a.2 Captación y almacenamiento de agua de lluvia en área techada

a.2
Captación y almacenamiento de agua de lluvia en área techada
individual: Alternativa No. 2.
Este sistema consiste en captar y recolectar agua de lluvia en techo, para el
suministro de agua potable de una sola vivienda domiciliar, para determinar el
área de techo y volumen de almacenamiento de agua requeridos, se proponen
cuatro alternativa de dotación de agua, que a continuación se describen.

Alternativa No. 1: En esta alternativa se propone una dotación de 13.5
Gppd (51.0 Lppd). Para esta alternativa, se requiere la construcción de un
área techada mínima de 40.0 m² y la construcción de un reservorio para
almacenamiento de agua de 5,000.0 galones para el abastecimiento de
agua de una vivienda domiciliar. Ver cuadro No. 28.

Alternativa No. 2: En esta alternativa se propone una dotación de 16.0
Gppd (60.0 Lppd). Para esta alternativa, se requiere la construcción de un
área techada mínima de 50.0 m² y la construcción de un reservorio para
almacenamiento de agua de 6,500.0 galones para el abastecimiento de
agua de una vivienda domiciliar. Ver cuadro No. 29.

Alternativa No. 3: En esta alternativa se propone una dotación de 25.0
Gppd (95.0 Lppd). Para esta alternativa, se requiere la construcción de un
área techada mínima de 80.0 m² y la construcción de un reservorio para
almacenamiento de agua de 9,000.0 galones para el abastecimiento de
agua de una vivienda domiciliar. Ver cuadro No. 30.

Alternativa No. 4: En esta alternativa se propone una dotación de 30.0
Gppd (95.0 Lppd). Para esta alternativa, se requiere la construcción de un
área techada mínima de 90.0 m² y la construcción de un reservorio para
almacenamiento de agua de 12,000.0 galones para el abastecimiento de
agua de una vivienda domiciliar. Ver cuadro No. 31.
1
2
3
4
a.3
Estructura complementaria para captación de agua de lluvia de techo.
Para la implementación de estos sistemas se requieres de las siguientes obras
complementarias:
1. Recolección y Conducción: Es el conjunto de canaletas adosadas en los
bordes más bajos del techo, con el objeto de recolectar el agua lluvia y de
conducirla hasta el sitio deseado. Las canaletas se deben instalar con una
pendiente no muy grande que permitan la conducción hasta los bajantes.
El material de las canaletas debe ser liviano, resistente al agua y fácil de
unir entre sí, a fin de reducir las fugas de agua. Para tal objetivo se pueden
emplear materiales de como PVC o laton. Se recomienda que el ancho
mínimo de la canaleta sea de 75mm y el máximo de 150mm.
2. Interceptor: Es el dispositivo dirigido a captar las primeras aguas lluvias
correspondientes al lavado del área de captación, con el fin de evitar el
almacenamiento de aguas con gran cantidad de impurezas. En el diseño
del dispositivo se debe tener en cuenta 25 el volumen de agua requerido
para lavar el techo y que se estima en 1 litro por m2 de techo. Se debe
tener en cuenta que el agua recolectada temporalmente por el
interceptor, también puede utilizarse para el riego de plantas o jardines. El
interceptor consta de un tanque, al cual entra el agua por medio de los
bajantes unidos a las canaletas. El tanque interceptor debe contar con
una válvula de flotador que permita su llenado, cuando éste alcance el
nivel deseado, la válvula impedirá el paso del agua hacia el interceptor y
la dirigirá hacia el tanque de almacenamiento. Adicionalmente debe
tener una válvula de purga en la parte inferior del tanque para hacer el
mantenimiento después de cada lluvia.
3. Almacenamiento: Es el depósito destinado para la acumulación,
conservación y abastecimiento del agua lluvia a los diferentes usos. La
unidad de almacenamiento debe ser duradera y debe cumplir con las
especificaciones siguientes:






Impermeable para evitar la pérdida de agua por goteo o
transpiración.
De no más de 2m de altura para minimizar las sobre-presiones.
Con tapa para impedir el ingreso de polvo, insectos y de la luz solar.
Disponer de una escotilla con tapa lo suficientemente grande para
que permita el ingreso de una persona para la limpieza y
reparaciones necesarias.
La entrada y el rebose deben contar con mallas para evitar el
ingreso de insectos y animales.
Dotado de dispositivos para el retiro de agua y el drenaje.
Los tipos de tanques de almacenamiento de agua lluvia a ser empleados
pueden ser construidos con los siguientes materiales:
5



Ferro-cemento para cualquier volumen.
Concreto reforzado para cualquier volumen.
Estructura de acero
4. Sistema de tratamiento: La filtración es el proceso para separar un sólido
del líquido en el que está suspendido, al hacerlo pasar, a través de un
medio poroso (filtro) y por el cual, el líquido puede pasar fácilmente. En los
sistemas de captación del agua de lluvia a nivel comunitario se puede
reducir la turbidez mediante la construcción e instalación de filtro de grava
de flujo ascendente.
El sistema de tratamiento propuesto para la
alternativa No. 1, consiste en una planta de tratamiento de agua de
filtración lenta gruesa de flujo ascendente autolavado de taza
decreciente, seguida de una cloración y luego de este proceso se
suministrará el agua potable a los pobladores de la isla. La planta de
tratamiento esta compuesta por cuatro unidades de 2.71 m² de área, el
cual estará formada por cuatro tanque plástico de 5,000.0 litros de
capacidad cada uno (Diámetro= 1.81 m y Altura = 2.25 m), estos operaran
con una tasa de filtración promedio de 0.32 m/h y con una carrera de 0.80
m. Estas planta se diseñaron para tratar las agua cruda que provienen del
área de captación de 10,000.0 m², con una capacidad de filtrar 78.0
m³/day (3.25 m³/h) y operara con una eficiencia de remoción de
turbiedad del 96.0%.
5. Sistema de bombeo: Se instalaran equipo de bombeo en lugares donde no
se puede abastecer de agua potable por gravedad. Se proponen bomba
centrifuga de eje horizontal de 14.31 Gpm (0.90 L/s) y 1.0 HP de potencia
de capacidad y energía monofásica 110/220 voltio.
b.-
Captación de agua de lluvia en suelo para abastecimiento de agua.
Las instalaciones de captación de agua en suelo se usan para recolectar la
escorrentía se agua pluvial. Parte de la precipitación servirá para humedecer el
suelo, parte se almacena en depresiones, parte se pierde a través de la
evaporación o filtración en el suelo. Se puede obtener una reducción
consideradas de esas pérdidas de agua tendiendo losetas, concretos, asfaltos o
plancha plástica para formar un suelo una superficie suave impermeable. Otro
método incluye tratamiento químico de la superficie del suelo y algunas veces
simple compactación a la superficie de suelo es adecuado. Ver figura No. 13.
6
La cantidad de agua pluvial, que se puede recolectar en captaciones en el suelo
depende si los elementos de captación son planos o inclinados, y de la
impermeabilidad de la capa superior. Mediante la preparación de la superficie
del terreno se puede asegurar un flujo de agua suficientemente rápido hasta el
punto de recolección y almacenamiento con el fin de reducir la pérdida de
evaporación y por filtración. La porción de agua de lluvia que se puede
recolectar fluctúa aproximadamente entre 30% en captadores permeables
tendidos en suelo plano, a casi el 90% en captadores colocados en hileras
inclinadas (con pendiente) y cubiertos con material impermeable.
En muestro caso, se captara el agua de lluvia que escurre sobre la superficie
natural de la ladera del Mount Pleasant Hill, por tanto se utilizara un coeficiente de
escurrimiento de 30.0% de eficiencia de captación de agua de lluvia. Ver cuadro
No. 37 al 40.
En estos cuadros se observan que para la alternativa 1A, se requiere la
construcción de un área terreno de 610,000.0 m², que representa el 6.10% y 10.50%
del área total de la isla (9.88 km²) y el área de la zona de recarga (5.79 km²)
respectivamente y la construcción de un reservorio para almacenamiento de
agua de 22.0 millones de galones; la alternativa 1B, se requiere de un área terreno
de 910,000.0 m², que representa el 9.20% y 15.70% de ambas áreas
respectivamente y un tanque de almacenamiento de 37.0 millones de
capacidad; la alternativa 2A, se requiere de un área terreno de 670,000.0 m², que
representa el 6.80% y 11.60% de ambas áreas respectivamente y un tanque de
27.0 millones de galones y la alternativa 2B, se requiere de un área terreno de
1200,000.0 m², que representa el 12.20% y 20.70% de ambas áreas
respectivamente y un tanque de 54.0 millones de galones. En el cuadro No. 32, se
presenta los requerimientos de construcción de áreas terrenos requeridos y
volumen de almacenamiento por quinquenio. Ver figuras No. 14 al 16.
7
8
9
10
11
Para Potabilizacion de las aguas pluviales captad en el suelo, se propone la
construcción de una planta de tratamiento de filtración lenta de arena de
flujo descendente taza de filtración constante y carga variable, seguida de
una cloración. La planta de tratamiento estará compuesta por cuatro
unidades, operaran con una taza de filtración constante de 0.343 m/h y con
una carrera de 1.20 m. Estas planta se diseñaron para tratar las agua cruda
que provienen de la captación, con una capacidad de filtrar 12.20 L/s (43.92
m³/h) o sea que cada filtro tendrá una capacidad de 10.98 m³/h y operara
con una eficiencia de remoción de turbiedad del 99.0%. Ver Cuadro No. 41.
12
c.-
Captación de agua en el suelo para recarga de acuifero.
El crecimiento de la población en Great Corn Island y a la limitaciones de
disponibilidad de agua dulce subterránea, que pude satisfacer en el futuro la
creciente demanda de agua de los pobladores de esta isla, sin embargo, el
uso no sustentable y irracional del agua subterránea, puede ocasionar graves
problemas como el abatimiento de los niveles freáticos de agua dulce y
provocar la intrusión del agua de mar o Salubre al acuifero. El cambio
climático por su parte solo agravará estos problemas al elevar el nivel medio
del mar.
La recarga controlada de los acuíferos representa una medida de mitigación
a estos problemas. La recarga controlada y el almacenamiento del agua en
los acuíferos y la recuperación del agua en tiempos de escasez, debe ser
considerada como una alternativa a la construcción de captación y recarga
de agua pluviales, para preservar o mantener los niveles de abastecimiento de
agua en el futuro.
Las actividades humanas que favorecen la recarga de los acuíferos se
agrupan en tres categorías:

No intenciona: Como la infiltración profunda del agua de riego o las
fugas de las tuberías de abastecimiento de agua potable y del drenaje.

No controlada: incluye a los pozos utilizados para el drenaje del agua
de las tormentas, las filtraciones de los tanques sépticos, generalmente
utilizados para la disposición de agua no requerida y generalmente son
tratamiento previo.

Controlada: A través de estructuras como pozos de inyección, embalses
de infiltración y galerías para introducir agua a los acuíferos proveniente
de la lluvia, tormentas, agua residual tratada, ríos, o agua de otros
acuíferos, agua que posteriormente es recuperada para todo tipo de
usos.
La recarga controlada de acuíferos o RCA, en inglés “Managed aquifer
recharge”, es frecuentemente la forma más económica de abastecimiento
seguro de agua para pueblos y comunidades urbana pequeñas. RCA implica
el almacenamiento y el tratamiento intencional de agua dentro de los
acuíferos. El término “recarga artificial” también ha sido utilizado para describir
estas técnicas, pero la connotación adversa del término “artificial”, en una
sociedad donde cada vez es más frecuente la participación pública en la
gestión de los recursos hídricos, sugieren que es tiempo de asignarle un nuevo
nombre. RCA es intencional, a diferencia de los efectos de la infiltración
profunda del agua de riego o las fugas de las tuberías de abastecimiento de
agua potable en donde el incremento en la recarga son incidentales.
Ejemplos de este sistema se muestran la figura No. 17 y fotos 2 al 5.
13
14
La recarga controlada de acuíferos o RCA se puede definir como el útil y
activo proceso mediante el cual se introduce de manera controlada agua a
los acuíferos para su posterior recuperación y uso o para el beneficio al medio
ambiente.
En nuestro caso se propone dos área de recarga de agua pluvial para los
acuíferos. La área No.1, con una superficie aproximada de 1.47 km² y se
recargaran los acuifero de las zonas No. 1, 2, 3, 4, 5, 6 (ver figura No. 7); y se
estima que se infiltraran anualmente un volumen de agua lluvia de 1.89
millones de metros cúbicos hacia estos acuíferos, incrementándose la
disponibilidad de agua dulce subterránea en 103.0%. El área No. 2, con una
extensión de 0.084 km², se propone recargar los acuifero de las zonas No. 9 y
10 (ver figura No. 7) y se propone infiltrar anualmente un volumen de agua de
94.80 miles de metros cúbicos hacia estos acuíferos, incrementándose su
disponibilidad de agua dulce subterránea de estos acuíferos en un 37.50%. En
resumen estos acuíferos se incrementara en 85.0% la disponibilidad de agua
dulce, con esta propuesta se pretende garantizar la explotación sostenible de
estos acuíferos y el suministro de agua dulce de los próximos 20 años de los
pobladores de esta isla. Ver cuadros No. 37, 38 y figura No. 18,
15
16
3.2.6 Análisis Económico de Alternativas de abastecimiento de agua.
A continuación se realizara un análisis técnico económico de las alternativas
de aprovechamiento de las aguas subterráneas y captación de agua de lluvia
para el abastecimiento del vital líquido de la población de esta isla para el
año 2032. Las alternativas consideradas consisten en lo siguiente:
a.-
Alternativa No. 1: Aprovechamiento y captación de agua subterráneas.
Los alcances de estas alternativas consisten en las siguientes obras:
1. Se propone la construcción de 38 pozos excavado a mano de 1.50 m
de diámetro y una profundidad promedio de 12.0 metros con una
capacidad de producción de 15.0 Gpm ( 0.95 l/s).
2. Se propone la instalación y energización de 38 equipo Bomba c/Motor
de Sumergible de 5.0 HP, Q=15,0 GPM, CTD = 204.0 Pies y 1/60/230V.
17
3. Se propone la instalación de 38 equipos Bombas dosificador de cloro
electrónica para Q= 0,80 GPH Y CARGA= 105.0 Psi.
4. Se propone la construcción de 38 caseta de controles eléctricas y de
cloración de 12.0 m².
5. Se propone la construcción de 2,166 metros lineales de cerco de malla
ciclón y portón de entrada.
El costo de construcción directo y venta de esta alternativas se estiman en
C$12,229,077.0 y C$27,682,743.0 Córdobas respectivamente. Ver Cuadro No.
43.
b.-
Alternativa No. 2: Aprovechamiento, recolección y Almacenamiento de
Agua de Lluvias de Techo.
Los alcances de estas alternativas consisten en las siguientes obras:
1. Construcion de 40 unidades de estructura metálica de techo con
cubierta de cero recubierta con galvalum Cal. 26 prepintada con una
area de 10,000.0 m².
2. Construcion de 40 unidades de tanque de almacenamiento sobre suelo
de concreto reforzado de 1,250,000.0 galones de capacidad.
3. Construcción de 40 unidades de tratamiento de filtración gruesa de flujo
ascendente de piedra de 78.0 m³/día de capacidad
El costo de construcción directo y venta de esta alternativas se estiman en
C$393,778,122.0 y C$898,702,447.0 Córdobas respectivamente. Ver Cuadro No.
40.
18
c.-
Alternativa No. 3: Captación y almacenamiento de agua de lluvia en
suelo.
Los alcances de estas alternativas consisten en las siguientes obras:
1. Instalación de 24,000.0 metro lineales de tuberías corrugada de
polietileno de Ø8” de diámetro para recolección y transporte del agua
de lluvia captadas en zangas de sección 0.8 m x 1.5 m.
2. Construcion de 4 unidades de tanque de almacenamiento soterrado
de mampostería de 13.500,000.0 galones de capacidad.
3. Construcción de 4 unidades de tratamiento de filtración lenta de flujo
descendente de arena de 775.0 m³/día de capacidad
El costo de construcción directo y venta de esta alternativas se estiman en
C$258,211,200.0 y C$587,346,378.0 Córdobas respectivamente. Ver Cuadro No.
41.
19
d.-
Alternativa No. 4: Captación y almacenamiento de agua de lluvia en
techo para viviendas individuales (Área de techo promedio de60.0 m²).
Los alcances de estas alternativas consisten en las siguientes obras:
1.
Instalación de 26,544 ml de canal de zinc lizo Cal. 26.
2. Instalación de 6,968.0 ml bajante de tubo de PVC Ø3"
3. Instalación de 1,659 tanque plástico interceptor de Cap = 950 Litros
4. Construcion de 1,659 tanque de almacenamiento soterrado de
mampostería de 6.000.0 galones de capacidad.
5. Instalación de 191 filtro casero para agua potable.
El costo de construcción directo y venta de esta alternativas se estiman en
C$64,015,376.0 y C$135,421,625.0 Córdobas respectivamente. Ver Cuadro No.
42
d.-
Análisis de Alternativas, Desde el Punto de Vista Costo Directo de
Construcción del Proyecto.
Las alternativas No. 2, 3 y 4, desde el punto de vista económico no son viables
su construcción, ya que su costo son 38, 20 y 4.9 veces superior del costo de la
alternativa No. 1, por tanto se selecciona de la alternativa del
aprovechamiento y captación de agua subterránea para el suministro de
agua de la población de esta isla es la mas viable desde el punto de vista
económico.
20
3.3
Volumen de Almacenamiento Propuesto.
3.3.1 Criterio técnico utilizado.
La capacidad del tanque almacenamiento a construir se dimensionara para
cubrir los volúmenes de agua requerida para todo el período de diseño y en el
volumen de almacenamiento de agua a proyectarse se consideraron los
siguientes:
a.-

Volumen para cubrir fluctuaciones horarias de consumo.

Volumen de reserva para caso de emergencia por causa menor como:
mantenimiento a las válvulas de aire vacío de la línea de conducción,
operación de limpieza o drenaje de la línea de conducción, operación
de limpieza a la obra de captación, u otras actividades que sean
necesarias.
Volumen compensador para variación horaria.
Por carecer de curva masa de consumo en esta comunidad, se adopto como
volumen de almacenamiento compensador horario el 25% del volumen total
de agua del consumo promedio diario de la población de esta comunidad, y
recomendado en las “Normas Técnica para El Diseño de Abastecimiento y
Potabilizacion del Agua” elaborada por INAA.
b.-
Volumen de reserva.
Para el volumen de reserva para caso de emergencia se dispondrá un
volumen de almacenamiento del 15% del volumen total de agua del consumo
promedio diario de la población de estas comunidades, y recomendado en
las “Normas Técnica para El Diseño de Abastecimiento y Potabilizacion del
Agua” elaborada por INAA.
c.-
Volumen de almacenamiento total.
El volumen total de almacenamiento corresponderá al 40% del volumen total
de agua del consumo promedio diario, con el fin de satisfacer las necesidades
de almacenamiento de agua a la población durante todo el período de
diseño.
3.3.2 Volumen de almacenamiento requerido.
Para determinar el volumen de almacenamiento de agua requerido por los
habitantes de la Great Corn Island, se considerado Cuatro alternativas de
acuerdo a la tasa de crecimiento poblacional y la dotación de agua a
considerar:
a.
Alternativa No. 1B: En esta alternativa se considera una tasa de
crecimiento de 2.60% (1906 a 2005) y una dotación de agua de 25.0
Gppd (95.0 lppd) para satisfacer las necesidades de almacenamiento
de agua potable en todo el periodo de diseño de esta localidad; se
21
requiere de la construcción de un tanque de almacenamiento nuevo
sobre suelo de 110,000.0 Gls de capacidad (ver cuadro No. 1). Los
tanques de almacenamiento propuesto a construirse, serán de
estructura de acero sobre suelo y se localiza en los siguientes sectores:
b.

Sector de Litlle Hill: Se propone la construcción de un tanque de
capacidad de 24,000.0 galones, en el mismo predio de los tanques
existentes en las coordenadas siguientes: UTM: 17P0277951 (Oeste)
y 1347200(Norte) a una elevación de 53.0 msnm. Ver cuadro No. ,
2 y figura No. 1.

Sector de Queen Hill: Se propone la construcción de un tanque de
capacidad de 24,000.0 galones, en el mismo predio de los tanques
existentes en las coordenadas siguientes: UTM: 17P0275880 (Oeste)
y 1344568(Norte) a una elevación de 53.0 msnm. Ver cuadro No. ,
2 y figura No. 1.

Sector de La Loma: Se propone el reemplazo del tanque existente
por la construcción de un tanque de capacidad de 8,000.0
galones, en el mismo predio de el tanque existente en las
coordenadas siguientes: UTM: 17P0275323 (Oeste) y 1343721(Norte)
a una elevación de 53.0 msnm. Ver cuadro No. , 2 y figura No. 1.

Sector de Mount Pleasant: Se propone la construcción de un
tanque de capacidad de 55,000.0 galones, en el predio que se
localiza en las coordenadas siguientes: UTM: 17P0277165 (Oeste) y
1345225(Norte) a una elevación de 53.0 msnm. Ver cuadro No. , 2
y figura No. 1
b.- Alternativa No. 2B: En esta alternativa se considera una tasa de
crecimiento de 3.13% (1995 a 2005) y una dotación de agua de 30.0
Gppd (113.0 lppd) para satisfacer las necesidades de almacenamiento
de agua potable en todo el periodo de diseño de esta localidad; se
requiere de la construcción de un tanque de almacenamiento nuevo
sobre suelo de 170,000.0 Gls de capacidad (ver cuadro No. 1). Los
tanques de almacenamiento propuesto a construirse, serán de
estructura de acero sobre suelo y se localiza en los siguientes sectores:

Sector de Litlle Hill: Se propone la construcción de un tanque de
capacidad de 50,000.0 galones, en el mismo predio de los tanques
existentes. Ver cuadro No. , 2 y figura No. 1.

Sector de Queen Hill: Se propone la construcción de un tanque de
capacidad de 50,000.0 galones, en el mismo predio de los tanques
existentes. Ver cuadro No. , 2 y figura No. 1.

Sector de La Loma: Se propone el reemplazo del tanque existente
por la construcción de un tanque de capacidad de 12,000.0
galones, en el mismo predio del tanque existente. Ver cuadro No. ,
2 y figura No. 1.
22

Sector de Mount Pleasant: Se propone la construcción de un
tanque de capacidad de 60,000.0 galones, en el predio que se
localiza en las coordenadas siguientes: UTM: 17P0277165 (Oeste) y
1345225(Norte) a una elevación de 53.0 msnm. Ver cuadro No. , 2
y figura No. 1..

23
3.4
Reforzamiento y Ampliación Propuesta al Sistema de Distribución
Existente.
3.4.1 Descripción de los alcances de las mejoras propuestas.
Para el análisis hidráulico de la red de distribución de la red de distribución de
Great Corn Island, se analizaron dos alternativas, que a continuación se
describen:
a.-
Descripción del sistema propuesto de alternativa No. 1B.
Een esta alternativa se propone la ampliación y reforzamiento de la red de
distribución existente en 8,446.0 y 5,663.0 metros respectivamente, para un total
de 14,109.0 lineales de tubería de PVC SDR-26 de diámetro que varían de
Ø1½” a Ø6”. Se propone también el reemplazo de 1,565.0 metros de toda la
24
tubería existente de Ø1” por tubería de mayor diámetro de Ø1½”, para un
total de 35,612.0 ml de tubería instaladas. Ver figura No. 1 y cuadro No. 1.
Para tener una cobertura de 100.0 % de calle servida a través de tubería (ver
figura No 1).
Esta alternativa, los análisis hidráulico de la red de distribución se realizo en
base a una tasa de crecimiento poblacional de 2.60% y una dotación de
25
agua de 25.0 Gppd. De acuerdo a los resultados de los análisis hidráulicos las
presiones residuales mínima y máxima, que se dan en todo el sistema son del
orden de 6.35 a 49.71 m, el primero se da en los nodo No. 156 y 21
respectivamente. Las presiones estática mínima y máxima, que sedan en el
sistema, partir del tanque de Almacenamiento son del orden de 5.0 a 40.26 m,
en los mismo nodos. Las presiones residuales mínimas y máximas, que se dan en
el sistema propuesto están dentro de los rango establecidos por “Las Normas
Técnicas para Diseño de Abastecimiento y Potabilizacion de Agua”
elaborada por INAA de 5.0 m y 50.0 m. Ver cuadro No. 2 y resultados de los
análisis hidráulico en Anexo C.
b.-
Descripción del sistema propuesto de alternativa No. 2B.
En esta alternativa se propone la ampliación y reforzamiento de la red de
distribución existente en 9,256.0 y 6,595.0 metros respectivamente, para un total
de 15,851.0 lineales de tubería de PVC SDR-26 de diámetro que varían de
Ø1½” a Ø6”. Se propone el reemplazo de 1,105.0 metros de toda la tubería
existente de Ø1” por tubería de mayor diámetro de Ø1½”, para un total de
36,894.0 ml de tubería instaladas. Ver figura No. 6 y cuadro No. 4.
26
Para tener una cobertura de 100.0 % de calle servida a través de tubería (ver
figura No 2).
Esta alternativa, , los análisis hidráulico de la red de distribución se realizo en
base a una tasa de crecimiento poblacional de 3.13% y una dotación de
agua de 30.0 Gppd De acuerdo a los resultados de los análisis hidráulicos las
presiones residuales mínima y máxima, que se dan en todo el sistema son del
orden de 6.04 a 44.30 m, el primero se da en los nodo No. 156 y 20
respectivamente. Las presiones estática mínima y máxima, que sedan en el
sistema, partir del tanque de Almacenamiento son del orden de 5.0 a 40.26 m,
en los mismo nodos. Las presiones residuales mínimas y máximas, que se dan en
el sistema propuesto están dentro de los rango establecidos por “Las Normas
Técnicas para Diseño de Abastecimiento y Potabilizacion de Agua”
elaborada por INAA de 5.0 m y 50.0 m. Ver cuadro No. 5 y resultados de los
análisis hidráulico en Anexo D.
27
3.4.2 Metodología empleada en el análisis hidráulico de la red.
Para el diseño hidráulico de red de distribución se tomaran las siguientes
consideraciones:
a. Las demandas o salidas del caudal en cada nudo de la red de
distribución, para fines de período de diseño, se calcularon en base al
número de viviendas probable que abastecerá cada nudo.
b. Para determinar las presiones residuales mínimas y máximas, se analizo
la red de distribución bajo las siguientes condiciones:

Consumo Máxima Hora (C.M.H): Con este análisis hidráulico se
establecerán las presiones mínimas de operación del sistema.

Consumo Máximo Día (C.M.H) sin Bombeo: Con este análisis
hidráulico se establecerán las presiones medias de operación del
sistema abastecido por el tanque de almacenamiento.

Consumo Máximo Día mas Incendio: Con este análisis hidráulico
se establecerán las presiones máximas de operación del sistema,
a la hora de un incendio.

Bombeo del Consumo Máximo Día Sin Consumo (SCR): Con este
análisis hidráulico, se determinará la carga total con que operará
los equipos de bombeo.
3.4.3 Operacionales y Mantenimiento del Sistema de Distribución.
a.
Para mejorar la operación y mantenimiento de la red de distribución de
Great Corn Island, se propone dividir el sistema en 18 sectores
operacionales los cuales se operarán a través de 35 válvulas de
compuerta en los puntos ya seleccionados. También estos sectores
servirán para el control del agua no contabilizada, como es la
detección de fugas del sistema, conexiones ilícitas, etc. Ver cuadro No.
5 y figura No. 3.
28
b.
Se propone instalar 28 válvulas de compuerta, para la limpieza o de
purga, en los puntos bajos y extremos muertos de la red distribución. Ver
cuadro No. 6 y figura No. 4
c.
El consultor propone instalar 28 válvulas de expulsión de aire de vacío o
ventosa de Ø3/4” de diámetro de hierro fundido, en los puntos altos de
la tubería de la red de distribución. Ver cuadro No. 7 y figura No. 5.
d.
Se instalarán codos, anclajes, bloque de reacción, etc.
Todos estos dispositivos estarán diseñados de acuerdo a las condiciones y
características particulares del terreno.
29
30
31
3.5
Estación De Bombeo
3.651 Descripción General.
Se propone equipar los pozos excavado a mano propuesto, con equipos de
bomba de turbina con motor eléctrico Sumergible, con el objetivo de impulsar
el agua desde la obra de captación (pozo de abastecimiento) hasta el
tanque de almacenamiento propuesto. A continuación se presenta el diseño
de esta estación de bombeo.
3.5.2 Capacidad Nominal.
Los caudales de diseño del equipo de bombeo, para 20 años serán lo
siguientes:
32
3.5.3 Tiempo de Bombeo.
Las horas de bombeo requerido para todo el periodo de diseño, se calculará
con la siguiente expresión:
N 
Qp
Qb
2 4
3.5.4 Determinación del diámetro y longitud de columna.
A fin de seleccionar el diámetro de la columna más indicado, nos basaremos
de acuerdo a lo establecido en las “Normas Técnicas de Diseño de Sistemas
de Abastecimiento de Agua Potable en el Medio Rural”, en donde se
selecciona un diámetro de Ø2” para un caudal menores de 80.0 Gpm y la
longitud de columna es 12.0 metros.
a.-)
Cálculo de la pérdida de carga en la columna.
Para el cálculo de la pérdida de carga en la columna de la bomba, se usará
la formula de Hazen-William. A continuación se presenta dicho cálculo:
-Cudal de dis eño:
Qb1   1 2.0
-Longirud de columna:
LcLc12.0m
 
1 2.0m
G pm
d 2   2 .0 p lg
-Diam et ro de c olum na:
-Coef ic ient e de H azen W illians
C:  1 00
Perdida
de carga en la Tuberi a:
1.85
h f c2  
1 0.5 494
Qb1
1.85
C
 Lc
4.87
h f c2  0 .08 6m

0 .05L
 c  0 .6m
 d 2
3.5.5 Determinación del diámetro de la sarta de conexión de la bomba.
El diámetro de la sarta lo define el diámetro del medidor maestro que se habrá
de instalar y que se selecciona de tal forma que el caudal normal de bombeo
33
no sobrepase la capacidad máxima de diseño para operación continua del
medidor. A fin de seleccionar el diámetro de la sarta más indicada, nos
basaremos de acuerdo a las “Normas Técnicas de Diseño de Sistemas de
Abastecimiento de Agua Potable en el Medio Rural”, en donde se selecciona
un diámetro de Ø2”.
a.-
Longitud equivalente
Se determinan la longitud equivalente por perdidas locales:
Longitud de tubería Ø2”
:
Válvula de compuerta Ø2” :
Válvula de retención Ø2” :
Medidor Maestro Ø2”
:
Cruz de Ø2”x Ø1”
:
2 codos de 45
:
-Longitud total
:






b.-
=
=
=
=
=
=
=
8.00 m
0.40 m
6.40 m
0.90 m
0.90 m
___1.60 m ___
18.20 m
Cálculo de pérdida en la sarta.
-Cudal de diseño:
Qb1  1 2.0 G pm
-Longirud de sart a:
Ls   1 8.4 0m

-Diamet ro de s arta:
d 2   2 .0 p lg
1.85
Perdida de carga en la Tuberia:h fs2  
1 0.5 494Qb1
 Ls
1.85
C
4.87
 d 2
h fs2  0 .13 1m
3.5.6 Conexión al tanque de almacenamiento.
a.-
Longitud equivalente
Se determinan la longitud equivalente por perdidas locales:







b.-
Longitud de tubería Ø4”
Válvula de compuerta Ø4”
Válvula de boya Ø4”
Tee Ø4”
Entrada Normal Ø4”
4 codos de 90ºxØ4”
2 codos de 45º x Ø4”
-Longitud tota
:
:
:
:
:
:
:
:
=
=
=
=
=
=
=
=
6.0 m
0.40 m
8.50 m
1.50 m
1.50 m
5.60 m
___ 1.60 m ___
25.10 m
Cálculo de pérdida en la conexión al tanque.
-Cudal de diseño:
Qb1  1 5.0 G pm
-Num ero de equipo de bom beo: Ne   3 8
-Longirud de sart a:
Lt   8 .10m

-Diam et ro de s arta:
d 6   6 .0 p lg
C audal de bom beo:
Qb2   Ne Qb1
Qb2  5 70
G pm
34
1.85
Perdida de c arga en la Tuberia:h f t6  
1 0.5 494Qb2
1.85
C
 d 6
 Lt
4.87
h f t6  0 .34 7m
1.4
D iseño
d edel
equi
po dde
e Bombeo.
bombeo N o. 1.
3.5.7
Diseño
Equipo
a.) D eterm inar l a carga total di nam ica.
-Perdidad en la c olumna de la bomba:
h fc2  0 .12 9m
-Perdidad en la Sarta de la bomba:
h fs2  0 .19 9m
-Perdida de carga en la conex ion al t anque:h ft6  0 .34 7m
Pr   6 2.0m

-Presión res idual en la bomba
CTD   Pr  h ft6  h fc2  h fs2
CTD  6 2.6 75m
CTD  2 05 .62 7
ft
b. ) C ál cu lo de Potencia d e la B omba.
-Caudal de Bombeo:
Qb1  1 5
G pm
-Carga tot al dinam ica:CTD   2 06 .0
ft
Ef ic iencia de Bomba: eb   0 .62
H P B 
Qb CTD
3 96 0e
 b
H P B 1 .88 8 H P
c. ) Cálcul o de Po tenci a del Motor.
El Manual de hidráulica del aut or J . M. de Azev edo N et o y Guillermo Ac os t a Alv arez, rec omienda, para bomba menor de 2. 0 H P, un inc remento en la Pot encia ins talada para el
motores eléc trico del 50%. (C ap. 18, I nc iso 8. 4 Pagina 243)
-Fac tor de serv ic io del mot or elect ric o:
fd   5 0%
em   0 .70
-Ef icienc ia de Motor:
H P M   1  fd 
HPB
em
H P M  4 .04 5
HP
U sar Equipo de Bombeo Marc a Grudf os, Modelo 22SQE 10C-190 numero de etapa
, t ipo 5de
motor elec trico MSE3de 5.0 H P," diamest ro, v eloc idad de la bomba de 10700
RPM y energia
1/60/ 220v
3.6.8 Condición de operación y especificación del equipo de bombeo.
A continuación se presenta la característica del equipo bombeo requerido.
35
Se recomienda adquirir un equipo de bombeo Sumergible similar o igual a la
Marca Grundfos Modelo 22SQE10C-190, para un caudal de 15.0 Gpm y Carga
Total Dinámica de 206.0', en Acero Inoxidable 304, con acople para Motor
Sumergible de Ø3", descarga de Ø1½" y trae Integrada Su válvula check,
acoplada a Motor Sumergible No Rebobinable Marca Grundfos Modelo MSE-3
de Ø3" de diámetro. Potencia de 5.0 HP 2/60/110/220 Voltio, 10,700 RPM, factor
de servicio de 1.60 se incluye el control box del motor.
3.5.9 Desinfección.
El agua proveniente de la captación es posible que presente contaminación
bacteriana, por lo que se requerirá de un proceso de desinfección mediante el
uso de hipoclorito de sodio o calcio, a través de una bomba dosificadora
electrónica similar o igual a la Marca WALCHEM, Series EH y Modelo B15, para
una capacidad máxima de 1.0 GPH y una presión máxima de trabajo de 105
Psi. Este equipo operara automáticamente y tendrá una capacidad de aplicar
caudal de 0.30 a 0.80 Gph de cloro, que a su vez constara de un tanque de
plástico de 250.0 litros, para el almacenamiento de solución de cloro para de
4.0 a 12.0 días almacenamiento como máximo.
36
a.-
Dosificación de la solución de hipoclorito de calcio.
El dosificador de la solución de cloro se diseñara para todo el periodo de
diseño, aplicando la siguiente formula:
Capacidad (lbs/días) = 0.012 x Qb x dosis
Se adopta una dosis de cloro 2.50 mg/lt, con una concentración de solución
del 1.0% y el hipoclorito de sodio puro una concentración de 95.0% y/o
hipoclorito de calcio con una concentración del 70.0%.
A Continuación se presenta la cantidad de cloro a usarse en todo el periodo
de diseño:
3.6
Propuesta de Mejoramiento
(Conexiones Domiciliares).
Comercial
de
la
Micromedición
Para la mejorar la gestión del sector comercial con respecto a la
micromedición, se propone la instalación de 1,014 conexiones domiciliares con
medidores de agua en viviendas actualmente y la instalación de 645
medidores de agua en conexiones domiciliares existentes, para un total de
1650 conexiones domiciliares con medidores. También se propone instalar 76
medidores de agua en conexiones institucionales existente como: escuela,
dos iglesias, instituciones, comercios y hospital, para un total de 1,735
conexiones domiciliares y a continuación se presenta la distribución de esto:
Con este sistema nuevo se pretende obtener una cobertura total del 100.0%
de personas abastecida a través de conexiones domiciliares con medidores.
37
38
3.7
Costo de Operación Y Mantenimiento.
Para mantener en funcionamiento el sistema de agua potable de esta localidad
y brindar un servicio eficiente y continuo a la población, tanto en calidad y
cantidad, se hace necesario determinar el gasto que se incurrirá en la operación
del acueducto durante todo el período de diseño y para mantener el sistema en
buena condiciones físicas operativas, se hace necesario también determinar los
gastos de mantenimiento de cada uno de los elemento que conforman el sistema
para que estos funcionen óptimamente. Sobre la base de este costo se
establecerá la tarifa de agua mínima, que los pobladores de la localidad tendrán
que pagar, con el fin que el sistema pueda operar y mantenerse eficientemente.
El contenido de los costos de operación incluye:

El costo de pago de energía eléctrica, por funcionamiento del equipo de
bombeo, equipo de cloración y cerco de alambre interno y externo.

El costo de adquisición de producto químico, para la utilización para la
desinfección del agua.

Erogaciones en concepto de salario que se pagaran al personal
encargado de la operación del sistema.
El contenido de los costos de mantenimiento incluye:

Los gastos incurridos en mantenimiento preventivo y correctivo del equipo
de bombeo y cloración.

Los gasto incurrido en mantenimiento de la obra de captación.

Los gasto incurrido en mantenimiento de la planta de tratamiento.

Los gastos de limpieza
almacenamiento.

Los gastos de limpieza y lavado de tanque de almacenamiento.

Los gastos de mantenimiento de cerco y caseta de bombeo y cloración.

Los gastos de reparaciones varias de carácter rutinario en la red de
distribución y conexiones domiciliares.

Los gastos incurridos en mantenimiento preventivo y correctivo de válvulas
en general.
de
los
predios
del
pozo
y
tanque
de
39
3.7.1 Determinación de los Costos de Operacionales.
a.-
Costos de energía por operación del pozo.
Para el cálculo del gasto de energía anual, se utilizará la tarifa industrial, para
equipo de bombeo T-7, se tiene un costo por consumo de C$4.022/Kwh mas un
costo por demanda de C$890.16/Kw., cuando el tiempo de bombeo es menor de
16 horas y un costo por consumo de C$5.895/Kw., cuando el tiempo de bombeo
es mayor de 16 horas más un recargo de C$418.20 Córdobas, aplicarse a partir
del mes de julio del año 2,011. El consumo de la bomba inyectará de cloro es de
200.0 watts y también se instalará una luminaria incandescente, para alumbrado
del predio de 250.0 watts y dos lámparas fluorescentes, para alumbrado interior
de la caseta de 20.0 watts cada una.
b
Gastos de cloro.
En este caso se propone la utilización de una dosis de 2.50 ppm de hipoclorito de
calcio y el costo del hipoclorito de calcio en el mes de Junio del 2,011 es
US$2.14/kg y el costo del hipoclorito de sodio es de US$1.25/Gal.
40
c
Gastos administrativos.
Para la operación y mantenimiento de este acueducto, se propone una persona,
que realice las actividades de responsable administrativo, fontanero, un lector,
cobrador y operador del equipo de bombeo del pozo.
c.1) Gastos de personal.
Se cosedera el pago del personal administrativos, pago de vacaciones
aguinaldo.
c.2) Gastos de papelería y transporte.
Se considera un gasto mensual en compra de papelería, gasto de teléfono,
combustible para vehiculo y otros.
c.3)
Distribución de los gastos administrativos.
La Empresa Municipal de Agua de Corn Island administra los acueducto de la la
isla grande y la isla pequeño, por lo tanto los gastos administrativo que incurre la
empresa de agua se tiene que compartir de acuerdo al numero de conexiones
domiciliares existentes en ambas isla.
41
3.7.2 Determinación de los Costos de Mantenimiento.
a.-
Costo de mantenimiento de equipo de bombeo y cloración
Se consideran dos tipos de mantenimiento preventivo y correctivo, para los
equipo de bombeo, cloración, controles eléctricos y banco de transformadores.
a.1
Mantenimiento preventivo.
Este tipo de mantenimiento se realizara cada año, y tendrá un costo del 1.0% del
valor de el equipo y consiste en una revisión general de estos, como limpieza,
engrase, los cambio de empaque y anillo etc. A continuación se presentan los
costos anuales de mantenimiento:
a.2 Mantenimiento correctivo.
Este tipo de mantenimiento se realizará cada cinco años, y tendrá un costo del
5.0% del valor del equipo y consiste en una revisión general de estos, como
limpieza, sacar equipo de bombeo, engrase, cambio de piezas importantes,
cambio de empaque y anillo etc. A continuación se presentan los costos de
mantenimiento:
42
b.-
Mantenimiento caseta de operación y cercos
Esta actividad consiste en reparar el techo, puerta, pintura etc., y tiene un costo
del 5.0% del valor de la estructura y se realizará cada 5 años.
c.-
Limpieza de predio.
Esta actividad consiste en limpiar de monte y maleza el predio del tanque de
almacenamiento y predio de pozo, esta actividad se realizara tres veces al año y
tendrá un costo de C$ 100.0 por limpieza.
d.-
Mantenimiento de tanque de almacenamiento
Esta actividad consiste en pinturas el cuerpo del tanque metálico y válvulas en
genera, esta actividad se realizará cada diez y el mantenimiento de válvulas
cera anual.
43
e.-
Mantenimiento de conexiones domiciliares.
Esta actividad consiste en reparación de fugas, mantenimiento preventivo y
correctivo de los medidores en general y esta actividad tendrá un costo de
mantenimiento se estima en 2% del costo total del medidor y esta actividad se
realizara cada año.
f.-
Mantenimiento de línea de conducción y redes de distribución.
Esta actividad consiste en reparación de fugas, mantenimiento preventivo y
correctivo de válvula en general y esta actividad tendrá un costo de
mantenimiento se estima en 1% del costo total de las tuberías instaladas, por ser
un sistema nuevo y para las válvulas se considera el 2.0% de su costo.
En el cuadro No. 12, se presentan el resumen de los gastos operacionales y de
mantenimientos del proyecto de agua potable, en todo el período de diseño.
44
3.7.3 Establecimiento de la Cuota de Pago (Tarifa.)
Para establecer la cuota mínima de pago del agua, la población de Great Corn
Island, tiene que aportar mensualmente para la operación y mantenimiento del
sistema de agua potable, se propone dividir los egresos debido a gastos
operacionales y mantenimientos, que se van a realizar anualmente en el
funcionamiento continuo y eficiente del acueducto, contra el número de
viviendas que se van a beneficiar en el proyecto dejando siempre una utilidad,
para cubrir los gastos de cualquier eventualidad que se pueda dar en todo el
período de diseño.
Para realizar el análisis financiero del proyecto, desde el punto de vista de gastos
operacionales versus tarifa de agua, se analizarán tomando en cuenta los gastos
administrativos correspondientes a las personas, que se encarguen de la
operación, mantenimiento y administración del acueducto y también se propone
que el mantenimiento de la infraestructura de la captación, Equipos de bombeo,
equipo de cloración, cercos, caseta de controles eléctricos, red de distribución,
conexiones domiciliares y el tanques de almacenamiento (ver cuadros 10.8). Se
sometieron a análisis tres tipo de tarifas agua, a una tasa de interés del 12.0% igual
a la devaluación anual de la moneda nacional. Como se puede ver en el cuadro
No. 13.
45
Como se puede observar en el cuadro anterior, para la alternativa No. 1, la tarifa
más económica, para el sostenimiento del acueducto tiene un valor de
C$120.0.0/mes como promedio por usuario, dejando un saldo positivo al final de
periodo de C$ 1,484,104.0 Córdobas, un beneficio / costo de 1.05 y representa el
3.0% del ingreso promedio familiar. Para la alternativa No. 2, se tiene una tarifa de
C$145.0.0/mes como promedio por usuario, dejando un saldo positivo al final de
periodo de C$ 1,468,712.0 Córdobas, un beneficio / costo de 1.04 y representa el
3.58% del ingreso promedio familia. Ver cuadro No. 14 al 17.
.
La tarifa mínima con respecto al costo de producción del metro cúbico del agua,
para la alternativa No. 1, es de C$5.76/m³, dejando un saldo al final de cada mes
de C$15,509.0 Córdobas y un factor de venta de 1.06 y la alternativa No. 2 el
metro cúbico de agua tiene un costo de C$5.35/m³, dejando un saldo al final de
cada mes de C$14,930.0 Córdobas y un factor de venta de 1.04. Ver cuadro No.
18 y 19.
46
47
48
49
50
51
52
53