Diseño y evaluacion de proyectos de agua potable

Introducción

El presente informe tiene por objetivo proyectar trazo
de red de distribución de agua potable, así como
ubicar el tanque de almacenamiento basado en los datos
aquí obtenidos para un área residencial conformada
por 906 habitantes ubicada en la Paz Carazo con 151 estructuras
habitacionales.

Para tal efecto se ha propuesto un sistema de red
rectangular que proporcione la entrega efectiva de agua potable
para consumo completo del vital líquido en cada una de las
viviendas propuesta.

El estudio comprendió una serie de trabajo en el
terreno, consulta con autoridades municipales, líderes
comunales y barrio, así como investigaciones en oficina,
consulta de informes técnicos, monografías, y
otros.

El trabajo se realizó en el área de
diseño y evaluación de proyectos de agua potable y
saneamiento que se desarrolla en la Universidad Nacional de
Ingeniería (UNI-IES, sede Managua), en que participaron 03
especialistas en la materia.

Con los resultados de este estudio se contribuirá
con la ordenanza territorial, planificación física
y constructiva en la zona de interés. Asimismo, se
está cumpliendo con la normativa técnica
establecida por el Instituto Nicaragüense de Acueductos y
Alcantarillados (INAA), órgano rector en temas de agua a
nivel nacional. Por último se generará
conocimientos actualizados provechosos por académicos e
investigadores de universidades, instituto politécnicos,
entre otros

El sitio con forma cuadriforme, seleccionado por la
disponibilidad de datos técnicos, es un área de
fácil acceso, zona de interés comercial e
industrial, con amplio desarrollo geográfico.

A lo largo de las páginas siguientes, que
constituyen el punto de partida de informe, tratarán de
sintetizarse los aspectos básicos que han fundamentado el
trabajo a lo largo de las diferentes fases que ha atravesado, y
que han dado lugar a su definitiva organización formal.
Los contenidos irán ganando en especificidad y
concreción a lo largo del texto, siempre orientado a
alcanzar el objetivo aquí propuesto.

Criterios de
diseños utilizados

A continuación se definen las variables
hidráulicas empleadas, indicadas en el presente trabajo
desarrollado:

• CPDT (Consumo Promedio Día
  Total)

Definiéndose la
Dotación como la cantidad de agua que consumen la
persona en unidades de litros por cada día;
Dotación = Litros/persona-Día

• (Consumo Máximo Hora
  (CMH)

CMH = CPD x FMH, siendo FMH = 2,5
(Fuera de Managua); y FMH = 1,5 (En Managua)

• Consumo Máximo Día
  (CMD)

CMD = CPD x FMD, siendo FMD = 1,5
(Fuera de Managua); y FMD = 1,3 (En Managua)

• Caudal Contra Incendio (Qci)

Es el Caudal que se aporta para apagar un incendio de
duración máxima de 02 horas empleando en promedio
5l/s de agua procedente de 02 hidrantes.

Resultados

• Criterios de diseños desarrollados para la
  red de distribución

En la Tabla No 1, se indican 06 variables
hidráulicas en que se destacan mayores repuntes para el
Nodo 03 con 29 viviendas, representando el 19% del total, seguido
de los Nodos 4 y 2 con 26 y 21 viviendas constituyendo 17 y 14 %
respectivamente para los cuales se han determinado CPDT (Consumo
Promedio Día Total) de 0,36; 0,33; y 0,26, siendo los
valores del (Consumo Máximo Hora (CMH) de 0,91; 0,82; y
0,66; y su Consumo Máximo Día (CMD) de 0,55; 0,49,
y 0,40 para estos tres nodos principales por cantidad de vivienda
que agrupan y su proximidad a los mismos.

Sugiriendo un mejor trabajo de construcción de
obra civil de abastecimiento de agua potable sobre todo en estos
sitios donde se presentan valores importantes en la
medición.

Cabe mencionar, que el Caudal Contra Incendio se ha
estimado en 09 l/s siendo próximo al Nodo 11, en donde se
ha proyectado la ubicación de 01 hidrante para la
prevención de escenarios de desastres a causa de
incendios.

CÁLCULOS HIDRÁULICOS
LOCALES

Tabla No. 1. Criterios de diseños usados
para la proyección y ubicación de trazo de red de
distribución de agua potable en el territorio. En el
cuadro, se resalta en color amarrillo la ubicación del
hidrante en el Nodo No. 11 para 9 litros/segundos de agua
empleada en caso de escenarios de incendio.

• Criterios de diseños desarrollados para el
  tanque de almacenamiento

En Tabla No 2, se presentan resultados de variables
geométricas y volumétricas medidas para el
diseño del tanque de almacenamiento que dará
suministro de agua potable a 906 habitantes del territorio en 151
viviendas de la zona urbanizada, estimándose volumen total
de 130,47 m3/d repartido en 03 destinos, uno para efecto de
compensación, otro emergencia y el último para
escenario de incendio. Es preciso mencionar que la altura y el
diámetro del tanque son iguales en vista a que obedecen
razones geométricas indicadas en la ecuación
siguiente,

Sugiriendo una mejor entrega del agua potable a los
habitantes del lugar en tiempo y forma

CÀLCULOS DE LAS DIMENSIONES Y
VOLUMEN DE

TANQUE DE
ALMACENAMIENTO

Tabla No 2. Criterios de
diseños para cálculo geométrico de tanque
de almacenamiento proyectado en la zona.

• Plano de Red de Distribución
  Propuesto

En la Ilustración No 1, se muestra en vista de
planta, la ubicación en el terreno de la red de
distribución de agua, así como, el sistema de
acople, los puntos nodales, ubicación de tanque de
almacenamiento, y un hidrante, para el suministro del vital
liquido a la cantidad de personas distribuida en 151 viviendas,
las cuales son abastecidas por 15 nodos; siendo el Nodo 100 el
punto acople del sistema de esta red de distribución. En
color azul se indican la red de distribución con forma
irregular; y otros elementos de interés que se resaltan en
el plano.

DISEÑO DE RED DE
DISTRIBUCIÓN.

Ilustración No. 1. Plano de sistema de
abastecimiento de agua, y elementos conexos que componen la red,
entre estos, punto de acople; nodos; tanque de almacenamiento; 01
hidrante contra incendio; la red de distribución, cantidad
de lotes beneficiados por el sistema de abastecimiento de
agua.

Ilustración No. 2. Esquema de la red aplicando
EPANET versión 2 Esp. Obsérvese en el
gráfico la relación de la altura versus la
velocidad, así como la orientación y
dirección del flujo en cada uno de los nodos indicados,
iniciando el sistema en el punto de acople No. 100.

Conclusiones

• De los cálculos realizados, se obtuvieron
  para un total de 151 viviendas en donde se ubicaron 906
  habitantes en un área del municipio de la Paz Carazo,
  quienes contarán con una red de distribución de
  agua potable para garantizar el consumo efectivo del vital
  líquido y su disponibilidad por tiempo completo,
  así mismo, asegurar el desarrollo de un ambiente
  sanitario adecuado para sus ocupantes. Para ello se logro
  determinar los datos siguientes para en tres puntos
  principales de la red de distribución propuesta que
  serán utilizados por constructores y urbanizadores en
  la ejecución de trabajo de
  ingeniería:

• CPDT (Consumo Promedio Día Total) de
  0,36 l/s; 0,33 l/s; y 0,26 l/s;

• CMH (Consumo Máximo Hora) de 0,91 l/s;
  0,82 l/s; y 0,66 l/s; y

• CMD (Consumo Máximo Día) de
  0,55 l/s; 0,49 l/s, y 0,40 l/s

• Se proyecto y ubico en el terreno red de
  distribución con una configuración irregular
  que suministrará agua potable en cada vivienda dentro
  de un área urbanizada de 200 m2.

• De los resultados obtenidos, particularmente, en el
  tanque de almacenamiento se lograron determinar las
  dimensiones y volúmenes de este, siendo de utilidad al
  momento de diseñar y construir la red de
  distribución, calculándose volumen de
  compensación en 41,04 m3/d; un volumen de emergencia
  de 24,63m3/d; y finalmente, un caudal contra incendio de
  64,80m3/d, totalizando 130,47m3/d con altura y
  diámetro estimada en el tanque en 5,50
  metros.

• De las ilustraciones No. 1 y No. 2, se muestra un
  sistema cerrado de la red de distribución, en donde se
  indican condiciones de diseños del sistema entre 20 y
  80 metros de alturas, con velocidades del orden de los 0.10
  hasta 2.0 metros/segundos. Sugiriendo la entrega efectiva del
  agua en cada nodo propuesto para los 151 lotes que conforman
  el área del estudio.

Recomendaciones

• Considerar los resultados obtenidos en el presente
  estudio dentro del diseño de construcción de la
  red de distribución que realicen los constructores y
  urbanizadores en el área propuesta para el
  abastecimiento de agua potable a 906 habitantes del lugar en
  tiempo y forma, con agua disponibilidad completa del vital
  líquido.

• Tomar en cuenta los actuales criterios de
  diseños en este trabajo y corroborarlo con las normas
  técnicas propuestas a la fecha por el Instituto
  Nicaragüense de Acueductos y Alcantarillados (INAA)
  sobre la construcción de estructuras habitacionales
  con características y mediciones ajustadas a la red de
  distribución proyectada. De ello depende el garantizar
  el suministro y consumo de agua potable en forma efectiva;
  así como contribuir al desarrollo de actividades
  humanas de primer orden en el área.

• Situar en forma adecuada el tanque de almacenamiento
  sin afectar la disponibilidad de agua potable en sitios
  puntuales del área urbanizada.

• Dar seguimiento y monitoreo a los trabajos de
  ingeniería que se realicen; así como
  desarrollar ensayos de campo para evaluar la calidad
  química del agua a consumir. De esta manera se evitan
  inconveniente relacionados con salud pública y
  problemas sanitarios que se generen de la falta de sistema de
  alcantarillado, o sobresaturación de los
  mismos.

• Control y seguimiento minucioso de cada una de las
  variables hidráulicas diseñadas aquí
  propuestas para un mejor funcionamiento y desarrollo de la
  red de distribución, entre esta la altura y
  velocidades de los flujos de agua; orientación y
  dirección del agua; características del sistema
  de tuberías; condiciones del terreno, y
  otros.

Autor:

Tupak Ernesto Obando
Rivera

Miguel Ernesto Mayorga
Noguera

Emilio Ulises Silva
Zamora

UNIVERSIDAD NACIONAL DE
INGENIERÌA

Recinto Universitario Simón
Bolívar

PROGRAMA DE ADMINISTRACIÒN DE
UNIDADES DE SERVICIOS (UNI-PAUS)

(MANAGUA-NICARAGUA)

Managua, Febrero 2012