Proyecto de Ingeniería Sanitaria

1. Figura 1: Ubicación de la localidad de yaguarú. Fuente KDE Marble
1. Antecedentes
El municipio de Urubichá cuenta con la localidad de Yaguarú que en la actualidad demanda la
instalación de un alcantarillado sanitario.
1.1. Objetivo
Diseñar la instalación de alcantarillado sanitario en la localidad de yaguarú.
2. Datos del proyecto
2.1. Ubicación del Proyecto
El Distrito de Yaguarú, limita al norte con el Departamento del Beni, al sur con Ascensión, al
este con la Comunidad Salvatierra y al oeste con el Río Negro. Cururú limita al norte y al oeste con
el Departamento del Beni, al sur con Yaguarú y al este con Salvatierra.
2.2. Ubicación Geográfica
El Distrito de Yaguarú está ubicado a 40 Km al Norte de Ascensión entre los 15º 36’ 02” de
Latitud Sur y los 63º 13’ 33” de Longitud Oeste.
2.3. Datos Demográficos
En el CENSO 2012, la población fue de 2430 habitantes, siendo su tasa de crecimiento i =
2,314%, respecto al CENSO 2001 cuya población fue de 1884 habitantes.
ip = ln
µ
2430
1884
¶ 1
2012−2001
1

2. 2.4. Actividad Económica
yaguarú cuenta con un excelente potencial turístico, como por ejemplo la laguna Yaguarú, igle-
sias de las Misiones Franciscanas.
2.4.1. Agricultura
Plantaciones y cultivos de arroz, yuca, maní, piña, maíz y plátano.
2.4.2. Ganadería
Crianza de vacunos, bueyes, burros, caballos, cerdos, pollos y patos.
También existe la psicicultura y explotación forestal.
2.5. Servicios Generales
La localidad cuenta con los servicios de agua y luz; para el GLP cuenta con un servicio repar-
tidor, cuenta con señal para telefonía móvil, no cuenta con estación de servicio de gas natural,
gasolina o díesel.
3. Carácterísticas Técnicas de la Región en Estudio
3.1. Temperatura
Se tomaron los registros de temperaturas y humedad relativa de la estación de Ascensión de
Guarayos. Promedio anual T = 4,7C.
Las altas temperaturas ocurren de octubre a marzo, con promedios mensuales que oscilan entre
los 25.8 y 26.6 ºC. La época de frío ocurre entre los meses de mayo a septiembre con temperaturas
medias que oscilan entre los 23.6 a 24.7 ºC. Es una época que se caracteriza por tener climas fríos
que pueden llegar hasta los 12 ºC.
En la zona no se registran heladas o fríos con temperaturas menores de 10ºC, a excepción de algu-
nas granizadas que ocurren cada 6 a 7 años.
3.2. Dirección predominante de los Vientos
Los vientos dominantes son de Norte a Sur, de intensidad suave a medianamente suave, con
humedad relativa promedio del 88%. De acuerdo con los habitantes del lugar, la época de viento
empieza en abril y termina en septiembre.
3.3. Estadística de Precipitación Pluvial
De la misma manera, se cuenta con datos de la estación de Ascensión de Guarayos. Existen
2 períodos bien diferenciados: la época de lluvias y la época seca. La primera se inicia en el mes
de noviembre y termina en el mes de marzo, donde los mayores volúmenes de agua caen en los
meses de diciembre y enero (233 y 246 mm). La época seca se caracteriza por sus bajos volúmenes
de precipitación que en sus extremos pueden llegar hasta los 13,8 mm mensuales. Esta época inicia
en el mes de abril y se prolonga hasta mediados del mes de octubre. Los meses más críticos son
junio y julio.
2

3. Figura 2: Río cercano al lugar y su recptor. Fuente KDE Marble
3.4. Altitud Media
Se encuentra a una altitud de 212 metros sobre el nivel del mar.
4. Estudios de Soporte
4.1. Estudio de los Recursos Hídricos y la Calidad del Agua de consumo hu-
mano
4.1.1. Estudio de las Fuentes de Abastecimiento (Aguas superficiales, aguas subterráneas cer-
canas al lugar de estudio)
Se dispone de pozos y manantiales para su distribución en los once barrios que conforman la
comunidad.
4.1.2. Análisis, Físico, Químico y Bacteorológico del agua de consumo
No se cuenta con datos.
4.2. Estudio Geotécnico
Arcilla 15%, grava 10% y arena 15%. Luego tierra negra 30% y tierra colorada 30%.
4.3. Cuerpos Receptores existentes
El receptor será una planta de tratamiento de aguas residuales, de la cual pasará a la laguna
yaguarú.
3

4. Figura 3: Tabla de periodo de diseño. Fuente NB 688.
5. Parámetros de Diseño del Proyecto
5.1. Periodo de Diseño
Factores que intervienen en la selección del período de diseño son:
a) Vida útil de las estructuras y equipos tomando en cuenta la obsolescencia, desgaste y daños
b) Ampliaciones futuras y planeación de las etapas de construcción del proyecto
c) Cambios en el desarrollo social y económico de la población
d) Comportamiento hidráulico de las obras cuando éstas no estén funcionando a su plena ca-
pacidad
El período de diseño debe adoptarse en función de los componentes del sistema y las característi-
cas de la población, según lo indicado en la tabla.
5.2. Población de Diseño
Es el número de habitantes servidos por el proyecto para el período de diseño, el cual debe ser
establecido con base en la población inicial.
Para la estimación de la población de proyecto se deben considerar los siguientes aspectos:
a) Población inicial, referida al número de habitantes dentro el área de proyecto que debe deter-
minarse mediante un censo de población y/o estudio socioeconómico.
Se deben aplicar los datos estadísticos del Instituto Nacional de Estadística para determinar la po-
blación de referencia o actual y los índices de crecimiento demográfico respectivos.
Para poblaciones menores, en caso de no contar con índice de crecimiento poblacional, se debe
adoptar el índice de crecimiento de la población de la capital o del municipio. Si el índice de cre-
cimiento fuera negativo se debe adoptar como mínimo un índice de crecimiento de 1%.
b) Población futura, referida al número de habitantes dentro el área del proyecto que debe esti-
marse con base a la población inicial, el índice de crecimiento poblacional y el período de diseño.
5.2.1. Proyección de la Población del Proyecto
De acuerdo al CENSO 2012, la población fue de P0 = 2430[hab] y la tasa de crecimiento es de
ip = ln
¡405
314
¢ 1
11
y respecto al perioido de diseño, t = 29.
4

5. Figura 4: Tabla de ponlación futura. Fuente NB 688.
Método Aritmético Supone un crecimiento vegetativo balanceado por la mortalidad y la migra-
ción.
Pf = dPi ·(1+i · t)e (1)
Pf = d2430·
Ã
1+ln
µ
405
314
¶ 1
11
·29
!
e[hab] ⇒ Pf = 4061[hab]
Método Geométrico
Útil en poblaciones que muestren una importante actividad económica, que genera un apreciable
desarrollo y que poseen importantes áreas de expansión las cuales pueden ser dotadas de servicios
públicos sin mayores dificultades. [?]
Pf = dPi ·(1+i)t
e (2)
Pf = d2430·
Ã
1+ln
µ
405
314
¶ 1
11
!29
e[hab] ⇒ Pf = 4718[hab]
Método Exponencial
Requiere conocer por lo menos tres censos para poder determinar el promedio de la tasa de cre-
cimiento de la población. Se recomienda su aplicación a poblaciones que muestren apreciable
desarrollo y poseen áreas de expansión. [?]
Pf = dPi ·ei·t
e (3)
Pf = d2430·eln
¡405
314
¢ 1
11 ·29
e[hab] ⇒ Pf = 4754[hab]
La población futura seleccionada es la geométrica cuyo valor es P2041 = 4718[hab].
5.2.2. Curvas Población VS Tiempo
Véase la gráfica de Curvas de Población VS Tiempo.
5.3. Dotación de Agua Potable
5.3.1. Determinación de la Dotación de acuerdo a la Población
Para el dimensionamiento del sistema de alcantarillado sanitario debe ser utilizado el consu-
mo de agua efectivo per cápita, sin tomar en cuenta las pérdidas de agua.
5

6. Figura 5: Curvas de Población VS Tiempo en funciones aritméticas, geométricas y exponenciales.
Elaboración propia
6

7. Para el caso de sistemas nuevos de alcantarillado sanitario, la dotación media diaria de agua debe
ser obtenida sobre la base de la población y zona geográfica dada.
Figura 6: Dotación media, Fuente: NB 688.
2001−5000
90−120
=
2430−5000
D −120
{
l
hab ·d
} ⇒ D =
282780
2999
·
l
hab ·d
¸
Por las características de la localidad, región llana y zona de turismo, el valor de la dotación es
Di = 282780
2999
h
l
hab·d
i
, cercano al valor de 95 l
hab·d .
5.3.2. Proyección de la dotación
Se estima como un incremento anual entre 0,5% y 2,0%, en el primer caso, se determina un
incremento mayor a la poblacional siendo el caso de d = 2,0%.
Df = Di ·(1+d)n
(4)
Df =
282780
2999
·
µ
1+
2,0
100
¶29 ·
l
hab ·d
¸
⇒ Df = 167,447
·
l
hab ·d
¸
5.4. Coeficiente de Retorno o de Aporte "C"
Es la relación que existe entre el caudal medio de aguas residuales domésticas y el caudal me-
dio de agua que consume la población. Del total de agua consumida, solo una parte contribuye al
alcantarillado, pues el saldo es utilizado para lavado de vehículos, lavado de aceras y calles, riego
de jardines y huertas, irrigación de parques públicos, terrazas de residencias y otros. De esta ma-
nera, el coeficiente de retorno depende de factores locales como la localización y tipo de vivienda,
condición de las calles (pavimentadas o no), tipo de clima u otros factores. Debido al lugar de
tránsito turístico y como pqueño municipio, el valor adoptado es C = 70% debido a que es un
municipio de afluencia turística y cuenta con poca población.
5.5. Coeficiente de Punta M
Relación del caudal máximo horario y caudal medio diario.
7

8. Figura 7: Dotación vs Tiempo, Elaboración propia
5.5.1. Coeficiente de Harmon
Válida para poblaciones de 1000 ≤ P ≤ 1000000hab; su alcance esta recomendado en el rango
de 2 ≤ M ≤ 3,8.
M = 1+
14
4+
p
P
(5)
M = 1+
14
4+
q
4718
1000
⇒ M = 3,3
5.5.2. Coeficiente K1 y K2
Basado en el producto:
M = K1 ·K2 (6)
Donde:
K1 Coeficiente de máximo caudal diario, relación entre el mayor caudal diario verificado al año
y el caudal medio diario anual; el coeficiente de máximo caudal diario K1, varia entre 1,2
a 1,5, según las características de la población. Los valores mayores de k1, corresponden a
poblaciones menores, donde los hábitos y costumbres de la población son menores. En el
presente el valor de K1 = 1,5, por ser una zona pequeña.
K2 Coeficiente de máximo caudal horario, relación entre el mayor caudal observado en una
hora del día de mayor consumo y el caudal medio del mismo día. El coeficiente de máximo
8

9. Figura 8: Valores de coeficientes K2, Fuente: NB 688.
caudal horario k2, varía según el número de habitantes. En el caso, 2001−10000
2,0−1,80
= 4718−10000
K2−1,80
⇒
K2 = 1,9
M = 1,5·1,9 ⇒ M = 2,8
5.5.3. Coeficiente de Pöpel
Se presentan los coeficientes de Pöpel, en función al tamaño de la población.
Figura 9: Coeficiente de Pöpel, Fuente: NB 688.
1000−5000
2,40−2,00
=
4718−5000
M −2,00
⇒ M = 2,03
5.5.4. Coeficiente de Gifft
M =
5
P0,167
(7)
M =
5
4718
1000
0,167
⇒ M = 3,859
5.5.5. Coeficiente de Babbit
M =
5
P0,20
(8)
M =
5
4718
1000
0,20
⇒ M = 3,67
Se descarta el Coeficiente de Pöpel y los Coeficientes K1 y K2; por lo tanto, el valor de M se ob-
tiene por el promedio del resto M = 3,3+3,859+3,67
3
→ M = 3,61
9

10. 5.6. Estimación de Caudales
5.6.1. Caudal Medio
Qmed =
Pf ·Df ·C
86400
(9)
Qmed =
4718·167,447· 70
100
86400
·
l
s
¸
⇒ Qmed = 6,40
·
l
s
¸
5.6.2. Caudal Máximo de Agua Residual
QM AX = M ·
P ·D ·C
86400
(10)
QM AX = 3,61·
4718·167,47·0,7
86400
·
l
s
¸
⇒ QM AX = 23,11
·
l
s
¸
5.6.3. Caudal por Conexiones Erradas
Caudales provenientes de de malas conexiones y se determina por un coeficiente de seguridad
del 5% al 10%; en nuestro caso se asumirá para condiciones iniciales y finales C = 10%.
QErr = C · M ·
P ·D ·C
86400
(11)
QErr =
10
100
·3,61·
4718·167,447·0,7
86400
·
l
s
¸
⇒ QErr = 2,31
·
l
s
¸
5.6.4. Caudal por Infiltración
Es la infiltración de aguas subterráneas a través de las fisuras en los colectores, juntas mal
hechas y en las mismas cámaras de inspección.
El caudal de infiltración lineal es igual a cin f
l
s·m
, por la longitud Lm del tramo del colector.
Figura 10: Coeficiente de infiltración, Fuente: NB 688.
6. Criterios de Diseño
Para el buen funcionamiento del sistema de alcantarillado se debe cumplir la condición de
auto limpieza para limitar la sedimentación de arena y otras sustancias sedimentables de los co-
lectores. La eliminación continua de éstos sedimentos es costosa y por la falta de mantenimiento
puede provocar taponamiento en los colectores. Para tuberías de alcantarillado, la condición de
autolimpieza es determinada por lapendiente.
10

11. 6.1. Velocidad Mínima
La pendiente debe asegurar una v ≥ 0,6
£m
s
¤
.
svmin
≥
"µ
4
φ
¶2
3
·n · vmin
#2
(12)
6.2. Tensión Tractiva
Es el esfuerzo tangencial unitario ejercido por el líquido sobre el colector y en consecuencia
sobre el material depositado.
La tensión tractiva mínima para los sistemas de alcantarillado sanitario es τ = 1[Pa] pero en el
arranque τ ≥ 0,6[Pa].
sτmin
≥ 4
τmin
ρ · g ·φ
(13)
6.3. Profundidad de Instalación
Figura 11: Profundidad mínima de colectores, Fuente: NB 688.
La profundidad del recubrimiento debe ser definida por el cálculo estructural de la tubería
instalada en zanja, considerando que los esfuerzos a la que está sometida depende de las carac-
terísticas del suelo, cargas de relleno y vehicular, tipo de material de la tubería, cama de asiento,
ubicación y trazado en el terreno. El recubrimiento mínimo del colector debe evitar la ruptura de
éste ocasionada por cargas vivas que pueda experimentar. Asimismo, se deben utilizar tuberías y
accesorios de diferentes tipos de materiales, siempre que cuenten con la certificación del organis-
mo competente autorizado en el país.
En caso de instalación de tubería de PVC rígido, la deformación diametral relativa máxima admi-
sible a largo plazo debe ser de 7,5% del diámetro.
Los valores mínimos permisibles de recubrimiento de los colectores se definen en la tabla 2.12.
Para casos especiales como localidades con evidentes problemas de desagüe, los valores anterio-
res deben reducirse tomando las previsiones estructurales y geotécnicas correspondientes.
Las conexiones domiciliarias y los colectores de aguas residuales deben localizarse por debajo de
las tuberías de agua.
6.4. Pendientes Mínimas Admisibles
De acuerdo con las características topográficas de la zona de proyecto, los colectores deben
ser dimensionados con la pendiente natural del terreno. Sin embargo, las pendientes no deben
ser inferiores a la mínima admisible para permitir la condición de autolimpieza desde el inicio de
funcionamiento del sistema, cuando se presentan caudales de aporte bajos y condiciones de flujo
críticas.
11

12. 7. Diseño del Sistema de Alcantarillado Sanitario
7.1. Trazado de la Red
7.1.1. trazado de Ejes, Ubicación de Cámaras y Medición de longitudes
Los ejes se determinaron corrigiendo la planimetría, de los cuales los anchos de calles y
avenidas adoptaron valores de 4, 6, 8, 10 y 12 m.
Las cámaras se ubicaron entre sí mayor a 4 m y menor a 100 m.
Las longitudes son horizontales, así mismo para calles con curvas horizontales.
7.1.2. Áreas Tributarias
Éstas se determimnan en la planimetria y en función al aporte de áreas a las cámaras, tomando
en cuenta que la distribución de aportes debe ser lo más equitativo para tener un adecuado diseño
de alcantarillado sanitario.
7.1.3. Material de las Tuberías y coeficiente de Rugosidad
El material a emplear es PVC e independientemente del material el coeficiente de rugosidad
es 0.013, esto debido al comportamiento de la alcantarilla, n = 0,013.
7.1.4. Cálculo del Caudal Unitario
Es el cauldal por unidad de área; el áera total es 610400,843[m2
]
Sin embargo, respecto al crecimiento poblacional, introduce un índice de vivienda propia 73%,
por lo cual el área futura es 445592,620[m2
] Por lo cual el caudal unitario:
qu =
QM AX
A
(14)
qu =
23,11
44,56
[
l
s ·ha
] = 0,519[
l
s ·ha
]
7.1.5. Resumen de los Parámetros de Diseño
Periodo de Diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 años
Población de Diseño CENSO 2012 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2430habitantes
Proyección de la Población de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4718habitantes
Determinación de la dotación de acuerdo a la dotación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
h
l
hab·d
i
Proyección de la dotación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .167,447
h
l
hab·d
i
Coeficiente de Retorno o de aporte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70%
Coeficiente de Punta "M" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,61
Caudal Medio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6,40
h
l
s
i
Caudal Máximo de Agua Residual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23,11
h
l
s
i
12

13. Caudal por Conexiones Erradas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,31
h
l
s
i
Caudal por filtración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,00010
h
l
s·m
i
7.1.6. Planilla de Cálculo
8. Planos
8.1. Planimetría
8.2. Perfiles
9. Biblioigrafía
13