 0.0015 -0.49 0.05 0.05
98
Tubería p29 46.99 107.3 0.0015 -0.40 0.04 0.04
Tubería p30 180.40 107.3 0.0015 -0.38 0.04 0.03
Tubería p31 150.80 107.3 0.0015 -0.18 0.02 0.01
Tubería p32 161.90 107.3 0.0015 -0.28 0.03 0.02
Tubería p33 49.61 107.3 0.0015 1.58 0.17 0.38
Tubería p34 162.50 107.3 0.0015 -0.11 0.01 0.00
Tubería p35 163.10 107.3 0.0015 -0.02 0.00 0.00
Tubería p36 163.70 107.3 0.0015 -0.01 0.00 0.00
Tubería p37 48.02 107.3 0.0015 -0.32 0.04 0.02
Tubería p38 170.60 107.3 0.0015 0.27 0.03 0.02
Tubería p39 111.37 107.3 0.0015 0.07 0.01 0.00
Tubería p40 48.98 107.3 0.0015 0.03 0.00 0.00
Tubería p41 12.34 83.5 0.045 0.00 0.00 0.00
Tubería p44 47.09 107.3 0.0015 1.03 0.11 0.18
Tubería p45 48.11 107.3 0.0015 0.58 0.06 0.07
Tubería p46 48.10 107.3 0.0015 0.32 0.03 0.02
Tubería p47 48.10 107.3 0.0015 0.14 0.02 0.00
Tubería p48 70.04 158.1 0.0015 2.45 0.12 0.13
Tubería 3 169.70 158.1 0.0015 -2.50 0.13 0.14
Tubería 4 134.53 158.1 0.0015 -2.75 0.14 0.16
Tubería 5 49.42 107.3 0.0015 -0.37 0.04 0.03
Tubería 6 48.01 107.3 0.0015 0.26 0.03 0.01
Tubería 7 48.01 107.3 0.0015 0.12 0.01 0.00
Tubería 2 21.85 158.1 0.0015 3.58 0.18 0.25
Tubería 8 18.58 107.3 0.0015 0.72 0.08 0.10
Tubería 10 39.21 107.3 0.0015 -0.96 0.11 0.16
Tubería 11 10.44 83.5 0.0015 -5.27 0.96 10.67
Tubería 12 13.80 83.5 0.045 5.27 0.96 12.00
Se hace la observación que en la tubería 11, 12 y 41 es necesario cambiar los datos
a un diámetro de 4” (107.3 mm), debido a que las pérdidas rebasaban el máximo
permisible de 5.00 m/km.
99
La segunda simulación del modelo se realiza con el gasto máximo horario, para
revisar si el tamaño de los diámetros de la red y la capacidad de la bomba están
acordes al gasto suministrado de 11.44 Lps. Se vuelve a colocar en el modelo las
demandas en cada uno de los nodos de acuerdo al método descrito anteriormente.
Tabla 31. Demanda base en nodos Qmh (Diagnóstico actual de la red)
NODO TUBERIAS LONGITUD Qi
34 151.2 49.42 100.31 0.27
39 46.99 49.42 150.8 123.61 0.33
36 46.99 170.6 108.80 0.29
41 48.02 161.9 170.6 190.26 0.51
40 180.4 150.8 165.60 0.44
35 151.2 178.6 164.90 0.44
43 48.01 162.5 48.02 129.27 0.35
45 163.1 48.01 48.01 129.56 0.35
47 48.01 163.67 105.84 0.28
48 163.67 48.1 105.89 0.28
46 48.1 163.1 48.1 129.65 0.35
44 48.1 162.5 48.11 129.36 0.35
42 161.9 48.11 47.09 128.55 0.35
38 47.09 180.4 49.61 138.55 0.37
55 49.61 178.6 70.04 149.13 0.40
19 70.04 169.7 183 211.37 0.57
18 183 39.43 111.22 0.30
20 39.43 87.25 99.04 112.86 0.30
21 80.81 99.04 89.93 0.24
22 80.81 40.41 0.11
23 29.96 87.25 58.61 0.16
24 29.96 90.87 60.42 0.16
25 90.87 112.48 40.8 122.08 0.33
27 40.8 96.91 68.86 0.18
26 96.91 134.53 169.7 200.57 0.54
15 112.48 91.77 117.5 160.88 0.43
31 91.77 40.74 66.26 0.18
30 40.74 80.7 60.72 0.16
29 80.7 39.21 59.96 0.16
4' 0.00 0.00
100
54 73.33 39.21 56.27 0.15
52 0.00 0.00
2 0.00 0.00
1 73.33 21.85 117.5 106.34 0.29
17 21.85 18.58 134.53 87.48 0.23
49 111.37 18.58 61.33 74.44 132.86 0.36
50 111.37 55.69 0.15
2 74.44 41.68 58.06 0.16
3 41.68 31.8 36.74 0.10
4 31.8 87.34 59.57 0.16
6 87.34 24.7 48.98 80.51 0.22
7 24.7 22.51 23.61 0.06
8 19.23 22.51 20.87 0.06
11 31.02 19.23 25.13 0.07
13 21.22 31.02 26.12 0.07
12 61.33 21.22 41.28 0.11
51 48.98 24.49 0.07
TOTAL= 4258.38 11.44
Al hacer la simulación en Epanet con el gasto máximo horario, se pudo notar que la
bomba actual aún tiene la capacidad para proporcionar el gasto necesario para
satisfacer a la población. Cabe mencionar que se habrá de cambiar los tramos p41 y
11 a un diámetro de 6”, esto debido a las pérdidas en las tuberías que sobrepasaban
el nivel máximo de 5.00 m/km; en la Figura 32 se pueden observar las presiones en
cada uno de los nodos y en la Figura 33 las pérdidas en las tuberías.
101
Figura 35. Demanda base en nodos (Qmh)
102
Figura 36. Presiones en nodos (Qmh)
103
Figura 37. Pérdidas en tuberías de la red de agua potable (Qmh)
104
Cálculo del tanque de regulación
Se calculó la capacidad del tanque elevado para el pueblo mediante el método de
coeficiente de regulación para un tiempo de 18 hrs utilizando la curva de consumo
para comunidades pequeñas según López Alegría (Anexo 6). Cabe mencionar que
se utilizó el gasto medio en lugar del máximo horario debido a que este es el
necesario para satisfacer a las necesidades de la población en un día de consumo
promedio, obteniendo como resultado que la capacidad del tanque debe ser de 85.02
m³, capacidad comercial de 100 m³.
Con los datos obtenidos anteriormente se llegó a la conclusión de que la capacidad
actual del tanque de regulación que es de 37.68 m³ no es la suficiente para abastecer
a la población cuando el equipo de bombeo se encuentre apagado. Esto está
constatado mediante comentarios de los mismos habitantes de la localidad que
mencionaron que por la noche no cuentan con el servicio de agua potable ya que la
bomba se encuentra apagada reanudando su funcionamiento hasta las 4:00 am.
105
Se realizó una tercera simulación en Epanet, anexando a la red actual un
fraccionamiento nuevo ubicado hacia el lado este a la entrada del poblado del Júvani
con el fin de proponer un nuevo sistema si es que el número de habitantes siguiera
en crecimiento. Este nuevo sector cuenta con 216 lotes, considerando 5 habitantes
por lote, dando un total de 1080 habitantes. Para este diseño se utilizó el gasto
máximo horario de 7.72 Lps del nuevo sector, que fue calculado como sigue:
Gasto medio
Gasto máximo diario (CVD=1.4 según Tabla 4)
Gasto máximo horario (CVH=1.55 según Tabla 4)
Para colocar la demanda en cada uno de los nodos se utilizará el gasto por unidad
de longitud. Obteniendo como resultados la demanda base por nodo en la Tabla 26.
106
Tabla 32. Demanda base en nodos Qmh (sector nuevo)
NODO TUBERIAS LONGITUD Qi
51 5.454 2.73 0.01
62 28.84 95.74 5.454 65.02 0.36
63 28.84 95.74 23.97 74.28 0.41
64 23.97 32.66 28.32 0.15
74 32.66 209.35 66.66 154.34 0.84
68 66.66 153.55 5.923 113.07 0.62
75 5.923 47 60.74 56.83 0.31
66 95.74 28.84 102.96 47 137.27 0.75
79 95.74 28.84 102.96 113.77 0.62
70 102.96 28.84 65.90 0.36
67 28.84 102.96 47 89.40 0.49
71 47 42.22 41.98 65.60 0.36
72 60.74 42.22 59.54 81.25 0.44
76 41.98 59.54 66.28 83.90 0.46
77 66.28 153.55 39.35 129.59 0.71
78 39.35 27.09 33.22 0.18
TOTAL= 1412.69 7.72
Cabe mencionar que los datos obtenidos en la Tabla 31 de un gasto máximo horario
de 11.44 Lps, se anexaron a los ya calculados en la Tabla 32 de 7.72 Lps dando
como resultado un gasto máximo horario de 19.16 Lps. Estos datos se vaciaron en
cada uno de los nodos de la red de agua potable en Epanet.
107
Selección equipo de bombeo
Para el diseño de la red, se calculó una bomba debido a que se requiere una que
pueda proporcionar un gasto mínimo de 19.16 lps y la bomba actual no cuenta con
esta característica ya que esta solo puede proporcionar un gasto máximo de 12.61
lps. Los cálculos de la bomba se encuentran en el Anexo 8 y Sus características se
presentan en las Figuras 40 y 41.
Figura 38. Curva característica de la bomba propuesta
108
Figura 39. Datos de la bomba sumergible propuesta
109
Se hace la observación de que se optó por cambiar las tuberías p74, p40, p5, p6, p7,
p8, p9, p10 y 8 de un diámetro de 4” a uno de 6” y las tuberías p42 y p41 de un
diámetro de 6” a uno de 8”. Esto debido a que las pérdidas eran mayores a 5.00
m/km.
A partir de esto, se obtuvieron como resultados la información contenida en las
Tablas 33 y 34. En las figuras 42, 43 y 44 se pueden observar las presiones en los
nudos, las pérdidas y los diámetros en cada una de las tuberías.
Tabla 33. Datos en nodos de la red actual y sector nuevo
Descripción ID Elevación Demanda Altura Presión
m Lps m mca
Nodo n1 16.44 0.29 40.57 24.13
Nodo n2 16.79 0.16 40.42 23.63
Nodo n3 16.51 0.10 40.40 23.90
Nodo n4 16.61 0.16 40.38 23.77
Nodo n6 17.32 0.22 40.34 23.02
Nodo n7 17.52 0.06 40.36 22.84
Nodo n8 17.50 0.06 40.38 22.88
Nodo n11 17.45 0.07 40.39 22.94
Nodo n12 17.40 0.11 40.43 23.03
Nodo n13 17.57 0.07 40.41 22.84
Nodo n15 16.24 0.43 40.56 24.32
Nodo n17 16.73 0.23 40.50 23.77
Nodo n18 16.23 0.30 40.16 23.93
Nodo n19 16.49 0.57 40.07 23.58
Nodo n20 16.20 0.30 40.19 23.99
Nodo n21 15.17 0.24 40.18 25.01
Nodo n22 15.61 0.11 40.18 24.58
Nodo n23 16.46 0.16 40.28 23.81
Nodo n24 16.62 0.16 40.31 23.69
Nodo n25 16.45 0.33 40.42 23.97
Nodo n26 16.54 0.54 40.43 23.90
Nodo n27 16.69 0.18 40.43 23.74
Nodo n29 17.00 0.16 40.78 23.78
Nodo n30 17.13 0.16 40.69 23.56
Nodo n31 16.95 0.18 40.64 23.70
110
Nodo n34 16.44 0.27 39.94 23.50
Nodo n35 16.27 0.44 39.97 23.70
Nodo n36 15.75 0.29 39.92 24.17
Nodo n38 16.13 0.37 39.96 23.83
Nodo n39 15.73 0.33 39.93 24.20
Nodo n40 15.70 0.44 39.94 24.24
Nodo n41 15.72 0.51 39.91 24.19
Nodo n42 16.16 0.35 39.92 23.77
Nodo n43 15.98 0.35 39.91 23.93
Nodo n44 16.18 0.35 39.91 23.73
Nodo n45 16.02 0.35 39.91 23.89
Nodo n46 16.16 0.35 39.91 23.75
Nodo n47 15.96 0.28 39.91 23.95
Nodo n48 16.10 0.28 39.91 23.81
Nodo n49 16.82 0.36 40.47 23.65
Nodo n50 16.71 0.15 40.47 23.76
Nodo n51 16.94 0.08 40.29 23.36
Nodo n52 16.90 0.00 40.87 23.97
Nodo 4 16.83 0.00 40.85 24.02
Nodo n54 16.85 0.15 40.83 23.99
Nodo n55 16.33 0.40 40.03 23.70
Nodo n62 16.87 0.36 40.29 23.42
Nodo n63 16.57 0.41 40.22 23.65
Nodo n64 16.57 0.15 40.20 23.63
Nodo n65 16.73 0.65 40.16 23.43
Nodo n66 16.46 0.75 40.18 23.72
Nodo n67 16.46 0.49 40.17 23.71
Nodo n68 16.53 0.62 40.16 23.63
Nodo n70 16.73 0.36 40.17 23.44
Nodo n71 16.52 0.36 40.16 23.64
Nodo n72 16.52 0.44 40.16 23.64
Nodo n74 16.55 0.84 40.17 23.63
Nodo n75 16.54 0.31 40.16 23.63
Nodo n76 16.55 0.46 40.16 23.60
Nodo n77 16.63 0.71 40.16 23.53
Nodo n78 16.66 0.18 40.16 23.49
Nodo n79 16.67 0.62 40.19 23.51
Pozo r 1 -3.10 -3.10 0.00
Tanque 2 29.13 32.13 3.00
111
Tabla 34. Datos en tuberías de la red actual y sector nuevo
Descripción ID Longitud Diámetro Rugosidad Gasto Velocidad Pérdidas
m mm mm Lps m/s m/km
Tubería p1 21.85 158.10 0.0015 14.82 0.75 3.19
Tubería p2 41.68 107.30 0.0015 2.01 0.22 0.58
Tubería p3 31.80 107.30 0.0015 1.91 0.21 0.53
Tubería p4 87.34 107.30 0.0015 1.75 0.19 0.46
Tubería p5 24.70 158.10 0.0015 -6.26 0.32 0.68
Tubería p6 22.51 158.10 0.0015 6.32 0.32 0.70
Tubería p7 19.23 158.10 0.0015 6.38 0.33 0.71
Tubería p8 31.02 158.10 0.0015 6.45 0.33 0.72
Tubería p9 21.22 158.10 0.0015 6.52 0.33 0.74
Tubería p10 61.33 158.10 0.0015 6.63 0.34 0.76
Tubería p11 117.50 107.30 0.0015 0.77 0.08 0.11
Tubería p13 183.00 107.30 0.0015 1.80 0.20 0.49
Tubería p14 39.43 107.30 0.0015 -2.10 0.23 0.64
Tubería p15 99.04 107.30 0.0015 0.35 0.04 0.03
Tubería p16 80.81 107.30 0.0015 0.11 0.01 0.00
Tubería p17 87.25 107.30 0.0015 -2.75 0.30 1.03
Tubería p18 90.87 107.30 0.0015 -3.07 0.34 1.25
Tubería p19 112.48 107.30 0.0015 -2.97 0.33 1.19
Tubería p20 96.91 107.30 0.0015 0.61 0.07 0.07
Tubería p21 40.80 107.30 0.0015 0.43 0.05 0.04
Tubería p22 73.33 158.10 0.0015 -15.87 0.81 3.61
Tubería p23 80.70 107.30 0.0015 2.98 0.33 1.19
Tubería p24 40.74 107.30 0.0015 2.82 0.31 1.08
Tubería p25 91.77 107.30 0.0015 2.64 0.29 0.96
Tubería p26 29.96 107.30 0.0015 -2.91 0.32 1.14
Tubería p27 178.60 107.30 0.0015 -1.53 0.17 0.37
Tubería p28 151.20 107.30 0.0015 -1.09 0.12 0.20
Tubería p29 46.99 107.30 0.0015 -0.87 0.10 0.14
Tubería p30 180.40 107.30 0.0015 -0.82 0.09 0.12
Tubería p31 150.80 107.30 0.0015 -0.38 0.04 0.03
Tubería p32 161.90 107.30 0.0015 -0.59 0.06 0.07
Tubería p33 49.61 107.30 0.0015 3.43 0.38 1.52
Tubería p34 162.50 107.30 0.0015 -0.25 0.03 0.01
Tubería p35 163.10 107.30 0.0015 -0.06 0.01 0.00
Tubería p36 163.70 107.30 0.0015 -0.01 0.00 0.00
Tubería p37 48.02 107.30 0.0015 -0.65 0.07 0.08
Tubería p38 170.60 107.30 0.0015 0.58 0.06 0.07
112
Tubería p39 111.37 107.30 0.0015 0.15 0.02 0.00
Tubería p40 48.98 158.10 0.0015 7.79 0.40 1.01
Tubería p41 12.34 205.70 0.0450 -19.16 0.58 1.60
Tubería p42 10.44 205.70 0.0015 -19.16 0.58 1.43
Tubería p43 39.21 107.30 0.0015 3.14 0.35 1.28
Tubería p44 47.09 107.30 0.0015 2.24 0.25 0.72
Tubería p45 48.11 107.30 0.0015 1.31 0.14 0.28
Tubería p46 48.10 107.30 0.0015 0.71 0.08 0.10
Tubería p47 48.10 107.30 0.0015 0.29 0.03 0.02
Tubería p48 70.04 158.10 0.0015 5.36 0.27 0.53
Tubería p54 28.84 107.30 0.0015 4.53 0.50 2.45
Tubería p55 209.35 107.30 0.0015 0.66 0.07 0.08
Tubería p56 102.96 107.30 0.0015 0.79 0.09 0.12
Tubería p57 153.55 107.30 0.0015 0.54 0.06 0.06
Tubería p58 28.84 107.30 0.0015 0.61 0.07 0.07
Tubería p59 42.22 107.30 0.0015 0.10 0.01 0.00
Tubería p60 59.54 107.30 0.0015 0.35 0.04 0.03
Tubería p61 66.66 107.30 0.0015 0.83 0.09 0.13
Tubería p62 47.00 107.30 0.0015 0.91 0.10 0.15
Tubería p63 60.74 107.30 0.0015 -0.69 0.08 0.09
Tubería p64 41.98 107.30 0.0015 0.45 0.05 0.04
Tubería p65 39.35 107.30 0.0015 0.17 0.02 0.01
Tubería p66 66.28 107.30 0.0015 0.35 0.04 0.03
Tubería p67 47.00 107.30 0.0015 1.33 0.15 0.29
Tubería p68 28.84 107.30 0.0015 -1.23 0.14 0.25
Tubería p69 23.97 107.30 0.0015 2.47 0.27 0.84
Tubería p70 102.96 107.30 0.0015 -0.97 0.11 0.17
Tubería p71 95.74 107.30 0.0015 -2.82 0.31 1.08
Tubería p72 5.92 107.30 0.0015 0.33 0.04 0.03
Tubería p73 27.09 107.30 0.0015 0.01 0.00 0.00
Tubería p74 5.45 158.10 0.0015 7.71 0.39 0.99
Tubería p75 95.74 107.30 0.0015 -1.64 0.18 0.42
Tubería 2 13.80 107.30 0.0450 0.00 0.00 0.00
Tubería 3 169.70 107.30 0.0015 -4.13 0.46 2.13
Tubería 4 134.53 158.10 0.0015 -5.28 0.27 0.50
Tubería 5 49.42 107.30 0.0015 -0.82 0.09 0.12
Tubería 6 48.01 107.30 0.0015 0.55 0.06 0.06
Tubería 7 48.01 107.30 0.0015 0.27 0.03 0.01
Tubería 8 18.58 158.10 0.0015 9.31 0.47 1.39
Tubería 9 74.44 107.30 0.0015 2.17 0.24 0.67
Tubería 10 32.66 107.30 0.0015 2.32 0.26 0.76
113
Figura 40. Presiones en los nudos
114
Figura 41. Pérdidas en tuberías
115
Figura 42. Diámetros en las tuberías
116
Modelación en Epanet de la red de agua potable y la línea de conducción
propuesta
Como último escenario, se realizó la modelación en Epanet del poblado El Júvani
proponiendo una nueva fuente de abastecimiento para el sistema de agua potable,
esto debido a que el pozo que se utiliza actualmente no cumplirá con las
características necesarias. La nueva fuente de abastecimiento será un pozo ubicado
en la calle 9 y Base, este pertenece al Distrito de Riego No. 41 utilizando la misma
población total anterior de 2680 habitantes (435 pertenecientes al sector habitado,
1165 sector no habitado y 1080 al fraccionamiento nuevo). Se utilizó un gasto
máximo horario de 19.16 lps para su diseño.
Tabla 35. Datos en nodos de la red (propuesta pozo Distrito de Riego)
Descripción ID Cota Demanda Altura Presión
m Lps m m
Nodo n1 16.438 0.29 40.86 24.42
Nodo n2 16.792 0.16 40.95 24.15
Nodo n3 16.505 0.10 40.98 24.48
Nodo n4 16.614 0.16 41.01 24.39
Nodo n6 17.323 0.22 41.09 23.77
Nodo n7 17.517 0.06 41.06 23.55
Nodo n8 17.500 0.06 41.04 23.54
Nodo n11 17.451 0.07 41.02 23.57
Nodo n12 17.399 0.11 40.96 23.56
Nodo n13 17.573 0.07 40.98 23.41
Nodo n15 16.236 0.43 40.81 24.57
Nodo n17 16.733 0.23 40.86 24.13
Nodo n18 16.230 0.30 40.49 24.26
Nodo n19 16.486 0.57 40.41 23.92
Nodo n20 16.197 0.30 40.51 24.32
Nodo n21 15.171 0.24 40.51 25.34
Nodo n22 15.606 0.11 40.51 24.90
Nodo n23 16.464 0.16 40.60 24.13
Nodo n24 16.624 0.16 40.63 24.01
Nodo n25 16.452 0.33 40.74 24.28
Nodo n26 16.536 0.54 40.78 24.24
Nodo n27 16.688 0.18 40.75 24.06
117
Nodo n29 17.000 0.16 40.84 23.84
Nodo n30 17.127 0.16 40.83 23.70
Nodo n31 16.948 0.18 40.82 23.87
Nodo n34 16.439 0.27 40.28 23.84
Nodo n35 16.268 0.44 40.31 24.04
Nodo n36 15.753 0.29 40.27 24.51
Nodo n38 16.133 0.37 40.30 24.17
Nodo n39 15.730 0.33 40.27 24.54
Nodo n40 15.696 0.44 40.28 24.58
Nodo n41 15.719 0.51 40.25 24.54
Nodo n42 16.155 0.35 40.27 24.11
Nodo n43 15.983 0.35 40.25 24.27
Nodo n44 16.177 0.35 40.25 24.07
Nodo n45 16.020 0.35 40.25 24.23
Nodo n46 16.156 0.35 40.25 24.09
Nodo n47 15.960 0.28 40.25 24.29
Nodo n48 16.098 0.28 40.25 24.15
Nodo n49 16.824 0.36 40.89 24.07
Nodo n50 16.710 0.15 40.89 24.18
Nodo n51 16.937 0.08 41.19 24.25
Nodo n52 16.900 0.00 40.85 23.95
Nodo 4 16.830 0.00 40.85 24.02
Nodo n54 16.849 0.15 40.85 24.01
Nodo n55 16.333 0.40 40.37 24.04
Nodo n56 16.394 0.00 42.02 25.62
Nodo n57 16.300 0.00 42.03 25.73
Nodo n58 16.331 0.00 42.05 25.72
Nodo n60 16.492 0.00 42.15 25.66
Nodo n61 16.434 0.00 42.20 25.77
Nodo n62 16.869 0.36 41.19 24.32
Nodo n63 16.570 0.41 41.11 24.54
Nodo n64 16.570 0.15 41.09 24.52
Nodo n65 16.728 0.65 41.05 24.32
Nodo n66 16.456 0.75 41.08 24.62
Nodo n67 16.455 0.49 41.06 24.61
Nodo n68 16.534 0.62 41.06 24.53
Nodo n70 16.728 0.36 41.07 24.34
Nodo n71 16.516 0.36 41.06 24.54
Nodo n72 16.522 0.44 41.06 24.53
Nodo n74 16.548 0.84 41.07 24.52
Nodo n75 16.537 0.31 41.06 24.53
118
Nodo n76 16.553 0.46 41.05 24.50
Nodo n77 16.629 0.71 41.05 24.42
Nodo n78 16.661 0.18 41.05 24.39
Nodo n79 16.674 0.62 41.08 24.41
Pozo r 3 -1.766 -1.77 0.00
Tinaco 2 29.130 32.13 3.00
Tabla 36. Datos en tuberías (propuesta pozo Distrito de Riego)
Descripción ID Longitud Diámetro Rugosidad Gasto Velocidad Pérdidas
m mm mm Lps m/s m/km
Tubería p1 21.85 158.1 0.0015 -3.48 0.18 0.24
Tubería p2 41.68 107.3 0.0015 -2.43 0.27 0.82
Tubería p3 31.80 107.3 0.0015 -2.53 0.28 0.88
Tubería p4 87.34 107.3 0.0015 -2.69 0.30 0.98
Tubería p5 24.70 158.1 0.0015 8.46 0.43 1.17
Tubería p6 22.51 158.1 0.0015 -8.40 0.43 1.15
Tubería p7 19.23 158.1 0.0015 -8.34 0.42 1.14
Tubería p8 31.02 158.1 0.0015 -8.27 0.42 1.12
Tubería p9 21.22 158.1 0.0015 -8.20 0.42 1.10
Tubería p10 61.33 158.1 0.0015 -8.09 0.41 1.08
Tubería p11 117.50 107.3 0.0015 1.71 0.19 0.44
Tubería p13 183.00 107.3 0.0015 1.72 0.19 0.44
Tubería p14 39.43 107.3 0.0015 -2.02 0.22 0.59
Tubería p15 99.04 107.3 0.0015 0.35 0.04 0.03
Tubería p16 80.81 107.3 0.0015 0.11 0.01 0.00
Tubería p17 87.25 107.3 0.0015 -2.67 0.29 0.96
Tubería p18 90.87 107.3 0.0015 -2.99 0.33 1.17
Tubería p19 112.48 107.3 0.0015 -2.11 0.23 0.63
Tubería p20 96.91 107.3 0.0015 1.39 0.15 0.31
Tubería p21 40.80 107.3 0.0015 1.21 0.13 0.24
Tubería p22 73.33 158.1 0.0015 1.48 0.08 0.05
Tubería p23 80.70 107.3 0.0015 1.17 0.13 0.23
Tubería p24 40.74 107.3 0.0015 1.01 0.11 0.17
Tubería p25 91.77 107.3 0.0015 0.83 0.09 0.12
Tubería p26 29.96 107.3 0.0015 -2.83 0.31 1.06
Tubería p27 178.60 107.3 0.0015 -1.53 0.17 0.36
Tubería p28 151.20 107.3 0.0015 -1.09 0.12 0.20
Tubería p29 46.99 107.3 0.0015 -0.87 0.10 0.13
Tubería p30 180.40 107.3 0.0015 -0.82 0.09 0.12
Tubería p31 150.80 107.3 0.0015 -0.38 0.04 0.03
Tubería p32 161.90 107.3 0.0015 -0.59 0.06 0.07
119
Tubería p33 49.61 107.3 0.0015 3.43 0.38 1.50
Tubería p34 162.50 107.3 0.0015 -0.25 0.03 0.01
Tubería p35 163.10 107.3 0.0015 -0.06 0.01 0.00
Tubería p36 163.70 107.3 0.0015 -0.01 0.00 0.00
Tubería p37 48.02 107.3 0.0015 -0.65 0.07 0.08
Tubería p38 170.60 107.3 0.0015 0.58 0.06 0.07
Tubería p39 111.37 107.3 0.0015 0.15 0.02 0.00
Tubería p40 48.98 158.1 0.0015 -11.37 0.58 1.98
Tubería p41 12.34 107.3 0.045 0.00 0.00 0.00
Tubería p42 10.44 158.1 0.0015 0.00 0.00 0.00
Tubería p43 39.21 107.3 0.0015 1.33 0.15 0.28
Tubería p44 47.09 107.3 0.0015 2.24 0.25 0.71
Tubería p45 48.11 107.3 0.0015 1.31 0.14 0.28
Tubería p46 48.10 107.3 0.0015 0.71 0.08 0.10
Tubería p47 48.10 107.3 0.0015 0.29 0.03 0.02
Tubería p48 70.04 158.1 0.0015 5.36 0.27 0.52
Tubería p49 579.06 205.7 0.0015 -19.16 0.58 1.43
Tubería p50 11.42 205.7 0.0015 -19.16 0.58 1.43
Tubería p51 11.65 205.7 0.0015 -19.16 0.58 1.43
Tubería p52 70.95 205.7 0.0015 -19.16 0.58 1.43
Tubería p53 34.78 205.7 0.0015 -19.16 0.58 1.43
Tubería p54 28.84 107.3 0.0015 4.52 0.50 2.44
Tubería p55 209.35 107.3 0.0015 0.66 0.07 0.08
Tubería p56 102.96 107.3 0.0015 0.79 0.09 0.12
Tubería p57 153.55 107.3 0.0015 0.54 0.06 0.06
Tubería p58 28.84 107.3 0.0015 0.61 0.07 0.07
Tubería p59 42.22 107.3 0.0015 0.10 0.01 0.00
Tubería p60 59.54 107.3 0.0015 0.36 0.04 0.03
Tubería p61 66.66 107.3 0.0015 0.82 0.09 0.12
Tubería p62 47.00 107.3 0.0015 0.92 0.10 0.15
Tubería p63 60.74 107.3 0.0015 -0.69 0.08 0.09
Tubería p64 41.98 107.3 0.0015 0.45 0.05 0.04
Tubería p65 39.35 107.3 0.0015 0.17 0.02 0.01
Tubería p66 66.28 107.3 0.0015 0.35 0.04 0.03
Tubería p67 47.00 107.3 0.0015 1.34 0.15 0.29
Tubería p68 28.84 107.3 0.0015 -1.24 0.14 0.25
Tubería p69 23.97 107.3 0.0015 2.47 0.27 0.84
Tubería p70 102.96 107.3 0.0015 -0.97 0.11 0.17
Tubería p71 95.74 107.3 0.0015 -2.83 0.31 1.07
Tubería p72 5.92 107.3 0.0015 0.33 0.04 0.03
Tubería p73 27.09 107.3 0.0015 0.01 0.00 0.00
120
Tubería p74 5.45 158.1 0.0015 7.71 0.39 0.99
Tubería p75 95.74 107.3 0.0015 -1.64 0.18 0.41
Tubería 2 13.80 158.1 0.045 0.00 0.00 0.00
Tubería 3 169.70 107.3 0.0015 -4.21 0.47 2.16
Tubería 4 134.53 158.1 0.0015 -6.14 0.31 0.66
Tubería 5 49.42 107.3 0.0015 -0.82 0.09 0.12
Tubería 6 48.01 107.3 0.0015 0.55 0.06 0.06
Tubería 7 48.01 107.3 0.0015 0.27 0.03 0.01
Tubería 8 18.58 158.1 0.0015 -9.85 0.50 1.53
Tubería 9 74.44 107.3 0.0015 -2.27 0.25 0.72
Tubería 10 32.66 107.3 0.0015 2.32 0.26 0.75
121
Figura 43. Presiones en nodos (propuesta pozo Distrito de Riego)
122
Figura 44. Pérdidas en tuberías (propuesta pozo Distrito de Riego)
123
Figura 45. Diámetros en tuberías (propuesta con el pozo del distrito de riego.
124
4.2 Discusión
En las tablas anteriores se muestran datos importantes y útiles para hacer el
diagnóstico de la red. Estas tablas fueron obtenidas directamente del programa
Epanet, comparando cada uno de estos datos con las tablas del capítulo dos sobre
presiones mínimas y máximas. Se pudo constatar que la tubería que se encuentra
actualmente instalada, es de un diámetro muy grande para lo que realmente necesita
el pueblo. Además se pudo lograr la simulación de las pérdidas físicas en un sector
del pueblo, dando como resultado la disminución en las presiones en todo el sistema
de agua potable.
A partir de estos datos obtenidos, se optó por hacer una simulación adoptando un
sector futuro a poblar, para diagnosticar si el pozo actual serviría para abastecer a
este nuevo sector. A partir de los resultados obtenidos en Epanet, se determinó
cambiar ciertas tuberías a otro diámetro superior, debido a que las pérdidas
hidráulicas de energía son mayores a las permitidas por los lineamientos
establecidos por el Manual de Agua Potable y Alcantarillado de la Comisión Nacional
del Agua.
V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 Conclusiones y recomendaciones
Al finalizar el proyecto se pudo concluir con lo siguiente:
Faltan controles de válvulas compuertas para sectorizar en zonas la red del pueblo.
Así como también dentro del tren de descarga del pozo, es necesario instalar un
macromedidor para revisar el gasto y el volumen que está entregando la fuente de
abastecimiento.
Y se recomienda hacer instalaciones de micromedición en cada uno de los
domicilios, con eso se podrá controlar el sistema, para poder monitoreas, controlar y
tomar decisiones en lo concerniente al ahorro de energía, que dan como resultado el
control de los costos de operación para así realizar la planeación de la operación y
mantenimiento de la red.
126
Se ocupa la construcción de un tanque elevado de regularización de una capacidad
de 85 m3 de acuerdo a las horas del funcionamiento de bombeo.
Como recomendación es necesario rehabilitar la red en el sector nuevo del lado
oeste ya que las fugas se encuentran en diferentes líneas, por lo que se tienen
pérdidas en volumen de agua y de presiones en esa zona. Sobre todo cuando solo
está trabajando el tanque de regularización.
Si el Organismo Operador no cuenta con el capital necesario en este momento para
realizar la rehabilitación total de este sector oeste, se le recomienda sectorizar o
dejar sin funcionamiento esas líneas de agua potable, ya que no hay habitantes en
toda la zona. Se dejaría solo una línea en funcionamiento, de la calle Caléndula entre
Crisantemos y Espinoza donde se encuentran solo 2 viviendas.
Para el crecimiento de nuevos sectores es necesario cambiar una sola pequeña
parte de tubería principal por la calle Calzada Júvani entre Calzada del Río y Calle
los Geranios para poder dar servicio al nuevo sector y no tener problemas con las
pérdidas hidráulicas de esas tuberías.
Si en un futuro se siguen teniendo problemas grandes con el abatimiento del pozo
que actualmente se está explotando es necesario cambiar esta fuente a un nuevo
pozo. Se sugiere que se puede utilizar el pozo que se encuentra en la Calle Base y
Calle 9, el cual se encuentra en funcionamiento y pertenece al Distrito de Riego No.
041. Este pozo tiene un aforo de 87 Lps y un nivel dinámico 18.20 m de profundidad,
por lo que se presenta el proyecto en el Plano AP-03. Este pozo puede fácilmente
abastecer al poblado hoy en día y en su futuro crecimiento debido a que se requiere
un gasto máximo horario de 19.16 Lps, por lo que es necesario instalar una línea de
conducción al poblado de 8” de diámetro de 500 m de longitud aproximadamente.
BIBLIOGRAFÍA
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y vivienda. Recuperado de
www.inegi.org.mx/est/contenidos/Proyectos/ccpv/default.aspx a 5 de Octubre de
2013.
ANEXOS
ANEXO 1
Puntos Topográficos Puntos Topográficos
No. X Y Z No. X Y Z
1 587089.000 3044649.000 16.979 37 587224.800 3044819.990 16.660
2 587089.000 3044729.710 17.000 38 587237.440 3044807.610 16.670
3 587089.000 3044729.780 17.000 39 587237.310 3044781.250 16.640
4 587091.400 3044729.800 16.950 40 587193.630 3044850.530 16.570
5 587086.370 3044729.700 16.950 41 587237.550 3044751.310 16.580
6 587091.750 3044689.310 16.910 42 587193.600 3044810.430 16.550
7 587089.150 3044689.210 16.980 43 587238.080 3044715.320 16.610
8 587086.300 3044689.200 16.890 44 587193.800 3044772.390 16.570
9 587091.770 3044658.960 16.870 45 587238.140 3044683.830 16.600
10 587086.540 3044659.220 16.920 46 587194.070 3044727.690 16.550
11 587094.020 3044649.670 16.710 47 587238.270 3044652.050 16.630
12 587093.810 3044685.830 16.670 48 587194.220 3044689.590 16.550
13 587128.270 3044650.000 16.440 49 587278.420 3044652.610 16.670
14 587093.710 3044719.500 16.660 50 587194.440 3044652.570 16.540
15 587161.540 3044650.340 16.550 51 587278.270 3044677.780 16.620
16 587093.600 3044825.610 16.770 52 587159.940 3044650.340 16.490
17 587122.680 3044857.550 16.500 53 587277.790 3044729.560 16.650
18 587122.730 3044822.190 16.480 54 587277.450 3044769.700 16.720
19 587122.770 3044781.510 16.450 55 587301.480 3044744.970 16.720
20 587122.950 3044730.760 16.440 56 587095.090 3044695.320 16.580
21 587201.990 3044651.410 16.590 57 587301.940 3044708.960 16.630
22 587123.070 3044691.890 16.450 58 587094.740 3044735.170 16.650
23 587246.820 3044652.000 16.510 59 587302.460 3044676.690 16.640
24 587123.130 3044657.890 16.450 60 587094.060 3044776.170 16.690
25 587300.630 3044652.680 16.650 61 587302.730 3044653.270 16.670
26 587346.640 3044653.460 16.650 62 587094.630 3044821.090 16.690
27 587225.720 3044656.730 16.550 63 587366.550 3044646.950 16.450
28 587384.020 3044652.890 16.760 64 587095.810 3044861.510 16.740
29 587225.530 3044693.140 16.570 65 587390.320 3044645.710 16.820
30 587356.430 3044689.220 16.800 66 587095.470 3044896.750 17.190
31 587225.260 3044729.620 16.570 67 587300.230 3044646.310 16.470
32 587326.300 3044721.170 16.780 68 587234.780 3044645.160 16.520
33 587225.070 3044765.550 16.570 69 587151.770 3044643.720 16.370
34 587294.590 3044752.730 16.760 70 587098.070 3044644.350 16.390
35 587224.660 3044801.820 16.590 71 587087.420 3044961.100 17.440
36 587251.580 3044794.170 16.710 72 587085.780 3044949.220 17.540
Puntos Topográficos Puntos Topográficos
No. X Y Z No. X Y Z
73 587090.770 3044926.740 17.490 110 586912.340 3045040.700 16.780
74 587085.930 3044919.650 17.120 111 586887.590 3045032.190 16.750
75 587091.560 3044914.420 17.400 112 586887.060 3045044.270 16.730
76 587088.710 3044914.250 17.390 113 586867.150 3045032.110 16.670
77 587085.780 3044913.970 17.040 114 586854.030 3045048.180 16.720
78 587088.670 3044904.050 17.270 115 586928.610 3045062.230 16.400
79 587088.570 3044879.400 17.200 116 586870.610 3045068.470 16.290
80 587088.400 3044860.240 17.170 117 586834.610 3045069.800 16.440
81 587088.100 3044840.990 17.170 118 586799.430 3045073.170 16.370
82 587079.440 3044964.630 17.560 119 586745.620 3045078.190 16.380
83 587074.110 3044961.650 17.110 120 586701.820 3045083.930 16.340
84 587068.780 3044981.120 17.570 121 586664.060 3045088.660 16.350
85 587063.320 3044976.980 17.060 122 586959.330 3045178.990 16.340
86 587046.100 3045002.830 17.700 123 586967.130 3045099.190 16.690
87 587041.560 3044997.690 17.140 124 586956.080 3045129.820 16.550
88 587022.810 3045014.500 17.500 125 586965.300 3045130.370 16.500
89 586966.300 3045058.630 16.480 126 586956.270 3045180.640 16.340
90 587045.500 3044996.250 17.170 127 586959.840 3045147.130 16.480
91 587024.890 3045007.550 17.080 128 586962.300 3045099.850 16.580
92 587027.190 3045012.880 17.520 129 586970.380 3045067.980 16.440
93 587002.150 3045013.960 17.160 130 587005.810 3045063.010 16.490
94 587004.270 3045019.730 17.410 131 587040.390 3045063.170 16.840
95 586980.200 3045017.670 17.210 132 587080.480 3045064.620 16.820
96 586969.740 3045019.290 16.980 133 587040.000 3045051.720 16.530
97 586971.140 3045028.080 16.840 134 587039.620 3045054.720 16.910
98 586968.220 3044996.960 16.490 135 587036.770 3045051.760 16.920
99 586963.650 3044996.660 16.440 136 587042.620 3045051.720 16.900
100 586966.680 3044944.900 16.640 137 587047.410 3045059.780 16.890
101 586963.050 3044944.850 16.620 138 587058.440 3045055.820 17.020
102 586967.160 3044908.580 16.530 139 587059.610 3045053.660 16.900
103 586970.610 3045035.500 16.970 144 587075.270 3045074.840 16.950
104 586962.810 3045032.760 16.950 145 587080.540 3045074.910 16.870
105 586970.510 3045031.850 16.910 146 587078.090 3045091.260 17.040
106 586958.700 3045021.670 16.720 147 587075.260 3045091.130 17.130
107 586942.110 3045023.280 16.670 148 587080.540 3045091.200 17.020
108 586943.910 3045034.620 16.750 149 587098.690 3045074.900 17.120
109 586920.830 3045026.510 16.660 150 587075.060 3045066.380 16.970
Puntos Topográficos Puntos Topográficos
No. X Y Z No. X Y Z
151 587064.950 3045055.650 16.840 188 586799.990 3045235.620 16.590
152 587077.640 3045115.220 17.090 189 586787.080 3045244.940 16.570
153 587075.490 3045115.290 17.100 190 586770.560 3045248.720 16.630
154 587076.930 3045135.030 17.090 191 586754.500 3045251.790 16.720
155 587075.820 3045148.830 17.030 192 586739.280 3045258.110 16.550
156 587022.570 3045176.460 16.640 193 586738.750 3045257.240 16.570
157 587021.910 3045171.970 16.700 194 586722.330 3045268.360 16.470
158 587001.140 3045177.610 16.510 195 586705.850 3045279.970 16.230
159 587001.290 3045172.650 16.560 196 586690.900 3045290.200 16.170
160 586982.650 3045179.160 16.420 197 586678.960 3045299.020 16.210
161 586982.710 3045173.800 16.440 198 586672.790 3045302.950 16.190
162 586960.790 3045182.680 16.350 199 586657.950 3045313.970 16.070
163 586964.510 3045173.560 16.370 200 586641.670 3045324.960 15.800
164 586955.850 3045193.820 15.880 201 586624.100 3045336.860 15.750
165 586956.910 3045209.640 14.730 202 586606.210 3045348.070 15.210
166 586957.370 3045224.750 12.970 203 586600.000 3045352.410 15.040
167 586958.700 3045238.570 11.240 204 586668.681 3045292.860 16.290
168 586958.720 3045249.300 10.660 204 586679.279 3045292.381 16.290
169 586960.590 3045264.250 8.970 204 586672.790 3045292.670 16.090
170 586935.050 3045183.290 16.640 205 586667.809 3045273.964 16.320
171 586913.230 3045186.630 16.600 205 586678.437 3045273.486 16.320
172 586892.200 3045189.270 16.510 205 586670.280 3045273.850 16.220
173 586871.180 3045191.630 16.470 206 586668.260 3045253.840 16.190
174 586843.820 3045199.830 16.440 207 586666.650 3045231.410 16.310
175 586847.170 3045194.300 16.480 208 586665.970 3045206.710 16.310
176 586841.270 3045173.780 16.570 209 586665.710 3045183.170 16.240
177 586839.290 3045174.150 16.550 210 586665.320 3045157.940 16.200
178 586843.460 3045173.210 16.580 211 586664.370 3045130.300 16.230
179 586837.300 3045156.940 16.690 212 586663.940 3045106.600 16.190
180 586835.850 3045134.460 16.370 213 586664.170 3045088.480 16.450
181 586836.060 3045113.870 16.380 214 586580.650 3045353.590 15.270
182 586834.160 3045091.100 16.480 215 586566.840 3045354.730 15.570
183 586832.470 3045069.900 16.470 216 586549.630 3045355.480 15.610
184 586830.000 3045210.640 16.450 217 586530.710 3045354.990 15.650
185 586814.230 3045222.470 16.530 218 586506.890 3045355.040 15.520
186 586815.470 3045224.310 16.530 219 586522.360 3045345.460 15.920
187 586812.710 3045220.980 16.630 220 586515.970 3045351.220 15.920
Puntos Topográficos Puntos Topográficos
No. X Y Z No. X Y Z
221 586546.570 3045341.790 15.930 258 586574.020 3045257.540 16.050
222 586528.110 3045333.110 15.970 259 586586.180 3045244.750 16.120
223 586565.410 3045338.730 15.930 260 586598.810 3045227.440 16.140
224 586539.180 3045320.710 16.040 261 586581.520 3045224.760 16.100
225 586580.580 3045337.390 15.900 262 586565.050 3045220.580 16.100
226 586557.950 3045315.400 16.010 263 586563.320 3045208.690 16.050
227 586601.670 3045333.940 16.150 264 586548.330 3045222.000 16.040
228 586576.650 3045307.040 16.170 265 586551.980 3045200.460 16.040
229 586593.930 3045322.640 16.070 266 586536.220 3045221.020 16.070
230 586595.140 3045306.530 16.090 267 586559.230 3045186.770 16.060
231 586601.840 3045300.920 16.250 268 586523.010 3045220.120 16.070
232 586589.480 3045297.030 16.080 269 586571.610 3045185.550 16.070
233 586595.380 3045283.430 16.080 270 586500.180 3045219.920 16.070
234 586573.860 3045293.860 16.110 271 586487.510 3045220.610 16.080
235 586601.260 3045275.050 16.150 272 586561.820 3045170.490 15.970
236 586556.140 3045292.080 16.100 273 586473.850 3045230.960 16.020
237 586573.950 3045276.420 16.180 274 586539.200 3045173.130 15.990
238 586537.730 3045291.880 16.060 275 586460.150 3045231.550 15.930
239 586546.000 3045275.610 16.110 276 586443.780 3045213.700 15.980
240 586515.050 3045296.800 16.090 277 586446.970 3045209.750 15.890
241 586523.570 3045276.600 16.120 278 586452.280 3045200.270 15.930
242 586494.490 3045303.340 16.100 279 586480.550 3045202.040 16.010
243 586506.960 3045280.400 16.110 280 586499.300 3045191.160 16.020
244 586492.070 3045285.750 16.100 281 586514.830 3045176.590 16.040
245 586477.840 3045309.300 15.960 282 586528.500 3045158.540 15.930
246 586489.610 3045270.760 16.090 283 586514.460 3045159.010 15.900
247 586482.020 3045254.640 16.050 284 586526.420 3045141.750 15.910
248 586511.190 3045267.350 16.110 285 586481.680 3045147.840 15.870
249 586502.000 3045249.580 16.000 286 586524.720 3045129.660 15.920
250 586533.980 3045267.430 16.100 287 586476.740 3045133.250 15.830
251 586530.250 3045243.860 16.020 288 586522.670 3045110.880 15.900
252 586560.590 3045266.680 16.120 289 586473.220 3045123.160 15.870
253 586555.820 3045246.300 16.060 290 586465.940 3045102.790 15.840
254 586568.520 3045246.280 16.070 291 586496.440 3045080.820 16.130
255 586589.640 3045246.510 16.100 292 586515.500 3045083.890 16.180
256 586601.610 3045258.460 16.290 293 586522.330 3045084.580 16.170
257 586588.780 3045257.860 16.070 294 586534.590 3045090.890 15.950
Puntos Topográficos Puntos Topográficos
No. X Y Z No. X Y Z
295 586524.710 3045089.490 15.900 332 587086.330 3044362.020 16.460
296 587089.040 3044643.690 17.000 333 587091.570 3044362.180 16.460
297 587086.500 3044643.740 16.920 334 587092.790 3044362.150 16.180
298 587091.770 3044643.570 16.930 335 587088.690 3044330.100 16.520
299 587093.630 3044643.390 16.610 336 587085.980 3044330.110 16.490
300 587089.060 3044616.400 17.010 337 587091.450 3044330.080 16.450
301 587092.090 3044616.630 16.910 338 587092.770 3044330.140 16.110
302 587094.250 3044616.470 16.680 339 587088.430 3044297.370 16.470
303 587089.130 3044588.810 16.920 340 587085.030 3044297.390 16.410
304 587086.450 3044588.920 16.830 341 587091.420 3044297.590 16.410
305 587091.760 3044588.930 16.790 342 587092.520 3044297.550 16.170
306 587093.210 3044589.040 16.530 343 587088.860 3044266.500 16.500
307 587089.220 3044555.840 16.750 344 587098.020 3044279.550 16.290
308 587086.400 3044555.860 16.710 345 587098.890 3044281.040 16.300
309 587091.880 3044555.750 16.690 345 587100.757 3044283.027 16.300
310 587093.230 3044555.720 16.430 346 587098.850 3044266.650 16.530
311 587089.010 3044523.230 16.650 347 587109.400 3044274.180 16.450
312 587086.500 3044523.450 16.590 348 587109.140 3044278.070 16.180
313 587091.970 3044523.380 16.600 349 587109.620 3044266.900 16.540
314 587093.140 3044523.490 16.350 350 587143.670 3044275.070 16.470
315 587089.400 3044490.530 16.540 351 587144.080 3044267.660 16.580
316 587086.500 3044490.540 16.460 352 587143.610 3044277.760 16.210
317 587092.210 3044490.550 16.480 353 587175.590 3044275.290 16.540
318 587093.510 3044490.500 16.360 354 587175.580 3044279.550 16.030
319 587089.390 3044459.610 16.500 355 587175.840 3044268.190 16.610
320 587086.580 3044459.810 16.450 356 587190.300 3044275.530 16.540
321 587092.150 3044459.760 16.420 357 587190.060 3044279.800 16.150
322 587093.340 3044459.820 16.250 358 587190.640 3044268.280 16.640
323 587089.120 3044426.960 16.500 359 587202.810 3044275.650 16.550
324 587086.350 3044427.050 16.440 360 587201.970 3044280.460 16.210
325 587091.870 3044427.070 16.440 361 587202.500 3044251.940 16.760
326 587093.100 3044427.030 16.250 362 587191.250 3044251.790 16.730
327 587088.990 3044393.970 16.510 363 587200.190 3044231.130 16.450
328 587086.310 3044394.080 16.450 364 587193.330 3044230.890 16.460
329 587091.720 3044394.060 16.450 365 587196.660 3044230.740 16.530
330 587092.750 3044393.930 16.220 366 587169.820 3044232.290 16.170
331 587088.860 3044361.950 16.520 367 587086.380 3044666.330 16.890
Puntos Topográficos Puntos Topográficos
No. X Y Z No. X Y Z
368 587091.670 3044666.520 16.880 405 586962.800 3044987.340 16.470
369 587086.330 3044704.380 16.910 406 586969.640 3045012.450 16.550
370 587091.350 3044704.440 16.930 407 586962.490 3045012.410 16.680
371 587086.190 3044741.490 16.970 408 586962.420 3045019.800 16.780
372 587091.180 3044741.670 16.960 409 586963.070 3045032.790 16.830
373 587086.090 3044779.130 16.990 410 586963.220 3045036.420 16.880
374 587090.960 3044779.060 17.000 411 586651.550 3045093.560 16.180
375 587085.850 3044815.530 17.050 412 586628.450 3045096.390 16.070
376 587090.960 3044815.640 17.080 413 586609.930 3045098.300 16.250
377 587085.840 3044852.100 17.110 414 586598.670 3045099.540 16.030
378 587091.110 3044851.630 17.110 415 586515.030 3045076.690 16.900
379 587086.530 3044887.230 17.120 416 586463.090 3045083.000 15.760
380 587091.440 3044886.900 17.210 417 586511.880 3045089.070 15.800
381 587086.130 3044904.440 17.100 418 586442.990 3045085.370 15.710
382 587091.630 3044904.120 17.350 419 586508.020 3045097.690 15.780
383 587086.010 3044915.900 17.090 420 586464.290 3045115.340 15.730
384 587091.380 3044915.950 17.400 421 586481.780 3045098.930 15.750
385 587090.160 3044930.110 17.510 422 586443.170 3045116.820 15.700
386 587085.660 3044930.710 17.200 423 586464.980 3045093.790 15.730
387 587088.050 3044940.890 17.490 424 586426.710 3045123.980 15.700
388 586972.930 3044912.940 16.490 425 586424.890 3045139.870 15.650
389 586972.320 3044907.200 16.480 426 586466.450 3045118.700 15.760
390 587002.500 3044912.940 16.630 427 586435.500 3045159.310 15.670
391 587002.680 3044907.900 16.580 428 586434.540 3045170.180 15.830
392 587029.930 3044915.650 16.770 429 586484.190 3045124.630 15.700
393 587029.830 3044911.010 16.700 430 586419.370 3045167.340 15.680
394 587058.040 3044917.920 16.820 431 586412.250 3045164.520 15.630
395 587058.350 3044913.110 16.800 432 586478.970 3045151.930 15.770
396 587078.980 3044919.210 16.950 433 586440.230 3045175.180 15.730
397 587079.440 3044913.770 16.810 434 586434.860 3045180.930 15.890
398 587084.070 3044919.580 17.040 435 586500.090 3045160.850 15.840
399 587084.880 3044913.860 17.000 436 586440.950 3045189.460 15.720
400 587085.910 3044919.760 17.120 437 586456.540 3045202.740 15.820
401 587086.310 3044914.280 17.150 438 586442.830 3045231.950 15.720
402 586970.600 3044935.200 16.630 439 586433.950 3045246.600 16.020
403 586962.770 3044951.950 16.700 440 586524.060 3045162.410 15.810
404 586969.950 3044970.820 16.520 441 586471.400 3045211.840 15.810
Puntos Topográficos Puntos Topográficos
No. X Y Z No. X Y Z
442 586508.940 3045179.230 15.850 479 586313.554 3045158.037 15.682
443 586540.100 3045160.430 15.830 480 586289.668 3045156.735 15.661
444 586473.190 3045147.180 15.740 481 586302.696 3045076.017 15.600
445 586566.790 3045153.230 15.840 483 586377.516 3045069.255 15.700
446 586434.550 3045144.310 15.690 484 586339.879 3045062.602 15.660
447 586581.580 3045160.410 15.830 485 586313.251 3045054.670 15.610
448 586395.550 3045133.600 15.620 486 586273.309 3045055.694 15.700
449 586372.110 3045135.350 15.640 487 586339.457 3045109.102 15.595
450 586358.810 3045142.000 15.600 488 586309.371 3045097.697 15.584
451 586600.970 3045164.770 16.180 489 586282.138 3045091.476 15.569
452 586348.360 3045127.280 15.610 490 586404.297 3045112.472 15.690
453 586334.510 3045130.430 15.600 491 586371.877 3045112.990 15.674
454 586563.920 3045144.490 15.760 492 586462.727 3045306.969 15.994
455 586319.700 3045124.450 15.570 493 586465.617 3045278.086 16.015
456 586304.680 3045128.780 15.590 494 586446.963 3045257.605 16.005
457 586267.390 3045138.490 15.800 495 586435.665 3045282.024 16.030
458 586277.230 3045115.540 15.570 496 586436.716 3045305.919 15.942
459 586267.710 3045106.480 15.860 497 586430.936 3045315.897 15.958
460 586269.610 3045106.330 15.670 498 586502.737 3045338.549 15.980
461 586269.490 3045031.880 16.670 499 586500.368 3045324.607 15.960
462 586271.020 3045027.490 16.700 500 586516.161 3045315.136 16.025
463 586312.670 3045037.440 16.660 501 586597.480 3045138.130 16.152
464 586380.640 3045052.140 16.620 502 586582.365 3045122.230 16.172
465 586416.290 3045066.690 16.320 503 586563.273 3045097.584 15.980
466 586418.410 3045060.040 16.600 504 586556.644 3045126.470 16.010
467 586442.290 3045071.540 16.660 505 587057.110 3045160.101 16.940
468 586464.640 3045075.110 16.570 506 587038.399 3045171.371 16.849
469 586466.220 3045068.330 16.610 507 586509.642 3045366.259 15.500
470 586491.370 3045079.010 16.670 508 586530.772 3045367.057 15.670
471 586492.980 3045072.500 16.740 509 586550.034 3045367.130 15.630
472 586340.914 3045159.773 15.640 510 586567.316 3045366.260 15.590
473 586370.879 3045160.641 15.610 511 586581.185 3045364.953 15.290
474 586268.388 3045074.281 15.710 512 586603.077 3045359.924 15.060
475 586268.388 3045156.735 15.752 513 586611.328 3045355.599 15.230
476 586399.976 3045162.377 15.670 514 586628.233 3045343.757 15.770
477 586371.748 3045089.470 15.750 515 586645.754 3045332.506 15.820
478 586335.702 3045083.394 15.680 516 586663.137 3045322.864 16.090
Puntos Topográficos Puntos Topográficos
No. X Y Z No. X Y Z
517 586677.874 3045314.696 16.210 554 586953.905 3045174.007 16.570
518 586695.776 3045303.768 16.190 555 586842.060 3045156.607 16.790
519 586712.675 3045290.950 16.250 556 586840.911 3045134.657 16.570
520 586729.168 3045280.284 16.490 557 586832.297 3045115.224 16.580
521 586744.136 3045268.322 16.570 558 586839.827 3045113.923 16.580
522 586756.221 3045262.349 16.740 559 586838.631 3045091.065 16.680
523 586773.842 3045260.209 16.650 560 586830.385 3045091.453 16.680
524 586791.484 3045250.721 16.590 561 586677.582 3045254.302 16.290
525 586803.027 3045240.262 16.610 562 586676.594 3045232.144 16.510
526 586798.133 3045233.884 16.690 563 586675.499 3045207.572 16.510
527 586818.804 3045228.169 16.550 564 586674.419 3045183.342 16.440
528 586835.339 3045217.746 16.470 565 586673.297 3045158.165 16.400
529 586851.906 3045206.069 16.460 566 586672.075 3045130.755 16.530
530 586873.027 3045200.979 16.490 567 586670.959 3045105.713 16.290
531 586893.483 3045198.015 16.510 568 586660.075 3045106.385 16.290
532 586914.592 3045194.957 16.620 569 586661.237 3045131.560 16.530
533 586937.402 3045191.653 16.650 570 586662.563 3045160.288 16.400
534 586983.860 3045183.626 16.440 571 586663.637 3045183.568 16.440
535 587002.582 3045182.207 16.530 572 586535.013 3045079.708 15.950
536 587020.742 3045166.279 16.720 573 586565.248 3045084.184 15.980
537 587037.790 3045163.528 16.860 574 586598.468 3045086.049 16.230
538 587039.298 3045175.938 16.860 575 586628.702 3045084.557 16.270
539 587061.974 3045166.370 17.020 576 586652.778 3045080.827 16.550
540 587070.998 3045144.801 17.200 577 586667.335 3045078.589 16.550
541 587054.200 3045157.221 17.000 578 586702.609 3045074.486 16.540
542 587082.534 3045135.291 17.200 579 586745.534 3045069.637 16.380
543 587085.287 3045115.366 17.200 580 586798.431 3045063.089 16.570
544 587085.287 3045091.332 17.120 581 586833.145 3045056.375 16.640
545 587085.287 3045075.019 16.900 582 586962.156 3044970.465 16.530
546 587085.287 3045064.139 17.000 583 586971.066 3044988.592 16.670
547 587061.064 3045066.465 17.000 584 586972.395 3044953.994 16.900
548 587042.081 3045068.182 17.000 585 586962.878 3044934.024 16.530
549 587007.136 3045067.828 16.700 586 587080.547 3044939.667 17.590
550 586970.091 3045071.178 16.600 587 587078.357 3044947.387 17.640
551 586955.370 3045099.576 16.780 588 586603.568 3045192.925 16.270
552 586954.447 3045146.494 16.680 589 586604.390 3045227.589 16.340
553 586967.412 3045147.222 16.680 590 586955.903 3045072.501 16.600
Puntos Topográficos
No. X Y Z
591 587024.933 3045059.654 17.000
592 587025.935 3045069.642 17.000
593 586432.413 3045214.795 16.020
594 587095.800 3044588.765 16.430
595 587096.590 3044555.616 16.230
596 587096.368 3044523.162 16.250
597 587096.470 3044490.083 16.260
598 587096.026 3044459.725 16.150
599 587095.870 3044426.919 16.250
600 587095.392 3044393.949 16.120
601 587095.039 3044361.978 16.080
602 587095.832 3044330.101 16.210
603 587095.802 3044297.467 16.270
ANEXO 2
DIÁMETRO TUBERÍAS DE PVC
ANEXO 3
CÁLCULO DE LA ALTURA DE BOMBEO (BOMBA ACTUAL)
Aplicando la ecuación de la energía
En el manómetro a la salida del tren de
descarga.
Cálculo pérdidas por fricción
Cálculo pérdidas por accesorios
Resultado
K v. compuerta 0.25
K v. check 2.5
K codo 0.75
K v. pie 1.75
Total 5.25
ANEXO 4
CURVA CARACTERÍSTICA DE LA BOMBA ACTUAL
Curva de la marca de la bomba, que mas se aproxima al funcionamiento que se
encuentra en operación.
ANEXO 5
CARACTERÍSTICAS DE LA BOMBA ACTUAL
ANEXO 6
CÁLCULO DEL TANQUE DE REGULACIÓN
TIEMPO DE BOMBEO 18 HORAS Obra de Regulación
Hora Entrada Salida Diferencia Diferencia
Acumulada Q Bombeo Q Bombeo (Ent-Sal) 0-1 0.000 45.00 -45.00 -45.00
1-2 0.000 45.00 -45.00 -90.00
2-3 0.000 45.00 -45.00 -135.00
3-4 0.000 45.00 -45.00 -180.00
4-5 133.333 45.00 88.33 -91.67
5-6 133.333 60.00 73.33 -18.33
6-7 133.333 90.00 43.33 25.00
7-8 133.333 135.00 -1.67 23.33
8-9 133.333 150.00 -16.67 6.67
9-10 133.333 150.00 -16.67 -10.00
10-11 133.333 150.00 -16.67 -26.67
11-12 133.333 140.00 -6.67 -33.33
12-13 133.333 120.00 13.33 -20.00
13-14 133.333 140.00 -6.67 -26.67
14-15 133.333 140.00 -6.67 -33.33
15-16 133.333 130.00 3.33 -30.00
16-17 133.333 130.00 3.33 -26.67
17-18 133.333 120.00 13.33 -13.33
18-19 133.333 100.00 33.33 20.00
19-20 133.333 100.00 33.33 53.33
20-21 133.333 90.00 43.33 96.67
21-22 133.333 90.00 43.33 140.00
22-23 0.000 80.00 -80.00 60.00
23-24 0.000 60.00 -60.00 0.00
Suma 2400 2400.00
Valor maximo (+) 140.00
Valor minimo (-) -180.00
ct = 320.0
R= 11.52
Qmaxdiario = 7.38 Capacidad = 85.02 m³
De la diferencia acumulada se toma el valor máximo y el valor mínimo para obtener
la suma absoluta de ambos.
Se calcula el coeficiente de regulación R
El coeficiente de regularización se multiplicará por el gasto medio para obtener la
capacidad del tanque.
ANEXO 7
REVISIÓN DEL CÁLCULO DE LA ALTURA DEL NUEVO TANQUE DE
REGULARIZACIÓN
Aplicando la ecuación de la energía
Para el cálculo se toma el punto más alejado al tinaco, queriendo obtener una
presión mínima en ese punto de 10 mca. La pérdida máxima para cada tramo de
tubería que es de 5 metros por cada mil.
Longitud total de tramos hasta el punto más alejado = 643.084 m
Se dejará a la misma altura de elevación que el tanque actual de 13.80 metros.
ANEXO 8
CÁLCULO DE LA ALTURA DE BOMBEO TANQUE NUEVO (POB = 2680 HAB.)
Aplicando la ecuación de la energía
Para el cálculo se toma la pérdida máxima para cada tramo de tubería que es de 5
metros por cada mil.
Para un gasto de 19.16 Lps (304 GPM) se necesita una altura de bombeo de 40
metros (132 Ft).
ANEXO 9
CÁLCULO DE LA ALTURA DE BOMBEO POZO DISTRITO DE RIEGO NO. 041
Aplicando la ecuación de la energía
Para el cálculo se toma la pérdida máxima para cada tramo de tubería que es de 5
metros por cada mil.
Longitud total del pozo hasta el tanque = 1061.05 m
ANEXO 10
DIMENSIONAMIENTO DE ZANJAS Y PLANTILLAS PARA TUBERÍAS DE AGUA
POTABLE Y ALCANTARILLADO SANITARIO
Fuente: Manual OOMAPASC (2011).
ANEXO 11
UBICACIÓN DE LAS TUBERÍAS DE AGUA POTABLE
Fuente: Manual OOMAPASC (2011).
ANEXO 12
DIMENSIÓN DE LOS ATRAQUES DE CONCRETO PARA LAS PIEZAS
ESPECIALES DE Fo. Fo.
Fuente: Manual OOMAPASC (2011).
ANEXO 13
SIMBOLOGÍA DE LAS PIEZAS ESPECIALES DE Fo. Fo.
Fuente: Manual OOMAPASC (2011).
ANEXO 14
SIMBOLOGÍA DE LAS PIEZAS ESPECIALES DE
PVC
Fuente: Manual OOMAPASC (2011).
ANEXO 15
TOMA DOMICILIARIA PARA ZONA RURAL
Fuente: Manual OOMAPASC (2011).
ANEXO 16
SIGNOS CONVENCIONALES PARA PROYECTOS DE AGUA POTABLE
Fuente: Manual OOMAPASC (2011).
ANEXO 17
ZANJA TIPO PARA INSTALACIÓN DE TUBERÍA ENTERRADA DE AGUA
POTABLE Y ALCANTARILLADO SANITARIO
Fuente: Manual OOMAPASC (2011).
B
C
A
N
A
L
P
O
R
F
IR
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ÍA
Z
C
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RAMÍREZ
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/
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/
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/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
X X X X X
/ / / / /
M
250
162 (60")
210
122 (48")
190
107 (42")
15170
91 (36")
15150
76 (30")
15130
61 (24")
15115
50 (20")
110
45 (18")
95
40 (16")
90
35 (14")
85
30 (12")
80
25 (10")
75
20 (8")
70
15 (6")
60
10 (4")
60
7.5 (3")
PLANTILLA (CM)
ESPESOR DE
ANCHO (CM)
NOMINAL
DIAMETRO
PARA TUBERIAS DE AGUA POTABLE
DIMENSIONES DE ZANJA Y PLANTILLA
10
10
10
10
10
10
10
10
10
20
23
20
ITSONEducar paraTrascender
B
P
O
B
L
A
C
I
Ó
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A
F
U
T
U
R
O
C
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CALLE LOS GIRASOLES
C
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CALLE LOS ROSALES
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D
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DONACIÓN
M7
M8
M9
M3
M5
AR
EA
VE
RD
E
AR
EA
VE
RD
E
CALLE LOS GERANEOS
AREA
VERDE
AR
EA
VE
RD
E
M4
M2
AR
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VE
RD
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RAMÍREZ
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XX
X X X X X
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
XX
X X X X X
/ / / / /
M
250
162 (60")
210
122 (48")
190
107 (42")
15170
91 (36")
15150
76 (30")
15130
61 (24")
15115
50 (20")
110
45 (18")
95
40 (16")
90
35 (14")
85
30 (12")
80
25 (10")
75
20 (8")
70
15 (6")
60
10 (4")
60
7.5 (3")
PLANTILLA (CM)
ESPESOR DE
ANCHO (CM)
NOMINAL
DIAMETRO
PARA TUBERIAS DE AGUA POTABLE
DIMENSIONES DE ZANJA Y PLANTILLA
10
10
10
10
10
10
10
10
10
20
23
20
ITSONEducar paraTrascender
CONTINUACIÓN
RED DE AGUA POTABLE
B
P
R
O
Y
E
C
T
O
A
F
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T
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S
CALLE LOS GIRASOLES
C
A
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O
S
R
O
S
A
L
E
S
CALLE LOS ROSALES
AR
EA
CO
ME
RC
IA
L
AR
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VE
RD
E
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EA
CO
ME
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IA
L
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D
E
DONACIÓN
M7
M8
M3
M5
AR
EA
VE
RD
E
AR
EA
VE
RD
E
CALLE LOS GERANEOS
AREA
VERDE
AR
EA
VE
RD
E
M4
M2
AR
EA
VE
RD
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C
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P
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RAMÍREZ
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/
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/
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/
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/
/
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/
/
X X X X X
/ / / / /
M
250
162 (60")
210
122 (48")
190
107 (42")
15170
91 (36")
15150
76 (30")
15130
61 (24")
15115
50 (20")
110
45 (18")
95
40 (16")
90
35 (14")
85
30 (12")
80
25 (10")
75
20 (8")
70
15 (6")
60
10 (4")
60
7.5 (3")
PLANTILLA (CM)
ESPESOR DE
ANCHO (CM)
NOMINAL
DIAMETRO
PARA TUBERIAS DE AGUA POTABLE
DIMENSIONES DE ZANJA Y PLANTILLA
10
10
10
10
10
10
10
10
10
20
23
20
ITSONEducar paraTrascender
