Memoria de Cálculo CENEPA REV 0

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MEMORIA DE CLCULO HIDRAULICO

CONTENIDO1OBJETIVO12DOCUMENTOS DE REFERENCIA23CLCULO DE LA POBLACIN Y DEMANDA. DETERMINACIN DE LOS CAUDALES DE DISEO23.1CLCULO DE LA POBLACIN23.2DETERMINACIN DE LOS CAUDALES DE DISEO43.2.1Consumos53.2.2Prdidas de agua53.2.3Variaciones de consumo53.2.4Almacenamiento63.3PROYECCIN DE LA DEMANDA64CLCULO HIDRAULICO DE LOS COMPONENTES DE LA LNEA DE AGUA84.1PLANTEAMIENTO INTEGRAL DEL SISTEMA84.2CAPTACIN84.3LNEA DE IMPULSIN84.4RESERVORIO104.5ADUCCIN Y RED DE DISTRIBUCIN114.5.1Criterios de diseo114.5.1Aduccin y red de distribucin125CLCULO DEL SISTEMA DE DISPOSIN SANITARIA DE EXCRETAS155.1UNIDADES BSICAS DE SANEAMIENTO155.2ZANJAS DE PERCOLACIN165.2.1Tasa de infiltracin165.2.2Clculo del rea de absorcin y longitud de zanja17

OBJETIVOEl objetivo del presente documento es la determinacin de los clculos necesarios para realizar el diseo de las Instalaciones de agua potable y disposicin sanitaria de excretas del Estudio a Nivel de Expediente Tecnico del Proyecto: Mejoramiento y Ampliacin del Servicio de Agua Potable y Disposicin Sanitaria de excretas en los sectores Cenepa y Pucara de la Comunidad Campesina Lacalaca, Distrito Huacullani - Chucuito Puno.DOCUMENTOS DE REFERENCIAEntre los documentos de referencia y para las bases del diseo se tiene: DS N 011-2006-Vivienda: Reglamento Nacional de Edificaciones, Gua Simplificada para la Identificacin, Formulacin y Evaluacin Social de Proyectos Saneamiento Bsico en el mbito Rural MEF (DGPI) RM N 184-2012-Vivienda: Guia de Opciones Tecnicas para Abastecimiento de Agua Potable y Saneamiento para los Centros Poblados en el Ambito Rural.CLCULO DE LA POBLACIN Y DEMANDA. DETERMINACIN DE LOS CAUDALES DE DISEOCLCULO DE LA POBLACINCon la finalidad de poder determinar los caudales de diseo para las diferentes estruturas proyectadas se elabor el estudio de crecimiento de la poblacin para el cual se han considerado lo siguiente: Vida til del proyecto: 20 Poblacin base: poblacin censada en 2012 Poblacin de diseo: poblacin estimada para el ao horizonte del proyecto La tasa de crecimiento del rea de intervencin de 2,21% (tasa de la provincia de Chucuito que est en el promedio de las tasas de crecimiento de la poblacin rural del Departamento de Puno y el distrito de Huacullani entre los censos de 1993 y 2007).El modelo matemtico recomendado para determinar el crecimiento de la poblacin en poblaciones rurales es el mtodo aritmtico, mtodo basado en la hiptesis de que el incremento de la poblacin en la unidad de tiempo es constante, obtenido por lo tanto un crecimiento lineal de la poblacin.Pf = P0 (1 + r n)

En donde:P0 = Poblacin total inicial en el ao base (2012) r = Tasa de crecimiento promedio anual, expresado como decimal = 0.0221 Pf = Es la poblacin final calculada para en el ao nn = Es el ao para el cual se calcula la proyeccin.

Para los sectores de Cenepa y Pucara de la Comunidad Campesina Lacalaca, tal y como se mencion anteriormente se considera la situacin al ao cero a la existente en el ao 2012, la cual da resumida en la siguiente tabla:

Resumen demogrfico en la localidad DescripcinN de ViviendasTotal de Poblacin

Habitados79253

No habitados5

Instituciones Estatales

I.E.I.15

I.E.P.151

I.E.S.186

Organizaciones Sociales

Local Comunal1-

Iglesia(s)1-

Vaso de leche1-

Considerando el mtodo de proyecccin aritmtico, as como las premisas anteriormente comentadas, se realiz la proyeccin de la poblacin de diseo obtienendo los siguientes resultados:

Poblacion FuturaAOPOBLACION FUTURA TOTAL

2012BASE253

20130259

20141264

20152270

20163275

20174281

20185287

20196292

20207298

20218303

20229309

202310315

202411320

202512326

202613331

202714337

202815342

202916348

203017354

203118359

203219365

2033(P.diseo) 20370

En base a esta proyeccin, la poblacin de diseo en el ao horizonte es de 370 habitantes.DETERMINACIN DE LOS CAUDALES DE DISEOCon la finalidad de poder determinar los caudales de diseo para las diferentes estructuras planteadas, y tras haber efectuado la proyeccin poblacional en la zona de estudio, se realiz la proyeccin de la demanda considerando los criterios que se exponen a continuacin:ConsumosSe han adoptado los consumos recomendados por el documento Gua Simplificada para la Identificacin, Formulacin y Evaluacin Social de Proyectos Saneamiento Bsico en el mbito RuralConsumos de agua potable UBICACIN GEOGRAFICATIPO DE DISPOSICION SANITARIAConsumo l/hab/da

SierraSin arrastre hidraulico50

*Nota: en el consumo estatal se considera 15 l/alumno.Prdidas de aguaEl nivel de prdidas no puede ser estimado por no haber registros de medicin. Considerando valores recomendados por EMSA PUNO se esima un porcentaje de prdidas en la red de un 30%.Variaciones de consumoLas variaciones de consumo empleadas para dimensionar los componentes del sistema de abastecimiento estn referidas al promedio anual de la demanda. Los valores empleados, de acuerdo a la Gua Simplificada para la Identificacin, Formulacin y Evaluacin Social de Proyectos Saneamiento Bsico en el mbito Rural, los coeficientes considerados son los siguientes:Coeficientes de variacin de consumoDescripcinValor

Coeficiente de variacin diaria (k1)1.3

Coeficiente de variacin horaria (k2)2.0

Con respecto al porcentaje de contribucin al sistema de disposicin sanitaria de excretas el Reglamento Nacional de Edificaciones establece que el porcentaje de aporte de agua potable a la hora de la mxima demanda debe de ser del 80%, valor que ha sido adoptado para el dimensionamiento de estos elementos.AlmacenamientoPara la determinacin del volumen de almacenamiento se han considerado los volmenes de regulacin y de reserva.Volumen de regulacinPara el volumen de regulacin, no contndose con el diagrama de regulacin del diagrama de masas que refleja las variaciones de consumo durante el da, se ha considerado lo establecido en el Reglamento Nacional de Edificaciones el cual contempla que se adopte como mnimo un 25% del promedio anual de la demanda.Volumen de reservaEn cuanto al volumende reserva se ha considerado el equivalente al suministro de agua por un tiempo de 12 horas. De esta forma se da un margen para actuar ante una posible interrupcin del flujo de agua al reservorio.PROYECCIN DE LA DEMANDAAplicando los criterios ya comentados obtenemos los caudales de diseo y volmenes de almacenamiento cuyos resultados se muestran en la tabla adjunta.Estudio a nivel de Expediente Tecnico del Proyecto: "Mejoramiento y Ampliacin del Servicio de Agua Potable y Disposicin Sanitaria de excretas en los sectores Cenepa y Pucara de la Comunidad Campesina Lacalaca, Distrito Huacullani - Chucuito Puno

CONSORCIO IDOM SERCONSULT S.A 18Proyeccin de caudales diseo y volmenes de almacenamiento para los Sectores de Cenepa y Pucara

CLCULO HIDRAULICO DE LOS COMPONENTES DE LA LNEA DE AGUAPLANTEAMIENTO INTEGRAL DEL SISTEMACon la premisa de asegurar la calidad, cantidad y continuidad del servicio servicio de agua potable de forma eficiente, se ha diseado el sistema de abastecimiento que consiste en los siguientes componentes: Captacin Lnea de Conduccin Reservorio Lnea de aduccin y red de distribucin

El diseo de estos componentes se detalla a continuacin.CAPTACIN Se proyecta, la demolicin y reposicin de la estructura de captacin existente. La cual es del tipo manantial de ladera y Construccin de cerco perimtrico sern de concreto fc=170 kg/cm2 con acero de refuerzo se ubicar en las coordenadas UTM E=455907.78 y N=8181553.39 LNEA DE CONDUCCIONSe proyecta una lnea de conduccin desde las captacin CP-1 hasta el Reservorio apoyado proyectado RP-1 (V=25m3), con tubera PVC UF, DN 63mm C-10, en una longitud de 3030 ml. Y DN 63mm C-7.5, en una longitud de 506.18 ml.

Clculo de la Linea de Conduccion

RESERVORIOEl sustento del dimensionamiento de los reservorios estn detallados en el cuadro N 5 . Se ha proyectado la construccin de un reservorio del tipo apoyado de un volumen de 25 m3, la estructura ser de concreto armado de forma cuadrada de largo por ancho interior y altura de 3.60 m x 3.60 m x 2.20 de dimensiones. La losa de fondo ser de 0.15 m de espesor, mismo espesor que los muros de la estructura, mientras que la cubierta cuenta con un espesor de 0.10 m. El reservorio cuenta con su respectiva caja de vlvulas de medidas interiores de 0.90 m x 0.90 m x 0.80 m, el espesor de los muros es de 0.15 m. y de la losa es de 0.10 m.Estar ubicado en la cota 3836 m.s.n.m., contara con un cerco perimtrico de alambre con puas.Las caractersticas principales del reservorio proyectado son las siguientes: Tipo:ApoyadoForma:CuadradaMaterial:Concreto armadoVolumen:25 m3Lado interior:3.60 mTirante de agua:1.95 mDiametro de la tub. de entrada (conduccion) :2Diametro de la tubera de salida (aduccion):1 Diametro de la tubera de rebose :2ADUCCIN Y RED DE DISTRIBUCINCriterios de diseoPara calcular el dametro de la lnea de aduccion, as como de las redes de distribucin se realiz una simulacin hirdraulica con el programa de clculo WaterCAD v.8.i.Para la distribucin de los caudales del consumo mximo horario se ha calculado considerando el mtodo de reas tributarias en relacin a las longitudes de los ramales.Los criterios de diseo en base a los cuales se ha calculado hidraulicamente la red con este programa son: Formulacin empleada para los clculos: Hazen - Williams Coeficiente de rugosidad: En el caso del PVC el coeficiente de rugosidad es de C=130. Presiones: las presiones en las acometidas estarn comprendidas entre los 10 m.c.a. (dinmica) -50 m.c.a. (estatica) El modelo en el cual se han representado estos criterios es el que se muestras a continuacin:

0. Aduccin y red de distribucinPara los dos sistemas comprende el tendido de tuberas del tipo PVC SP bajo la norma NTP 399.002: 2009.Para la aduccin y redes de agua que se proyecta tiene las siguientes longitudes de tuberas:CONEXIONES DOMICILIARIAS85

TUBERIA PVC- D 3/4" C-102107.33

TUBERIA PVC- D 1" C-103054.86

TUBERIA PVC- D 1-1/4" C-7.54501.92

TUBERIA PVC- D 1-1/2 C-7.5165.14

El total general de tendido como proyecto es de 9,829.25m.Estos resultados son los obtenidos tras realizar la simulacin con el softward Water Cad del cual se presentan los resultados obtenidos en las siguientes imgenes:Reporte de resultados en las tuberas:LabelLength (Scaled) (m)Start NodeStop NodeDiameter (mm)MaterialHazen-Williams CFlow (L/s)Velocity (m/s)Headloss Gradient (m/m)

P-14.51J-1J-238.4PVC1300.59910.520.011

P-213.28J-3J-429.4PVC1300.01960.030

P-322.34J-5J-638.4PVC1300.4560.390.007

P-430.99J-2J-738.4PVC1300.59910.520.011

P-532.75J-8J-938.4PVC1300.20590.180.002

P-634.47J-10J-1122.9PVC130-0.00980.020

P-736.76J-12J-1322.9PVC130-0.00980.020

P-838.59J-14J-1522.9PVC130-0.00980.020

P-939.64J-16J-1729.4PVC1300.07360.110.001

P-1039.94J-18J-138.4PVC130-0.27450.240.003

P-1140.56J-19J-2022.9PVC130-0.01960.050

P-1259.57J-21J-2222.9PVC130-0.03920.10.001

P-1345.68J-23J-2422.9PVC130-0.00980.020

P-1446.11J-25J-2622.9PVC130-0.00980.020

P-1546.27J-27J-822.9PVC130-0.00980.020

P-1647.04J-28J-1822.9PVC130-0.00980.020

P-1747.3J-29J-522.9PVC130-0.00980.020

P-1848.46J-30J-3122.9PVC130-0.00980.020

P-1948.73J-32J-1622.9PVC130-0.00980.020

P-2049.52J-33J-3422.9PVC130-0.00980.020

P-2150.52J-17J-3529.4PVC1300.06380.090.001

P-2257.52J-36J-3722.9PVC130-0.00980.020

P-2362.63J-38J-3922.9PVC130-0.00980.020

P-2466.58J-40J-4122.9PVC1300.00980.020

P-2568.34J-42J-4338.4PVC130-0.28940.250.003

P-2669.72J-44J-4522.9PVC130-0.01960.050

P-2773.3J-46J-4222.9PVC130-0.00980.020

P-2874.11J-7J-4738.4PVC1300.58930.510.011

P-2975.31J-48J-4722.9PVC130-0.01290.030

P-3082.88J-49J-5022.9PVC130-0.02940.070.001

P-3175.51J-51J-3738.4PVC1300.44620.390.006

P-3279.84J-52J-322.9PVC130-0.00980.020

P-3378.11J-35J-4029.4PVC1300.06380.090.001

P-3485.99J-20J-1838.4PVC130-0.26470.230.002

P-3589.64J-13J-5338.4PVC1300.49530.430.008

P-3689.67J-54J-5522.9PVC130-0.00980.020

P-3792.16J-42J-5638.4PVC1300.27960.240.003

P-3893.16J-43J-5722.9PVC1300.01960.050

P-3997.43J-56J-5538.4PVC1300.26970.230.003

P-4099.19J-15J-5538.4PVC130-0.25990.220.002

P-41107.27J-31J-4538.4PVC130-0.37760.330.005

P-42113.19J-15J-5038.4PVC1300.24030.210.002

P-43120.55J-58J-3429.4PVC1300.05880.090.001

P-44124.94J-11J-5938.4PVC1300.16670.140.001

P-45138.35J-39J-3738.4PVC130-0.41680.360.006

P-46139.38J-39J-4538.4PVC1300.39720.340.005

P-47148.17J-34J-6029.4PVC1300.03920.060

P-48158.62J-53J-538.4PVC1300.47570.410.007

P-49160.8J-26J-638.4PVC130-0.4560.390.007

P-50165.14T-1J-144.4PVC1300.87360.560.011

P-51166.43J-47J-1338.4PVC1300.52470.450.009

P-52166.95J-61J-1729.4PVC130-0.00980.010

P-53175.53J-22J-5938.4PVC130-0.14710.130.001

P-54191.4J-3J-6029.4PVC130-0.02940.040

P-55198.41J-62J-5622.9PVC130-0.00980.020

P-56248.53J-63J-6422.9PVC1300.01960.050

P-57272.92J-11J-6338.4PVC130-0.18630.160.001

P-58291.9J-31J-4338.4PVC1300.36780.320.004

P-59307.26J-26J-5138.4PVC1300.44620.390.006

P-60320.72J-59J-6522.9PVC1300.01960.050

P-61378.3J-50J-6629.4PVC1300.21090.310.006

P-62405.11J-22J-5838.4PVC1300.10790.090

P-63499.19J-66J-2429.4PVC1300.20110.30.005

P-64548.9J-20J-838.4PVC1300.24510.210.002

P-65578.42J-9J-6338.4PVC1300.20590.180.002

P-66560.67J-24J-1629.4PVC1300.15210.220.003

P-67808.08J-58J-6729.4PVC1300.03920.060

Reporte de resultados en los nudos:IDLabelElevation (m)Demand (L/s)Hydraulic Grade (m)Pressure (m H2O)

27J-13,899.5903,935.2035.5

28J-23,898.2103,935.1536.9

30J-33,923.8003,931.878.1

31J-43,923.700.01963,931.878.2

33J-53,896.850.00983,930.7733.9

34J-63,897.0203,930.6233.5

36J-73,897.860.00983,934.8136.9

38J-83,905.900.02943,933.7427.8

39J-93,907.4303,933.6926.2

41J-103,904.510.00983,932.4627.9

42J-113,902.140.00983,932.4730.3

44J-123,895.580.00983,932.5936.9

45J-133,900.510.01963,932.5932

47J-143,890.190.00983,922.9032.7

48J-153,891.710.00983,922.9131.1

50J-163,887.360.06863,916.0228.6

51J-173,887.3703,915.9928.6

53J-183,901.4103,935.1033.6

55J-193,904.280.01963,934.8830.5

56J-203,900.2303,934.8934.6

58J-213,911.000.03923,932.1421.1

59J-223,911.0003,932.1921.2

61J-233,895.650.00983,917.8022.1

62J-243,902.270.03923,917.8015.5

64J-253,912.500.00983,929.5517

65J-263,901.9603,929.5527.5

67J-273,911.630.00983,933.7422.1

69J-283,911.440.00983,935.1023.6

71J-293,903.000.00983,930.7627.7

73J-303,899.520.00983,925.1225.5

74J-313,893.5403,925.1231.5

76J-323,885.880.00983,916.0230.1

78J-333,907.170.00983,931.9424.7

79J-343,910.280.00983,931.9421.6

81J-353,887.3503,915.9528.6

83J-363,904.900.00983,927.1122.2

84J-373,902.950.01963,927.1224.1

86J-383,900.680.00983,926.3425.6

87J-393,899.390.00983,926.3426.9

89J-403,884.910.0543,915.9030.9

90J-413,884.260.00983,915.9031.6

92J-423,891.9103,923.6331.7

93J-433,891.380.05883,923.8232.4

95J-443,902.000.01963,925.6123.6

96J-453,895.9403,925.6229.6

98J-463,895.340.00983,923.6228.2

100J-473,899.860.05173,934.0234.1

102J-483,894.100.01293,934.0139.8

104J-493,891.190.02943,922.6431.4

105J-503,897.7003,922.6824.9

107J-513,904.8503,927.6022.7

109J-523,914.310.00983,931.8717.5

113J-533,897.750.01963,931.9034.1

115J-543,890.940.00983,923.1332.1

116J-553,891.6103,923.1431.5

118J-563,891.6603,923.3831.7

120J-573,901.120.01963,923.8022.6

126J-583,905.820.00983,932.0126.1

128J-593,907.3803,932.3424.9

132J-603,922.690.00983,931.909.2

139J-613,903.450.00983,915.9812.5

143J-623,906.760.00983,923.3716.6

145J-633,909.4203,932.8123.3

146J-643,899.540.01963,932.7533.1

151J-653,899.000.01963,932.2633.2

153J-663,900.560.00983,920.4719.9

160J-673,923.340.03923,931.808.4

CLCULO DEL SISTEMA DE DISPOSIN SANITARIA DE EXCRETASCon el objetivo se asegurar la adecuada disposicin de excretas y aguas residuales se han dimensionado los siguientes componentes.UNIDADES BSICAS DE SANEAMIENTOSe proyectan 90 Unidades Bsicas de Saneamiento como sistema de disposicin sanitaria de excretas.Las UBS, en este caso composteras, contarn con:LavaderoDuchaDoble inodoro (con doble cmara)LavatorioEl rea total requerida para cada unidad es de 4.3 m x 3.7 m, siendo de altura desde el nivel del terreno 3.2 m; y el material empleado ladrillo.Cada una de las instalaciones desaguarn a tuberas de PVC 2 C-10 que se unirn para dar lugar a una de mayor dimetro de PVC 100 mm que desaguar en las zanjas de percolacin.

ZANJAS DE PERCOLACINCon la finalidad de eliminar riesgos de contaminacin asociadas al vertido de la unidad bsica de saneamiento, se consideran zanjas de percolacin como tratamiento adicional.La zanja contar en su base con una capa de unos 15 cm de arena gruesa sobre la que se apoyar la tubera ranurada de PVC. Cubriendo esta tubera se dispondr una capa de grava fina.Para conseguir las dimensiones adecuadas de la zanja de percolacin, se han estimado los siguientes parmetros:Tasa de infiltracinLa tasa de infiltracin se calcula a partir de los ltimos datos observados en el periodo final de 30 minutos y se determina mediante la siguiente frmula:

Donde:Ti= tasa de infiltracin en l/m2dah= Descenso del nivel de agua en el tiempo de la prueba (mm)t= Tiempo demandado para el descenso del nivel de agua (s)De esta prueba se obtiene la clasificacin del tipo de terreno segn los valores establecidos por el Reglamento Nacional de Edificaciones:Clasificacin de los terrenos en funcin de la prueba de percolacinCLASE DE TERRENOTiempo de infiltracin para el descenso de 1 cm

RpidosDe 0 a 4 minutos

MediosDe 4 a 8 minutos

LentosDe 8 a 12 minutos

Los resultados obtenidos de las 3 pruebas realizadas en campo son:

Resultados obtenidos de la prueba de percolacinCALICATACOORDENADASh (cm)t (min)R(l/m2da)Tiempo de descenso de 1 cmClasificacin del terreno

E(min)

CALICATA N145357481791476.030.0057.65.00Terreno Medio



Clculo del rea de absorcin y longitud de zanjaEl rea de absorcin ha sido estimada mediante la siguiente relacin:

Donde:A= rea de absorcin (m2)Q= caudal promedio del efluente (l/da)R= coeficiente de infiltracinSe consideran los siguientes criterios: Caudal promedio del efluente: 80% del consumo mximo dario por lote.(Densidad 2.94 hab/lote, Consumo mximo diario 50 l/hab-dia x 1.3 = 65 00 l/hab-diaCaudal = 2.94 x 65.00 = 191.10 l/dia) Ancho de zanja: 0.6 m Profundidad de zanja: 0.60 m

En la determinacin de la longitud de la zanja se consideran dos zanjas de percolacin por Unidad Bsica de Saneamiento.

Las superficies de absorcin resultantes son:

Areas de absorcin resultantesCALICATAR(l/m2da)Caudal (l/dia)Area (m2)Longitud total zanja (m)N de zanjas (und)Longitud zanja (m)

CALICATA N157.6166.42.94.822.4

CALICATA N255.1166.43.05.022.5

CALICATA N360.9166.42.74.622.3

La longitud mxima de zanja es de 3 m, adoptando esta por ser la ms desfavorable y teniendo un margen de seguridad.

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Memoria de Cálculo CENEPA REV 0