Download pdf - SISTEMA REGIONAL DE AGUA POTABLE ESMERALDAS INFORME FINAL · 2017-05-05 · SISTEMA REGIONAL DE AGUA POTABLE ESMERALDAS INFORME FINAL 1 INTRODUCCIÓN Luego de los análisis y revisión

Estudios de Evaluación, Factibilidad y Diseños Definitivos del Sistema Regional de Agua Potable Esmeraldas ACSAM Consultores

Diseños Definitivos Memoria Técnica Descriptiva Pág. 1

SISTEMA REGIONAL DE AGUA POTABLE ESMERALDAS

INFORME FINAL

1 INTRODUCCIÓN Luego de los análisis y revisión tanto por la EAPA San Mateo y la Supervisión del Contrato –EP Petroecuador-, la Fase 2, Diseños de Factibilidad del Sistema Regional de Agua Potable Esmeraldas y sus zonas de influencia, fue aprobada y se recomendó realizar el Diseño Definitivo, tomando como base la alternativa A1, estos aspectos y el diseño definitivo de los componentes y unidades del sistema, constituyen el objeto del presente Informe. El estudio integral se realiza en el marco de la colaboración del “Programa de Compensación Social” de PETROECUADOR, cumpliendo el principio de responsabilidad social y apoyo al desarrollo sostenible de Esmeraldas y en conformidad con el artículo 22 de la Ley Orgánica del Sistema Nacional de contratación Pública –LOSNCP-, mediante el cual se financian los Estudios de Evaluación del Sistema Existente, Factibilidad y Diseños Definitivos del Sistema Regional Esmeraldas, que incluye la ciudad de Esmeraldas, y los centros poblados: Tonsupa, Atacames, Súa, Tonchigüe, Tachina, Camarones, Rioverde y Rocafuerte. La presente consultoría se desarrolla en tres etapas.

1. En la primera etapa se realizó la evaluación de los componentes del sistema regional de agua potable existente, cuyos resultados y recomendaciones fueron entregados el 29 de octubre de 2012.

2. La segunda etapa, el diseño de factibilidad, mediante el cual se determina la solución

más adecuada para la sostenibilidad del sistema regional de agua potable Esmeraldas, fue presentada el 29 de diciembre de 2012. La solución adoptada incorpora las obras y componentes que se encuentran en pleno procesos de ejecución (contratos que están en ejecución en la actualidad).

3. En la tercera fase se realizaron los diseños definitivos –para construcción- de la alternativa aprobada por la EAPA San Mateo y la EP PETROECUADOR, e incluye las recomendaciones realizadas al Informe de factibilidad, esto es de cubrir el servicio a las zonas altas de los sectores San Rafael y Buen Pastor, mantener un caudal remanente para el abastecimiento a Rioverde y Rocafuerte, y disponer de un mecanismo de monitoreo de la operación del sistema, no automatizar.

En este documento se presenta el Informe de Diseños Definitivos de los componentes y unidades del Sistema Regional de Agua Potable Esmeraldas, ha ser implementados en la primera fase, esto es hasta el año 2025; para una mayor comprensión del alcance del proyecto, se integra de manera resumida los principales aspectos de las fases de Diagnóstico y de Factibilidad, desarrolladas en este estudio.



2 INFORMACIÓN GENERAL DEL ÁREA DEL DE PROYECTO

2.1 Entorno general La Provincia de Esmeraldas está localizada en la zona occidental de la frontera norte del país, hacia el Océano Pacífico, con una extensión de 15.954 km². Limita por el norte con el Departamento de Nariño (Colombia); por el sur con las provincias de Manabí, Pichincha e Imbabura; por el este con las provincias de Imbabura y Carchi; y al oeste con el Océano Pacífico. La provincia de Esmeraldas está constituida por ocho cantones: Esmeraldas (capital), Atacames, Rioverde, Eloy Alfaro, San Lorenzo, Muisne, Quinindé y La Concordia. La ciudad de Esmeraldas, capital de la provincia de Esmeraldas y las áreas de balnearios, se localizan en la costa norte del Ecuador, están bañadas por el Océano Pacífico; la ciudad de Esmeraldas considerada como eje principal del proyecto, se ubica a 320 km al oeste de Quito la capital del Ecuador. De acuerdo a la carta topográfica de la zona (IGM), la ciudad se ubica en un área limitada por las siguientes coordenadas y altitudes -proyección transversa de Mercator para la Zona 17 del esferoide internacional-:

Coordenadas del extremo Nor-Este: N: 10’110.000, E:655.000

Coordenadas del extremo Sur-Oeste: N: 10’100.000, E:645.000

Rango de altitud: 4 - 270 msnm Tanto la ciudad como la zona de influencia -centros turísticos-, en cuanto a los aspectos urbanos y topografía, tienen características muy particulares. El área consolidada principal de la ciudad se asienta sobre la margen izquierda del río Esmeraldas. Su morfología general es de una flanja rectangular de aproximadamente 5 km en la dirección Norte-Sur y de 1,5 km en la dirección Este-Oeste, mantiene una cota media de 15 msnm. En el sector Oeste de la ciudad se encuentran barrios ubicados en las faldas de las colinas (cota entre 15 y 80 msnm), la topografía es ondulada con fuertes pendientes (hasta un 40%). Al sur de la zona consolidada, alrededor de la refinería se han desarrollado una gran cantidad de barrios y ciudadelas de tipo residencial medio, a esta zona, en este estudio se la denomina “Barrios del sur”, esta zona cuenta con servicios básicos de agua potable y energía eléctrica, los sistemas de alcantarillado sanitario y pluvial representan un pequeño porcentaje en cuanto al área. La zona de los Barrios del Sur” tiene una extensión algo mayor que el área consolidada de la ciudad. El mayor porcentaje de extensión de esta zona corresponde a una topografía plana (cota media 20 msnm), se encuentra en pleno proceso de desarrollo. Finalmente, sobre el área consolidada así como de la zona de los Barrios del Sur, se encuentran limitadas por zonas colinadas. Estas zonas involucran las colinas que rodean la ciudad y constituyen el cinturón verde, se encuentran entre las cotas 80 y 200 msnm, se considera a estas zonas como de protección, obviamente en estas zonas no se encuentran asentamientos urbanos ni servicios. La diversidad biológica de la Provincia, está integrada por tres reservas ecológicas importantes: Cotacachi-Cayapas (Esmeraldas: San Lorenzo y Eloy Alfaro, Imbabura),



Mache-Chindul (Esmeraldas: Muisne, Atacames) y Manglares Cayapas–Mataje (Esmeraldas San Lorenzo y Eloy Alfaro, sin embargo, ha recibido el impacto de varios procesos de desarrollo, entre otros la expansión agrícola, la utilización de las laderas, lo que ha generado la degradación de los suelos, la destrucción de la cobertura vegetal y así mismo un aumento de la erosión. La biodiversidad, que hasta el momento no ha sido explotado correctamente, a través de la biomedicina, ecoturismo e investigación. La biodiversidad puede convertirse en una fuente de generación de empleo y recursos económicos. En la zona costera se encuentran las playas más bellas del país. Las condiciones naturales muy particulares de esta Zona favorecieron la existencia de abundantes recursos hídricos.

2.2 Entorno económico Esmeraldas se encuentra en la región de planificación 1, que incluye las provincias de Esmeraldas, Carchi, Imbabura y Sucumbíos. La población de acuerdo al último censo en la región es de 1.011.201 habitantes que representa el 8,4% del total nacional, distribuida de la siguiente manera: Esmeraldas 385.223 habitantes, Carchi 152.939 habitantes, Imbabura 344.044 habitantes y Sucumbíos 128.995 habitantes. En la Provincia de Esmeraldas agrupa el 5,97 % de la oferta laboral (población económicamente activa - PEA) de la costa ecuatoriana y el 2,81 % del total de la oferta laboral nacional. En cuanto al indicador población en edad de trabajar, la participación porcentual es muy similar. La mayoría de la oferta laboral / PEA, esta concentrada en los cantones Esmeraldas, Ríoverde y Quinindé que agrupan a 89.744 personas, es decir el 70,16 % de la PEA de la Provincia de Esmeraldas. Los cantones con menor oferta laboral, con el 14%, corresponde a los cantones de Muisne y Atacames. En el caso de la Provincia, los tres principales productos que se producen son: la palma africana, el cacao y el banano. De los cuales, se exportan el cacao y últimamente el biodiesel, el aceite rojo que se extrae de la palma africana. El área destinada a montes y bosques llega al 41,47%, seguida por el uso ganadero con el de 33,49% y el 20,59% para la producción agrícola. Los principales cultivos de la Provincia, son la palma africana, el cacao y el banano que agrupan el 86,05 % de las hectáreas cultivadas. De estos últimos, el cultivo de palma africana el que ocupa la mayoría de la superficie cultivada con el 50,5 % del total. Por otro lado, el cantón que destina un mayor porcentaje de su producción, a exportar, es el Cantón Muisne con el 6,2 %. Así mismo, es de resaltar que el Cantón Eloy Alfaro, el cantón San Lorenzo es el que presenta los menores volúmenes de producción destinada a la exportación con el 0.1 %. En el ámbito productivo y comercial, varios puertos se encuentran a lo largo de su franja costanera y son la base de la actividad pesquera artesanal. El puerto marítimo de Esmeraldas tiene una connotación especial, pues es la puerta de entrada y salida de un alto porcentaje del comercio nacional e internacional, junto con los puertos artesanales. En la región, las playas poseen una gran belleza natural, de arena suave siendo el sitio preferido por los turistas de la Sierra Norte del país; la temperatura de las áreas playeras



fluctúa entre 20°C y 25°C en la época seca, ascendiendo hasta los 30ºC en la época húmeda. Esta oferta de unidades habitacionales y plazas hoteleras genera en forma directa 800 empleos permanentes, alrededor de 2.000 trabajos temporales (más o menos 22 semanas de trabajo al año) y mueve una serie de negocios como el aprovisionamiento de alimentos, transporte, diversiones y otros.

2.3 Aspectos relacionados con la salud El índice de salud (porcentaje de hogares con saneamiento básico, porcentaje de viviendas con agua potable al interior de la vivienda, tasa de mortalidad infantil, y personal equivalente de salud por cada mil habitantes) de la provincia esta muy distante de las puntuaciones obtenidas en la región costa y en el país. La Provincia de Esmeraldas, con un índice de salud de 47.77 puntos (valores cercanos a 100, mejores condiciones de salud), es la de peores condiciones de salud dentro de las provincias de la costa y a nivel nacional se posiciona en el puesto 16. Los cantones con los menores índices de salud son Eloy Alfaro y Ríoverde, mientras que hay dos cantones que superan el promedio provincial como son los cantones Atacames y Esmeraldas y este último supera inclusive el promedio obtenido en la costa, lo que refleja el desarrollo desigual del sector salud entre los diferentes cantones de la provincia. En la provincia la mortalidad infantil es la más alta que en el resto del país; el cantón esmeraldas tiene el 29.13%, Atacames el 33.17% y Rioverde el 36.7%. Las dos primeras causas de morbilidad de la población del cantón Esmeraldas está dada por enfermedades respiratorias que representan el 67,64% y enfermedades diarreicas con el 15,63% del total de los casos atendidos en los Hospitales y Centros de Salud del Cantón. Si analizamos estos datos en relación a los habitantes para el año 2009, tenemos que el 23,42% de la población aproximadamente sufre de dolencias respiratorias y un 15,63% fueron atendidos por enfermedades diarreicas. Gran parte de los problemas de salud, entre los que destacan los infecciosos y parasitarios, tienen como condiciones el hábitat del ser humano. De ahí la necesidad de medidas eficaces para lograr la mayor higiene en el ambiente familiar y comunitario, así como en el agua y los alimentos que consumen. El porcentaje de hogares esmeraldeños con saneamiento básico alcanza el 57 %, inferior a lo observado a nivel de la región costa y del país en general, lo que determina los bajos niveles de cobertura de este servicio básico en la provincia. Las condiciones del área de salud en general son difíciles en la Provincia, pero se puede notar existen cantones donde la situación es más apremiante y especialmente para Eloy Alfaro y Ríoverde donde un 3% tienen servicio de agua potable al interior de la vivienda. Los cantones Muisne y Quinindé, enfrentan problemas serios ya que el porcentaje de viviendas con servicio de agua no llega al 20 % de las viviendas en ambos casos.



2.4 Educación El analfabetismo (porcentaje de la población de 15 y más años que no saben leer ni escribir, es indicativa del grado de acceso de la población a centros o establecimientos de educación formales) dentro de la provincia es bastante alto en comparación con la tasa que registra la región costa y el país y presenta situaciones muy heterogéneas entre los cantones. El mayor volumen de analfabetismo se presenta en los cantones Eloy Alfaro y San Lorenzo con 22,72 % y 16,88 % respectivamente y localizado mayormente en el área rural. En contraste, la menor tasa de analfabetismo se presenta en el Cantón Esmeraldas con el 7,0 %. Así mismo, se pude observar que el analfabetismo es mayor en las mujeres que en los hombres tanto a nivel provincial como del país en general. En el cantón existen 65.982 alumnos entre escolares y secundarios y 3746 profesores, es decir 18 alumnos por cada maestro. Muchos de los niños dejan de estudiar a una cierta edad para trabajar y a esto se suma que no existen muchas opciones rurales para centros secundarios, por lo que se dirigen a centros urbanos o cantones vecinos. El promedio de escolarización (número promedio de años lectivos aprobados en instituciones de educación formal en los niveles primario, secundario y superior universitario, superior no universitario y postgrado) es menor, tanto en primaria como en educación superior, que los promedios nacionales. En el primero caso, en la provincia la tasa de matriculados llega al 83,07 %, es decir, que 2 de cada diez niños quedan al margen del sistema educativo primario, mientras que a nivel nacional solamente un niño quedo fuera del sistema (90,44%). La escolaridad en la mayoría de los cantones no alcanzan el promedio provincial, donde los años de escolaridad no superan los 5,45 años, excepto el Cantón Esmeraldas que supera la media de la costa y del país con 7,99 años.

2.5 Servicios públicos La provincia de Esmeraldas cuenta con 1.910 km de los 43.197,4 km de la red nacional. La infraestructura vial más importante es la carretera San Lorenzo-Ibarra; otra vía importante es la San Lorenzo–Esmeraldas-Quinindé que une a la provincia con Sto. Domingo de los Colorados y con la capital de la República. Existen varias empresas de servicio de transporte terrestre urbano y provincial, adicionalmente, se cuenta con el servicio de transporte aéreo con frecuencias diarias tanto hacia Quito como Guayaquil. Los aeropuertos internacionales de Quito y Guayaquil se enlazan con la ciudad de Esmeraldas a través de vuelos domésticos. La navegación fluvial se practica en forma rudimentaria y casi sin ningún tipo de infraestructura. Como medio de transporte se utilizan principalmente los ríos de la desembocadura del sistema Santiago-Cayapas en el área norte costera. El río Esmeraldas en una extensión de 80 Km. aproximadamente, antes de su desembocadura, el río Canandé en Quinindé y el Rioverde en la zona costera intermedia. La recolección de desechos sólidos, en la zona urbana como en la rural, especialmente en los recintos que se encuentran cercanos a la vía, se realiza durante 3 veces a la semana.



2.6 Sistema de alcantarillado El sistema de alcantarillado está constituido en su mayor parte por redes construidas antes de 1970; en este período se construyeron las redes terciarias (diámetro de 150 mm) del centro consolidado además de las redes secundarias y del colector principal que lleva las aguas hacia la primera estación de bombeo Las Palmas. Las redes secundarias son de tipo convencional ubicadas a los costados Norte y Este de las calzadas, Estos colectores inician en las zonas colinadas y atraviesan el sector centran recibiendo los aportes de las redes terciarias. En varios casos, dada su profundidad de instalación, se hace dificultoso el mantenimiento y limpieza de los colectores. En las zonas periféricas existen redes de Alcantarillado Sanitario; en las urbanizaciones La Tolita 1 y 2, fueron construidas por el BEV, a finales de los años 80 e inicio de los años 90, respectivamente. En la ciudadela Petroecuador (urbanización privada). En la urbanización Codesa se han implementado colectores en algunas vías, pero sin obedecer a ningún diseño. Tales obras han sido ejecutadas en varios casos por los propios moradores, contando con el apoyo de las instituciones locales que básicamente se han limitado a donar la tubería. En el resto de zonas de las ciudad de Esmeraldas, no existen redes de recolección de alcantarillado, por lo que las familias han implementado letrinas como sistemas individuales de disposición de excretas. Es importante indicar que en el sector de las colinas ubicadas al costado Oeste de la zona consolidada principal, si bien las vías cuentan con redes de alcantarillado sanitario, los moradores de las viviendas ubicadas en las faldas de las laderas, han construido este tipo de soluciones familiares, debido a que las viviendas se encuentran a distancias considerables y/o cotas más bajas que la red. Existen varias descargas directas a los cuerpos receptores (ríos Esmeraldas y Teaone y Océano Pacífico), la gran mayoría funcionan como combinadas, debido a que se han realizado interconexiones entre redes sanitarias y pluviales El emisario se inicia en la Calle Pedro Vicente Maldonado cerca de la intersección con la calle Salinas, con un diámetro de 600 mm, continúa por la P. V. Maldonado en una longitud de 700 metros, hasta la calle J. Montalvo, en este punto cambia de diámetro a 900 mm y baja por esta calle 55 metros hasta la intersección con la primera calle paralela a la calle Malecón (calle Palmar), continúa por esta calle hasta que se termina, luego continúa un trazado sin seguir ninguna vía, atraviesa por debajo construcciones que fueron realizadas posteriormente a la construcción del emisario, por lo que este quedó sin posibilidad de ser accesible para ninguna clase de mantenimiento. Para la evacuación del sistema sanitario, se dispone de 2 estaciones de bombeo, una principal ubicada en el sector de Las Palmas, y la otra en la ciudadela de Petroecuador. La capacidad hidráulica de las instalaciones de la estación de bombeo Las Palmas, es de 800 l/s. Una gran cantidad de descargas se realiza dirctamente al río (Teaone y Esmeraldas). La estación de Las Palmas recibe una parte del agua residual y las evacua al mar a través de la descarga submarina de diámetro 600 mm, a 650 m de distancia de la playa y 24.4 m. de profundidad. La capacidad de dilución del emisario submarino, es adecuada para las cargas contaminantes en las condiciones actuales, requiere profundizar para cargas a futuro.



El sistema pluvial existente está conformado por redes principales y secundarias y descargas directas a los cuerpos receptores (Ríos Teaone y Esmeraldas y Océano Pacífico). Los colectores no tienen capacidad para evacuar los caudales generados en las zonas colinadas; en consecuencia, se producen importantes flujos de agua sobre las calles y avenidas de la zona consolidada central. Los tramos de tubería presentan problemas críticos de operación. La mayoría de sumideros están cubiertos por la superficie de rodadura y/o con sedimentos y basura.

2.7 Entidad a cargo de los servicios La gestión, operación y mantenimiento del sistema regional de agua potable Esmeraldas está a cargo de la Empresa Pública EAPA SAN MATEO. La EAPA San Mateo fue creada mediante decreto Ley el 12 de julio de 1994, y sus estatutos se publicaron el 30 de agosto de 1994, siendo la propietaria del sistema, la Subsecretaría de Saneamiento Ambiental. En la actualidad (2012) la empresa de Agua Potable y Alcantarillado San Mateo, con el apoyo del MIDUVI, se encuentra ejecutando un plan de rehabilitación del sistema, que incluye cambio de tuberías –retiro de las tuberías de asbesto cemento de la red de distribución por tubería de PVC- y conexiones domiciliarias, cuyo monto alcanza a $12 millones de dólares en esta fase inicial. A la fecha de este análisis, el personal que está vinculado a la empresa es el siguiente:

Personal Directivo, Ejecutivo y asesor 19 Personal operativo 149 Personal administrativo y de apoyo 163 Total personal 331

El número de empleados que tiene la Empresa en la actualidad es sumamente alto (331), esto quiere decir que existe más del doble de funcionarios lo que debería tener la Empresa (estándar, 2 funcionarios por cada 1000 conexiones).

3 SISTEMA EXISTENTE

3.1 Características de los componentes El proyecto regional de agua Potable Esmeraldas, fue diseñado en 1987, con un horizonte hasta el año 2015; el área de cobertura alcanzaba a 1303 ha, y 18 centros poblados o comunidades ubicadas a lo largo de las conducciones. El caudal de proyecto como Caudal máximo diario –residencial- fue determinado en 1615.86 l/s, obtenido a base de la población proyectada y dotaciones diferenciadas (140 l/hab.día para los habitantes de: Chigue, Tahigue, Timbre; 185 l/hab.día para los habitantes de Tonchigue, Galera, San Mateo, Tachina, Rocafuerte y Chaflú, 54 l/hab.día para los turistas y 230 l/hab.día para el resto de zonas servidas); a este caudal se le incluyó los consumos especiales estimados en 247.8 l/s (Puerto 93.8 l/s, Industria 123.2 l/s, Termoeléctrica 5.8 l/s y recreación 25 l/s). El caudal máximo diario fue de 1863.62 l/s; el caudal de proyecto para los componentes del sistema fueron diseñados para: Captación 2236 l/s, Conducciones 2050 l/s y Planta potabilizadora 2050 l/s.



El diseño de 1987 previó que la captación, impulsiones y tanque de carga, debían construirse en el año 1989, cada una para el caudal total del final del período de diseño; mientras que la planta potabilizadora (incluyendo las lagunas de presedimentación y reserva), las conducciones principales y tanques de reserva debían entrar en operación en dos etapas, la primera en el año 1989 y la segunda en el año 2003, cada una con la mitad de la capacidad de proyecto, y, las redes de distribución debían implementarse periódicamente de acuerdo al crecimiento de la demanda. La ejecución de obras se desfasó radicalmente, las obras previstas para primera etapa entraron a operar en el año 1995, no se ejecutaron las obras para segunda etapa. La fuente de abastecimiento del sistema de agua potable es la cuenca hidrográfica del río Esmeraldas, del cual capta el agua superficial; el agua cruda mediante cinco bombas es elevada a través de una línea de impulsión hasta las lagunas de reserva; desde aquí, se alimenta a la planta de potabilización –tres módulos compuestos por: floculación mecánica, sedimentación, filtración, homogenización, desinfección mediante cloro gas. Luego de potabilizada el agua, es bombeada hacia el tanque de carga desde allí nacen dos líneas de conducción, la primera (conducción Tanque de carga-Esmeraldas) que va hacia los tanques de reserva de la ciudad de Esmeraldas, desde donde se distribuye el agua a las respectivas redes de distribución. En esta línea y cerca de la ciudad se encuentra una derivación (conducción a balnearios del sur), mediante la cual se va distribuyendo el agua a los tanques de reserva de: Tonsupa, Atacames, Súa, Same y Tonchigüe. La segunda (conducción Tanque de carga-Río Verde), alimenta la conducción que se dirige hacia el norte, con la cual se va alimentando a los tanques que abastecen a las redes de las poblaciones de Tachina, Camarones, Rioverde y Rocafuerte. En general el servicio es racionado alternadamente pasando un día y únicamente con 3 horas de servicio en los días de distribución, mantiene operables los siguientes componentes:

Fuente de abastecimiento, río Esmeraldas

Captación de agua cruda (parroquia San Mateo, junto al río Esmeraldas).

Bombeo y Línea de impulsión de agua cruda (desde captación a lagunas).

Planta de Potabilización (lagunas, tratamiento, laboratorio y administración).

Estación de bombeo de agua potabilizada.

Línea de impulsión de agua potabilizada (desde la planta al tanque de carga).

Tanque de carga.

Línea de conducción Tanque de carga – Esmeraldas - Balnearios; un ramal principal al que se conectan independientemente sendas derivaciones que abastecen a: San Mateo, villas de Petroecuador, Las Tolitas-San Rafael, Barrios del sur, y la ciudad de Esmeraldas; y otro ramal principal que abastece mediante derivaciones independientes a: Buen Pastor, Tonsupa, Atacames, Súa, Same y Tonchigüe.

Línea de conducción Tanque de carga - Rioverde, que abastece a: Tachina, Camarones, asentamientos menores, Rioverde y Rocafuerte.

Tanques de reserva, prácticamente para cada uno de los poblados de las derivaciones de las conducciones..

Redes de distribución en cada población.

Subestación eléctrica (10 MW).

Las características del sistema se presentan en la Ilustración 1.





3.2 Composición de la demanda El área de cobertura del sistema de agua potable actualmente alcanza a 3993.2 ha, de las cuales el 62.5% corresponde al área del cantón Esmeraldas, el 32.4 al cantón Atacames y el 5.1% al cantón Rioverde. En cuanto a población conectada, actualmente el servicio alcanza a 38190 abonados activos (con conexión domiciliaria), que representan 180964 habitantes servidos, con un promedio de habitantes por vivienda igual a 4.73 hab/conexión; bajo estas condiciones, la cobertura de población con servicio de agua potable, alcanza al 82,4%. La distribución de los abonados por categoría de consumo y los ciclos de lectura (referentes al mes de febrero de 2012, se presenta en el cuadro siguiente.

Características de la micromedición La composición de la demanda es netamente residencial (96.14%) y únicamente el 3,84% de los usuarios están dentro de las categorías Comercial, industrial y oficial. A base de la información proporcionada por el Departamento de Comercialización (julio a noviembre de 2011) y análisis de consumos –abonados activos-, en el cuadro siguiente, se presentan las características de consumo del sistema, estableciéndose que el consumo medio por conexión es de 21 m

3/mes, lo que se considera normal para un sistema donde

prácticamente todo el consumo es netamente residencial. A este análisis de consumos y usuarios, hay que agregar el hecho que existe un alto porcentaje de agua no contabilizada que según estimaciones realizadas durante este estudio, correlacionando mediciones de caudal en las tuberías de entrada y salida de la planta potabilizadora, y la información disponible de la propia EAPA, las redes tienen un índice de Agua No Contabilizada del orden del 46% a nivel de distribución.

Total Activos Total Abonado

1 6425 5463 121207 22 30401.65

2 4646 3750 138666 37 18590.37

3 3170 2655 57656 22 12010.71

4 3444 2807 52215 19 13646.49

5 3018 2154 31252 15 8874.29

6 6892 6079 143555 24 30271.49

7 7825 7189 118878 17 32364.48

8 575 490 6715 14 3133.21

9 8839 7603 121878 16 31347.74

10* 969 0 0 0.00

Total 45803 38190 792022 21 180640

Fuente: EAPA San Mateo, datos del mes de febrero de 2012

Elaboración: ACSAM Consultores

* Este ciclo no está facturado ni contabilizado, debido a que no recibe agua

CiclosAbonados Cons. mensual (m3) Pob Servida

(hab)



Bajo estas características, se establece que el sistema opera y brinda un servicio intermitente y racionado; varios componentes ya cumplieron su vida útil (problemas físicos y operativos), y no existe el caudal suficiente para cubrir la demanda, aspectos que disminuyen la eficiencia y la calidad del servicio.

Usuarios por sector y categoría de consumo

N° Sector Residencial Comercial Industrial Oficial Total

1Las Palmas, Coquito, La

Catedral5296 157 6 4 5463

2Santas Vainas, Aire Libre,

Mina de Piedra3745 4 0 1 3750

3 Parque Central 2402 251 1 1 2655

4 Estadio 2698 106 0 3 2807

5Autoridad Portuaria,

Arenal, La Barraca2110 43 1 0 2154

6Codesa, petroindustrial,

C. Muchachos, Victoria5957 108 14 0 6079

7Tolita, Sn Rafael, Vuelta

Larga7127 58 3 1 7189

8 San Mateo 484 6 0 0 490

9

Tonsupa, Sn Carlos,

Atacames, Sua, Same,

Tonchigue

6896 703 2 2 7603

10*Tachina, Camarones,

Cabuyal, Rioverde.0 0 0 0 0

36715 1436 27 12 38190

5648 110 0 1 5759

42363 1546 27 13 43949

96.14 3.76 0.07 0.03 100.00

Fuente:EAPA San Mateo, datos del mes de febrero de 2012

Elaboración:ACSAM Consultores

* Este ciclo no está facturado ni contabilizado, debido a que no recibe agua

Ciclo Categoría de usuario

Total clientes activos

Total Clientes Inactivos

Total Abonados

% Clientes activos

La estimación del Índice de Agua No Contabilizada se aprecia en el cuadro siguiente.



Estimación del Índice de Agua No Contabilizada

Caudal que ingresa a la planta l/s 880 Promedio de macromedición, ensayo

Producción media m3/día 76032

Período de análisis día 29 Registros, Comercialización EAPA

Volumen producido m3/mes 2204928 100

Caudal bombeado a Tanque de Carga l/s 720 Promedio de macromedición, ensayo

Distribución media m3/día 62208

Volumen distribuido m3/mes 1804032 82

Consumo operacional + pérdidas planta m3/mes 400896 18 Diferencia entre producción y distribución

Consumo medido y estimado m3/mes 792022 36 Registros, Comercialización EAPA

Agua NO Contabilizada m3/mes 1012010 46 Diferencia entre distribución y consumo

Indice de ANC % 46 Porcentaje de agua no contabilizada.

Fuente: EAPA San Mateo, datos del mes de febrero de 2012

Elaboración: ACSAM Consultores

Parámetro Unidad Valor % Comentarios

4 DIAGNÓSTICO Y EVALUACIÓN DEL SISTEMA

4.1 Cobertura El Sistema Regional Esmeraldas, tiene como centro principal de abastecimiento la ciudad de Esmeraldas, la zona de influencia incluye los centros turísticos –balnearios-: Tonsupa, Atacames, Súa, Tonchigüe, Tachina, Camarones, Rioverde y Rocafuerte. El área urbana actual es de 3993.20 ha; mientras que el área de influencia del proyecto al final del período de diseño es de 9191.32 ha. Tanto la ciudad como la zona de influencia -centros turísticos-, en cuanto a los aspectos urbanos y topografía, tienen características muy particulares y diferenciadas entre ellas. En cuanto al servicio de agua potable, cada uno de los centros y áreas de distribución, tienen abastecimiento racionado e intermitente, varios barrios no disponen de agua a nivel domiciliario debido a la falta de red de distribución; varios componentes ya cumplieron su vida útil (problemas físicos y operativos), y otros no tienen capacidad hidráulica –diámetros reducidos- lo que genera altas pérdidas de carga afectando a los sectores de distribución. La gestión de operación del sistema en general, se encuentra muy limitado en cuanto a recursos, repuestos, accesorios y equipos para realizar las actividades propias; a ello se debe sumar que varias partes, piezas y componentes del sistema ya cumplieron su vida útil (bombas de agua potabilizada) y otras partes se encuentran permanentemente en reparación y/o reposición (bombas de agua cruda); las pérdidas de agua a nivel de red de distribución, están sobre el 45% del volumen total distribuido; casi el 50% de los abonados no cuentan con la unidad de medición del consumo, la recuperación de los costos de operación vía tarifas es mínima y con una alta cartera vencida. En resumen, el sistema como tal se encuentra en franco deterioro, la capacidad de gestión está limitada y con baja credibilidad por la ciudadanía.



4.2 Cartografía y Topografía El proyecto regional de agua Esmeraldas, fue diseñado en 1987, la construcción se realiza entre los años 1992 a 1994 y el sistema entra a operar recién en el año 1995; en estos períodos, la tecnología de dibujo digital no existió, por lo tanto, la cartografía, planos y más documentos del sistema fueron desarrollados en papel y tinta. Bajo estas circunstancias, en este proyecto, el primer paso consistió en recuperar la mejor información relacionada con la cartografía del proyecto y transformarla al sistema digital. Los planos digitalizados fueron ajustados y georeferenciados al sistema WGS 84; se toma como base digital el plano urbano de Esmeraldas (2011), que contiene la cuadrícula urbana actualizada y georeferenciada, en dicho plano se ha colocado los datos georeferenciados de los componentes principales del sistema (tanques de reserva y conducciones principales), y la información topográfica con levantamiento de campo (realizada en este proyecto) de: la captación, la planta de potabilización, el tanque de carga y la conducción Tanque de Carga-Esmeraldas; la información digital de las redes de distribución tuvo que ser ajustada a la nueva traza urbana debido a que los planos que dispone al EAPA no están georeferenciados ni actualizados. Los planos de las edificaciones, obras civiles y estructuras del sistema, así como los de despiece de partes y accesorios solo son referenciales, debido a que en este estudio no se contempla el levantamiento catastral de las instalaciones. En esta fase del estudio, los trabajos topográficos se desarrollan con los siguientes alcances y propósitos:

Colocación de una red “principal” de puntos de control horizontal y vertical (coordenadas y cotas), mediante el sistema de posicionamiento geodésico (GPS). Esta red de puntos servirá al presente y futuros proyectos de toda índole para replantear sitios de interés específicos. A la fecha, se ha colocado 29 placas de control principal, las cuales sumadas a seis placas preexistentes ubicadas por el IGM para el control horizontal y/o vertical, dan como resultado una densa red primaria de control topográfico en toda el área del proyecto.

Colocación de una red “secundaria” de puntos de control vertical enlazados a la red principal y cartas del IGM, a base de levantamientos de precisión (estaciones totales y niveles automáticos). Esta red secundaria está destinada a servir de base para los trabajos topográficos de evaluación de los sistemas existentes y levantamientos horizontales y verticales de las urbanizaciones en las cuales se proyectarán los nuevos sistemas.

Actualización del plano base del área del proyecto, el cual sirva de base para registrar la información de los estudios.

Para el enlace horizontal con la red nacional del IGM, se ha considerado los dos hitos existentes –IGM- correspondientes a los vértices: “Esmeraldas T.N.” (TN1), ubicado en la loma “Quitito” y P.E.12838-X (TN3), ubicado en el rompeolas del puerto comercial. Para el control vertical (con enlace a la red nacional), se dispone de información para tres hitos del IGM: VIII-L3-60 (BM1), VIII-L3-56(BM2) y VIII-L3-67(BM4), tomado como base para todo el proyecto, la cota correspondiente al primero, ubicado en el parque central. Los puntos colocados son referenciados por placas de bronce de 10cm de diámetro adecuadamente empotradas en estructuras muy estables. A partir de la red primaria se



transporta la información georeferenciada a los sitios de levantamiento topográfico, de tal manera que todo el levantamiento queda enlazado a la red geodésica nacional.

4.3 Geología y Geotecnia En lo relacionado con la geología regional, el área de proyecto se encuentra en los flancos septentrionales de las cuencas sedimentarias de Borbón y Esmeraldas -complejo de la corteza oceánica y el arco volcánico (Andes)-; desde las partes altas de la cordillera el volcanismo Plio-Cuaternario proporciona continuamente una cantidad significativa de los sedimentos que cubren a las formaciones superficiales de las regiones costeras. En las regiones costeras predominan las rocas sedimentarias cenozoicas y los sedimentos aluviales cuaternarios, ambos sobrepuestos al basamento de rocas cretácicas. Las fallas geológicas -rasgos inferidos por sus huellas geomorfológicas antes que por su peligrosidad tectónica- (No existen desplazamientos significativos). El presente informe sugiere que la inestabilidad de las laderas estudiadas tiene causas más profundas que las que ocurren en el suelo residual; un ligero incremento de factores desequilibrantes (por ejemplo, la lluvia) ocasiona el movimiento de volúmenes métricos de suelo y roca descompuesta o muy meteorizada. El material desprendido pierde su cohesión natural y se comporta como un suelo blando y suelto que se desplaza luego en la forma de flujo lodoso. Estas condiciones son recurrentes especialmente en la formación Ónzole. La fracción arcillosa de la formación Ónzole (estimada en más de 35%) es del tipo smectita y, por esto se las considera muy expansivas. Las estructuras geológicas de mayor magnitud en este sector se refieren a las cuencas sedimentarias denominadas Borbón y Esmeraldas, y a las grandes discontinuidades dentro del macizo rocoso interpretadas como fallas. n la clasificación de climas de Köppen, desde la punta Galera hasta Rio Verde se encuentra un clima “Am” (Tropical monzón); hacia el Este, el clima es “Af” (Tropical lluvioso). En el mapa ecológico del Ecuador (Cañadas, 1983) señala el arco Tonsupa-San Mateo-Camarones como el límite meridional de una zona de vida de bosque muy seco Tropical. Al resto del área costera del proyecto le corresponde la zona de vida de bosque húmedo Tropical. La mayoría de las rocas sedimentarias ubicadas en el área del proyecto son materiales de baja a mediana densidad, baja tenacidad, rotura plástica a dúctil, mediana a alta porosidad, medianas a altas conductividades hidráulicas primaria y secundaria, profunda meteorización, con fuerte tendencia hacia la inestabilidad de taludes. Los suelos residuales contienen materiales compresibles, de mediana a baja densidad, deformabilidad plástica, alta porosidad, mediana permeabilidad primaria, estabilidad de taludes muy dependiente de la orientación espacial de la fracturación interna del macizo rocoso subyacente. La matriz de los aluviales y coluviales contiene materiales de mediana a baja densidad, deformabilidad dúctil a plástica, alta porosidad, mediana a alta permeabilidad primaria, estabilidad de taludes muy dependiente de la orientación espacial de la fracturación interna del macizo rocoso subyacente.

4.4 Prospección arqueológica



La provincia de Esmeraldas, como el resto del territorio nacional es poseedora de una enorme riqueza arqueológica, producto de la presencia de numerosos grupos humanos que a lo largo de casi tres mil años, han diseñado formas especiales de comportamiento cultural, frente a un medio físico muy particular, cubierto en su mayoría por un amplio manto boscoso, bañado en sus costas por las aguas del Pacífico y los numerosos ríos que llegan hasta el Océano, pero igualmente, limitado por las estribaciones occidentales de los Andes. La bibliografía especializada sobre la arqueología de Esmeraldas, relativamente extensa, que arranca desde los albores del siglo pasado, sin descuidar tampoco la información etnohistórica que describe este territorio y sus habitantes, desde el momento de su contacto con los europeos y, después, con la población africana que se asentó igualmente desde muy temprano en estas tierras. El crecimiento de las áreas urbanas en los últimos decenios ha sido extremadamente alto; la expansión física de estos centros, en su mayoría ubicados justamente en los lugares en donde se encontraban los yacimientos más importantes. La recurrencia del fenómeno de El Niño y los fuertes inviernos de la costa norte, han ocasionado igualmente serios trastornos a la arqueología de Esmeraldas. Otro problema que se origina en las tierras del interior tiene que ver con los continuos deslaves que sufren las colinas a causa también de los dos fenómenos anotados; en este caso, numerosos sitios arqueológicos han desaparecido también sepultados por toneladas de tierra y rocas. A partir de nuestra información y la proporcionada por otros arqueólogos, señalamos que deben diferenciarse los poblados de las tierras del interior de la provincia de Esmeraldas y aquellas del litoral mismo. El en primer caso se observa un patrón de asentamiento disperso, sin una monumentalidad manifiesta y posiblemente a partir de grupos humanos pequeños, poco jerarquizados, mientras que aquellos que ocuparon la línea de costa, los estuarios y las islas próximas al continente, constituyeron pueblos organizados en grandes extensiones de terreno, en donde la monumentalidad, sobre todo a partir de los conjuntos de tolas y otros elementos, describe sociedades bastante jerarquizadas y fuerte división del trabajo. Es decir, se trataba de prospectar un área ya intervenida y sugerir cambios, si se observaba la existencia de sitios que incluso, habiendo sido ya afectados, representaban un valor patrimonial de excepcionalidad y, por lo mismo, de tratamiento especial. A partir de esta consideración, y de acuerdo a la información aquí presentada, este caso no se hizo presente, encontrándose los pocos yacimientos descritos, en zonas relativamente alejadas de los lugares de interés principal, por lo cual no representan puntos de conflictividad frente a la obra ya trabajada. Los resultados de la prospección no permitieron descubrir instalaciones ni sitios de relevancia junto a la tubería, tanque o reservorios, etc. Cuando ocurrió lo descrito en los sitios Playa Conchales, Tanque Camarones y otros de menor cuantía, debido a la cantidad exigua del material cultural descubierto, los mismos se hallaban distantes, por lo que, no corren peligro, al menos en relación a la presencia del sistema de agua potable.

4.5 Hidrología e hidrogeología



La cuenca del río Esmeraldas, está ubicada en la vertiente occidental de la cordillera de los Andes. Sus aguas drenan una cuenca de 21664 km² con una longitud de cauce de 345 km. A la cuenca del río Esmeraldas aportan 5 subcuencas hidrográficas principales que comprenden un área de 20708 km

2 correspondientes al 95.6% del área total de la cuenca.

El área restante lo constituyen los drenajes menores que aportan caudal en forma directa al río Esmeraldas (956 km

2).

4.5.1 Climatología El análisis obtenido a base a la información disponible en la cuenca (9 estaciones), determina las principales características climáticas. Nubosidad: Para el análisis de la nubosidad se puede dividir la cuenca en dos zonas, la primera que incluye la cuenca baja del río Esmeraldas ubicación general del proyecto, caracterizada por la estación de Esmeraldas INOCAR, con una media anual de 7.3/8, mientras la cuenca media (100-500 m.s.n.m), caracterizadas por las estaciones La Concordia y Quinindé, posee una media de 7/8. Heliofanía: La Cuenca baja –zona del proyecto- cubre la estación de Esmeraldas INOCAR, se caracteriza por un brillo medio de 1244 h/año; 104 h/mes; 3,5 h/día.

Humedad Relativa: La distribución mensual en la zona de proyecto cubre un rango desde 77% en los meses de verano hasta 84% en los meses de invierno.

Viento: la velocidad no es muy variable espacialmente en la región de influencia del proyecto, encontrándose valores entre los 0,8 y 1km/h. Temperatura: Las diferencias mensuales del valor de temperatura se mantienen muy constantes a lo largo del año, en la zona del proyecto se puede concluir que la temperatura a lo largo del año es de 26 °C (registros de las estaciones de Tachina y Esmeraldas).

Evapotranspiración de referencia: De la determinación de la evapotranspiración mensual en las estaciones se puede concluir que la tasa de evapotranspiración en la zona de influencia del proyecto está entre 4,0 mm/día y 4,3 mm/día, lo que da un total anual en un rango de 1500 a 1600 mm/año. Precipitación media: Las precipitaciones esperadas en la zona del proyecto bordean los 1200mm, esto según los registros de las estaciones de Esmeraldas y Tachina.

4.5.2 Caudales medios mensuales El caudal medio anual de la estación Esmeralda DJ Sade es de 875 m³/s y de Teaone AJ Esmeraldas de 7,8 m³/s. Los caudales promedios esperados en el río Esmeraldas a la altura de la captación se presentan en invierno con máximos de 1.800 m³/s en promedio para el mes de marzo y mínimos inferiores a 400 m³/s en el mes de septiembre, los caudales medios se presentan en el cuadro siguiente:

Caudal medio mensual en sitio de Captación. (m³/s)

Año ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Anual

Med 1157 1669,8 1840,9 1621,8 1111,4 703 517 426 390 425 455 452 897

4.5.3 Caudales de garantía en los sitios de captación



Los caudales de garantía correspondientes al 95 y 98% (para proyectos de agua potable), se presentan a continuación.

Caudales de garantías para la captación del proyecto de agua potable (m3/s)

Garantías/ Mes Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

10% (Lluvioso) 2320 2731 2521 2534 2057 1421 1053 702 594 785 736 1599

25% (Semilluvioso) 1506 2005 2033 2012 1675 1039 673 470 377 492 460 771

50% (Medio) 1121 1514 1610 1621 1354 720 457 309 249 307 304 345

75% (Semiseco) 629 1144 1225 1211 1036 523 329 234 202 222 201 210

90% (Seco) 475 882 971 957 757 418 259 178 159 155 133 166

95% 378 750 877 855 609 323 208 149 133 138 124 141

98% 325 604 786 698 494 268 175 139 125 129 118 119

Elaboración: Equipo Consultor 2012

4.5.4 Sedimentos Utilizando el valor del caudal medio anual de 875 m³/s y aplicando un valor de peso especifico de 1,3 ton/m

3, se determinó la cantidad de sedimentos en el sitio de toma en el

río Esmeraldas, encontrando una producción de 8.200.000 ton/año o 6.320.000 m3/año. Se

destaca el hecho que el 80% del valor de sedimentos se produce durante el invierno y el 20% restante en los meses de verano.

4.6 Análisis comunitario y participación El desarrollo de esta actividad está orientado a obtener la percepción de los usuarios sobre el servicio de agua potable que está a cargo de la EAPA, a fin de que posteriormente –la EAPA- pueda organizar las estrategias de educación sobre el uso racional del agua, y, propulsar la confianza de los usuarios hacia su empresa, con miras a recuperar la imagen de la EAPA. Consecuentemente con los resultados de la investigación, planificar las campañas de persuasión a la población para que instalen el medidor de agua y pague oportunamente las tarifas de consumo. Además, obtener y luego analizar cuantitativamente las características socioeconómicas de los beneficiarios del sistema regional de agua Esmeraldas. Para obtener información sobre los aspectos sociales, de participación y de percepción, se acuerda integrar estos componentes en la encuesta socioeconómica del proyecto. Por lo tanto, la encuesta socioeconómica–sanitaria y la Disponibilidad al pago DAP, aplicadas dentro de los límites del proyecto estarán orientadas a obtener información de primera mano para ampliar y precisar los componentes sociales y económicos del estudio, así como información de la percepción del servicio por parte de los usuarios.

4.7 Evaluación Hidráulica Mediante este análisis se busca establecer la capacidad de los diferentes componentes del sistema existente de agua potable de tal manera de poder identificar sus deficiencias y los ajustes necesarios para integrarlos de manera directa o mediante obras de rehabilitación al nuevo sistema a diseñarse.

4.7.1 Fuente de abastecimiento



La cuenca de abastecimiento de agua para el sistema regional de agua potable Esmeraldas, cumple satisfactoriamente las demandas de caudal para el proyecto, sin embargo es necesario tomar las medidas y acciones que se indican en el numeral siguiente, a fin de controlar el estado de conservación de la cuenca y el monitoreo de los parámetros de producción de agua de la misma. En cuanto a calidad de agua del río, el análisis de los parámetros básicos, mantiene características adecuadas para el tipo de planta que la procesa. Los caudales del río en el sitio de captación, en la época invernal el caudal se incrementa considerablemente, mientras que en época seca (agosto a diciembre) para una garantía del 98%, los caudales mínimos esperados son un poco superiores a 119 m

3/s.

Por otra parte, el caudal de proyecto está alrededor de 3,2 m

3/s, que comparado con los

caudales medios esperados durante los meses críticos (septiembre, octubre, noviembre y diciembre) alcanza un porcentaje menor al 1%; el caudal de proyecto, comparado con el caudal mínimo (98% de garantía), está entre el 2 y 3%. Estos porcentajes no son significativos, lo que asegura que se dispone de caudal permanente para el proyecto.

4.7.2 Captación La captación de agua cruda está ubicada en la margen izquierda del río Esmeraldas, aproximadamente a 8 km de la desembocadura del río Esmeraldas en el océano Pacífico, a la altura de San Mateo, en el sitio conocido como el Peñón. En la estructura de captación, se han implementado los cárcamos de bombeo. La captación incluye los siguientes componentes principales:

Canal lateral de ingreso de agua (5 compartimentos).

Cámara de succión (5 unidades independientes).

Casa de máquinas y Múltiple de impulsión.

Sistema de Transformación eléctrica.

Oficina, bodegas y talleres, Casa de guardián, Patio de maniobras y caminos. La captación está ubicada en la parte convexa de la curva que forma el peñón de San Mateo, sitio en el que de acuerdo al análisis de hidráulica fluvial (hidromorfológico del río), es el sitio en que se inicia la deposición de sedimentos y la consecuente formación de la playa típica de estas zonas. La cota del umbral de la bocatoma está en la cota +1.00 msnm, prácticamente la misma del nivel esperado del río (+1.27 msnm) en épocas de estiaje (Julio-agosto-septiembre-octubre); debido a que las compuertas se asientan sobre una base de 20 cm de alto, la lámina de agua que alimenta a los pozos de bombeo es de apenas 7 cm, lo que representa un caudal de 750 l/s con los 5 módulos funcionando (150 l/s cada unidad). Con estos argumentos, se establece que el sitio de captación no es el más adecuado desde el punto de vista hidráulico-sedimentológico, ya que se observa una alta presencia de sedimentos y deposición de material de fondo (concentración de arena fina) en los



alrededores del sitio de toma. Para reducir –minimizar- el ingreso de sedimentos a los pozos de bombeo, la empresa mantiene una barcaza mediante la cual se realiza el dragado permanentemente de la zona de ingreso de agua. Las conclusiones de la evaluación determina que: La actual captación deberá ser reubicada a futuro colocándola en el lado cóncavo de la curva para evitar la entrada de sedimentos y la solera por lo menos 1.00 m bajo el nivel mínimo de agua en el río o 1.00m bajo el menor nivel de agua observado (Bombas e Instalacoes de Bombeamento, Joaseph Macintyre, 1980, pág. 365). Desde el punto vista hidráulico, se debe mejorar la actual entrada mediante deflectores de flujo, colocados en la parte aguas arriba de la captación, para producir flujo cóncavo en la entrada que ayude a limpiar los sedimentos. La estructura requiere ajustes pequeños a fin de que se pueda captar una mayor cantidad de caudal en época de estiaje (demolición de las bases de rejas gruesa y compuertas (30 cm) –a nivel de la solera de entrada de agua-, profundizar 1 m en cada foso de bombas e instalación de paneles de rejillas finas en la entrada de cada foso de succión; adecuación del sistema de polipastos, etc.).

4.7.3 Bombeo y línea de impulsión de agua cruda La estación de bombeo eleva el agua cruda desde la captación en el río hacia las lagunas de presedimentación y reserva ubicadas antes de la planta de potabilización. La capacidad de diseño del sistema de bombeo es para 1050 l/s, sin embargo, las mediciones de campo –mediante macromedidores portátiles- determina que el caudal medio de bombeo es de apenas 840 l/s. El sistema actual está compuesto de tres bombas de 125 HP cada una y de 2 bombas de 250 HP cada una, en total 775 HP de potencia instalada de bombas Las condiciones hidráulicas de las estructuras de captación (sedimentos y nivel de agua del río) influyen directamente en los equipos de bombeo, el acarreo de sedimentos y concentración de arena conducen a un desgaste acelerado de los impulsores de las bombas. Por otra parte, los niveles bajos de agua crean las condiciones para el desarrollo de cavitación; en consecuencia, la vida útil de los componentes del sistema bomba-motor se reduce significativamente y requiere continuo mantenimiento que inciden en los costos de producción, lo que conlleva a la pérdida de eficiencia del sistema, esto es, menor caudal bombeado con altos costos de energía. De las mediciones realizadas, se desprende que las bombas están enviando entre 800 y 1000 l/s, manteniendo un promedio de 0,84 m

3/s; la TDH del sistema actual es de 23,16 m;

el sistema está funcionando a un rendimiento de alrededor del 47% La línea de impulsión de agua cruda transporta el agua cruda desde la captación de agua cruda hasta el cajón de llegada de las lagunas de reserva-presedimentación; la tubería es de acero, DN 1200 m y una longitud de 1061.23 m, ubicada a baja profundidad –entre 1.20 m y 2.0 m de recubrimiento sobre el tubo-, un buen tramo se encuentra bajo viviendas; tiene capacidad de transporte de 3,2 m

3/s, en resumen, no tiene novedades sobre las condiciones

físicas ni de capacidad hidráulica. En la línea de impulsión existe una cámara de alivio de presión con todas las instalaciones;



obviamente, ésta no realiza ninguna función, pues el diferencial de presión es muy baja (TDH=25.91 y presión atmosférica), por lo que la válvula no abre. Las conclusiones de la evaluación determina que: Se requiere que el sistema esté operativo hasta que se pueda construir una nueva captación que mejore la calidad del agua y la vida útil de los equipos electromecánicos, para ello será necesario disponer de agua usando las estructuras existentes y se deben realizar las siguientes acciones:

Instalar dos bombas sumergibles (capacidad: Q=550 l/s a TDH=26.5 m, con una sumergencia menor a 1.2 m) de tal manera que los niveles mínimos requeridos para operación, sean menores a la cota de nivel mínimo del río.

Adaptación de tableros de control de bombas y motores, mediante el uso de autómatas, arrancadores, sistemas de protección y medición de parámetros eléctricos, etc.; y, todos los servicios de montajes eléctrico y mecánico.

4.7.4 Potabilización Del análisis de las propiedades hidráulicas de las unidades del sistema, realizado mediante pruebas in situ (ensayos de trazadores y modelaciones matemáticas de las operaciones y procesos), se llegó a los principales resultados:

4.7.4.1 Lagunas de reserva Existen en total cuatro lagunas, de las cuales dos se encuentran en funcionamiento, a la fecha de este informe, se están construyendo dos nuevas lagunas, con lo cual se completa el número de unidades previstas en el diseño original. La geometría de las lagunas es de 100x55x3.20m, volumen útil de cada laguna es de 10450 m3. El agua cruda presedimentada es conducida mediante una tubería de 1200 mm a la planta de potabilización, el recorrido de esta línea es dentro de las instalaciones de la planta. El objetivo del diseño de las lagunas fue para almacenar agua cruda; sin embargo, como resultado de su tiempo de retención hidráulico y del área superficial, estas unidades presentan condiciones favorables para la sedimentación de partículas discretas (entre 3 y 5 micrones), arenas y limo, transportados por el sistema de bombeo de la captación, lo que fue determinado mediante el análisis de la eficiencia de remoción de turbiedad a partir de sus registros de operación.

4.7.4.2 Planta de potabilización La planta de potabilización de agua es de tipo convencional, fue diseñada para procesar un caudal máximo de 1,05 m

3/s, está seccionada en tres módulos que pueden funcionar

independientemente cada uno. Luego del medidor Parsall y la mezcla rápida, cada módulo está integrado por un floculador mecánico de cuatro cámaras, un sedimentador con cuatro corridas de placas y dos filtros, cada filtro sub-divididos en dos compartimentos. Luego de los procesos de clarificación, el agua pasa a la cámara de contacto de cloro, en la



cual se inyecta cloro gas desde la unidad de desinfección –bascula electrónica, dosificador del cloro gas y agua a presión (desde la red interna)-; la cámara de contacto, ésta ubicada antes del cárcamo de bombeo, al pie del vertedero de control. Los cilindros de cloro se almacenan en la plataforma de cloración, desde la cual mediante un sistema de puente grúa se ubican y retiran los cilindros de la balanza; la plataforma de cloración tiene capacidad para 52 cilindros de 1 tonelada. La planta cuenta además con las instalaciones para fluoración, aunque es de anotar que este sistema no funcionó en ningún momento. El edificio de dosificación es de dos plantas, con una superficie de construcción de 1.100 m

2

donde funcionan las oficinas de administración, las bodegas de productos químicos y los dosificadores. En la planta baja se encuentran las bodegas y dosificadores de sulfato de aluminio y cal, también se ha previsto un espacio para almacenar antracita y arena. El sistema de dosificación de cal no está en operación. El análisis de los reactores de la planta de potabilización concluye en:

MEZCLA RÁPIDA: El comportamiento hidráulico del canal Parshall es fuertemente influenciado por el cambio brusco de dirección en un ángulo de 90° en la salida; y, por la ausencia de vertederos de regulación de nivel, a la entrada a los módulos de floculación. La falta de regulación de nivel provoca que el resalto hidráulico se traslade aguas abajo, lejos del sitio de aplicación del coagulante. La mayor disipación de energía ocurre en un volumen de agua localizado luego del Parshall, debido al impacto del flujo sobre la pared frontal, y del cambio de dirección, al ingresar al canal de distribución a floculadores.

FLOCULACIÓN: Mediante pruebas de trazadores se determinó un desvío importante en la distribución de caudal a los tres módulos, siendo éste del orden del 42%. La explicación de estos resultados se encontró en las características del canal de distribución; el tipo de las salidas (vertederos laterales); y, en la posición de éstos, con relación al ingreso de agua coagulada. En el módulo 3, la agitación es casi nula, debido a que únicamente uno de los cuatro agitadores se encuentra en funcionamiento. Los gradientes de floculación obtenidos en los ensayos en cada cámara (56 s-1, 33 s-1, 18,5 s-1 y 10 s-1), resultan inferiores a los ensayos experimentales de tratabilidad, realizado en laboratorio. El sistema de agitación de paletas, no posee características geométricas acordes a los criterios de diseño: el diámetro del rotor es muy inferior al requerido; el ancho de las paletas es superior al rango recomendado; el área de paletas con relación al área transversal de la cámara, es superior al valor recomendado, pudiendo generar movimiento circular del agua. El sistema de agitación requiere ser modificado o remplazado por uno nuevo.

DECANTACIÓN: La velocidad crítica de sedimentación de los flóculos capaces de ser removidos en las unidades de decantación, fue afectada al modificarse el sistema de placas de madera marina y remplazarse por un sistema de ductos plásticos (ABS) de sección cuadrada. La velocidad de sedimentación de flóculos actual en el sistema fue estimada en 2



cm/min; mientras que en un sistema de placas es de 0,89 cm/min. Esta situación conlleva a optimizar la etapa de floculación, a fin de incrementar las velocidades de sedimentación; situación a la cual se puede llegar: optimizando los gradientes de floculación y empleando un polímero sintético como ayudante de floculación. La distribución de agua floculada a lo largo de la unidad a través del canal central, fue calculada. Los resultados indican que el caudal tiende a incrementarse aceleradamente desde el inicio hasta el final de la unidad. Apenas el 10% del caudal se distribuye en el primer tercio del decantador; el 38,37% en el segundo tercio; y el 51,58% en el último tercio. La modificación de estas condiciones resulta difícil, debido a los cambios estructurales que implica. El sistema de recolección de lodo en el fondo de las tolvas consiste en los restos de un sistema de extracción mediante sifones que fue desmantelado. Durante el vaciado permanece un gran porcentaje de lodos en las tolvas, debido a la longitud de la unidad y, a la deficiente capacidad del sistema de extracción. Debido a esto, es necesario proceder a la reforma de este sistema.

FILTRACIÓN: El sistema de filtración de la planta de tratamiento, tiene una configuración que le permite operar mediante el método de tasa declinante variable; y, dispone de un sistema de lavado multicelular, mediante los efluentes de los filtros en operación. Considerando la tasa de diseño del sistema, se determinó que la carga hidráulica de filtración disponible en la batería es de 1,43 m; de la cual, las pérdidas de carga que ocurren en los componentes es de 1,19m; y, únicamente la diferencia de 0,24 m, es la fracción disponible para la retención de las impurezas. En consecuencia, las carreras de filtración son cortas, llegando a la pérdida de carga límite, sin aprovechamiento de la capacidad de almacenamiento de impurezas del medio filtrante; esta situación va asociada a un mayor consumo de agua para el lavado de las unidades. No existe mayor posibilidad de incrementar la carga hidráulica de filtración, debido a las limitaciones que impone el sistema de lavado; por lo tanto, la capacidad real del sistema de filtración es inferior a la de diseño. Mediante modelación matemática del sistema, se analizó diferentes tasas medias de filtración, determinándose para una tasa media de 220 m3/m2 día, la cual corresponde a un caudal de producción de 0,80 m3/s, que la carga hidráulica de filtración aprovechable en el sistema es de 1,56 m. La pérdida de carga calculada en los elementos del sistema al final de una carrera, resultó en 0,68m; y una carga hidráulica para la retención de las impurezas, de 0,88 m. En la fase de lavado se comprobó que existe el caudal y la carga hidráulica, necesarios en el sistema para que se produzca la velocidad ascendente de lavado y la expansión óptima del medio filtrante (30%). Sin embargo, experimentalmente se determinó un caudal y expansión menores a los requeridos, aspecto que requiere ser corregido en el procedimiento de mantenimiento. No existe ningún orden secuencial para el lavado de filtros; la operación mediante tasa declinante variable requiere un proceso secuencial para el lavado.



DESINFECCIÓN: El sistema de desinfección cuenta sólo con un dosificador, la calidad de los materiales de las tuberías del sistema presenta un elevado grado de deterioro; y, constituye un riesgo permanente para el personal que labora en la PTAP. Es fundamental para garantizar la seguridad del personal y la continuidad del suministro de cloro, la implementación de un nuevo sistema de cloración con todos sus componentes necesarios. El área de almacenamiento de cloro, es suficiente para cubrir un requerimiento mayor a los 75 días. Las conclusiones de la evaluación determina que: Las unidades de filtración presentan una capacidad de proceso de únicamente 0.80 m3/s. Este valor representa la capacidad de producción más apropiada para el sistema de filtración; y, consecuentemente de la PTAP. La tecnología de tratamiento de ciclo completo empleada en la PTAP de la ciudad de Esmeraldas es apropiada a la calidad del agua cruda (turbiedad hasta 1500 NTU); por encima de este valor, las unidades de pre sedimentación, son indispensables. Las medidas prioritarias para alcanzar un nivel adecuado en la producción, requiere:

Instalación de un medidor de caudal en la entrada de la PTAP

Control del nivel de agua en el Parshall. A través de la instalación de vertederos regulables a la entrada a los módulos de floculación, medida que contribuiría también a mejorar la distribución de caudal hacia los módulos de floculación.

Corrección de la distribución de agua a los módulos de floculación. Se puede considerar la instalación de diafragmas en el canal de distribución, antes de los vertederos de ingreso a los floculadores, de manera que induzcan al flujo en dirección vertical y frontal a los vertederos de ingreso.

En los floculadores: cambio de los agitadores de paletas verticales; proporcionar las dimensiones correctas a los pasos entre cámaras. Reponer o reparar los conjuntos motor-reductor-variador de frecuencias, para garantizar la floculación. Determinar experimentalmente los gradientes óptimos de floculación para varias condiciones de calidad del agua cruda.

Emplear un polímero orgánico sintético (poli electrolitos), aplicado en la segunda cámara de floculación, el cual contribuirá a la formación de flóculos con mayor velocidad de sedimentación.

En los decantadores restituir el sistema de recolección de agua decantada; y, de lodos del fondo de las tolvas.

En el sistema de filtración, se deberá implementar el método de operación mediante tasa declinante variable; y, adoptar una tasa de filtración acorde a la capacidad real.

En la desinfección, se deberá implementar un sistema de cloración con todos sus elementos que garanticen la seguridad al personal de operación; y, la dosificación continua de cloro.

Realizar la pintura interior de todos los reactores.

4.7.5 Bombeo e impulsión de agua potable



El bombeo de agua potabilizada está conformado por tres componentes básicos: cárcamo-succión, equipos electromecánicos, línea de impulsión a tanque de carga. El agua desinfectada, a través de una cámara derivadora es repartida a los dos compartimentos que integran el cárcamo de bombeo (separados por una pantalla -vertedero), cada uno de ellos puede funcionar independientemente, lo que facilita operaciones de limpieza y mantenimiento; a su vez, cada compartimento alimenta independientemente a las dos cámaras de succión laterales, mientras que la cámara de succión central es alimentada por ambos compartimentos. Bajo esta configuración hidráulica, las cámaras de succión mantienen igual nivel de agua y bajo el nivel del eje de las bombas -de tal manera que la succión es negativa-. Cada bomba conecta al manifold, y desde allí, a través de la línea de impulsión descarga el agua en el tanque de carga. La geometría del cárcamo permite el almacenamiento de 1938 m

3 de agua potable, se

conecta directamente al pozo de succión de cada bomba mediante orificios, no tiene elementos de aislamiento entre cárcamo y pozo de succión. La EB tiene instalaciones para 5 unidades, fue concebida para operar con 4 unidades (una en stand by) en el pico de la demanda, la instalación hidráulica es mediante succión negativa (no es la más recomendable cuando se tienen grandes alturas), los tableros tienen tecnología antigua y ya no es posible obtener repuestos ni partes para reparación y/o reposición de los elementos de protección de los equipos. En la actualidad se encuentran operando únicamente cuatro bombas centrifugas horizontales –la quinta está desmantelada-, cada bomba tiene motores de 800 HP, en resumen, tiene una potencia instalada de 4.0 Mw. Los equipos y sistema de bombeo existente, son los mismos que fueron instalados desde el inicio de operación de la planta de potabilización (1995), éstos viene trabajando con continuas paralizaciones y reparaciones emergentes; los análisis electromecánicos e hidráulicos determina que los equipos –bomba/motor/tableros- ya cumplieron su vida útil. La línea de impulsión de agua potable es de acero, inicia desde el manifold de bombeo, tiene diámetro de 1200 mm, a 170 m se encuentra una cámara de bifurcación, mediante la cual se deriva el diámetro de 1200 mm en dos diámetros de 900 mm, lo que se mantiene hasta la descarga en el tanque de carga. La línea cuenta con un sistema de protección mediante dos válvulas aliviadoras de presión de 400 mm cada una, instaladas en paralelo, conectadas a la línea de impulsión, cuya descarga, luego de pasar por una cámara de disipación hidráulica, se conecta a la tubería de lavado de filtros y de allí descarga en el río Esmeraldas. Junto a la estación de bombeo se encuentra la subestación eléctrica (10 MW), ésta se alimenta directamente del Sistema Nacional Interconectado, por lo que el sistema de fuerza se suspende únicamente cuando el sistema nacional interconectado falla. La línea de impulsión, además de llevar el agua al tanque de carga, tiene conexiones para los servicios y operación de la propia planta, y también para servicio de los usuarios de la parroquia San Mateo. No cuenta con medidor de caudal- Los resultados de la evaluación determina que:



Bajo las condiciones existentes, las mediciones de caudal determinan que el caudal medio de bombeo es de 720 l/s. La eficiencia del sistema es muy baja (43%).

La capacidad de transporte de la línea es de 3.2 m3/s, en resumen, no tiene novedades sobre las condiciones físicas ni de capacidad hidráulica.

No se dispone de bitácora de funcionamiento de las válvulas de alivio de presión, por lo cual no es posible definir el grado de seguridad de la línea; sin embargo, de acuerdo al análisis preliminar, dichas válvulas no estarían cumpliendo la función de aliviadoras de presión, pues la presión remanente (considerando la sobrepresión por ariete), es muy alta y la válvula no abre.

4.7.6 Tanque de carga El tanque se encuentra en un terreno ubicado junto a la planta de tratamiento, en la parte alta, el acceso actual a este tanque es por un sendero, inicialmente el ingreso se lo hacía por un camino carrozable, a la fecha, el camino se ha cubierto de mucha vegetación. La concepción inicial –diseño 1987- del tanque de carga fue orientada a que esta unidad mantenga la presión hidráulica en todas líneas de conducción que se abastecen; posteriormente, se convirtió en elemento de regulación y control de funcionamiento de las bombas de agua potabilizada. Desde el tanque de carga se inician las conducciones del sistema regional, una tubería de 900 mm en acero (para Esmeraldas y Balnearios) y otra de 355 mm PVC, para Rocafuerte; tiene instalaciones para otra tubería de 900 mm y para otra de 355 mm. Existe una tubería de limpieza Ø 400 mm de acero, con una válvula de compuerta; el desagüe se realiza mediante una tubería de 1000 mm que descarga en una quebrada. En esta misma tubería se han instalado dispositivos que están conectados a un caudalímetro, pero esta unidad al momento se encuentra sin funcionamiento. Los resultados de la evaluación concluyen que:

Se debe correlacionar los niveles de agua en el tanque, con las faces de encendido apagado de las bombas de agua potable; este proceso se realizará mediante un sensor de nivel que a través de un controlador SCADA, realice el control “Altura de agua en el tanque y caudal bombeado”.

Es necesario determinar el caudal que se está alimentando a cada una de las conducciones que abastecen a Esmeraldas-Balnearios y Norte; la medición de caudal será instantánea y acumulada.

4.7.7 Conducciones de agua tratada El sistema regional está integrado por varias líneas de conducción principal que en su trayecto abastecen a los tanques de reserva. Por sus características de abastecimiento, se las identifica así:

Conducción “Tanque de carga – Esmeraldas”, Conducción “Tanque de carga – Rioverde”, Conducción “Balnearios del sur”; Conducción de agua cruda;



El sistema principal de conducciones parte del tanque de carga, todas ellas alimentan a sendos tanques de reserva, a excepción de la red de distribución de aire libre, cuya conducción conecta directamente a la red de distribución. La longitud de tuberías de conducción es de 110,97 km, las características por cada diámetro es la siguiente:

Varias zonas donde se ubica la línea de conducción son terrenos inestables, arcillosos y limosos, propensos a deslizamientos, lo que pone en riesgo la estabilidad de la línea. En varios sitios de la conducción principal se encontraron conexiones clandestinas (identificadas así, ya que el equipo consultor no espera que los haya realizado la EAPA), con instalaciones fuera de toda norma, algunas con escapes considerables de agua; en otros casos como en el cruce del río Teaone, una fuga de la tubería principal es aprovechada por la ciudadanía (baño, lavadero de ropa, etc.). La ruta de la línea no cuenta con señalización; antes del cruce del río Teaone, se ha construido un edificio (KIA) sobre la conducción. Las conducciones no tienen la cantidad necesaria de válvulas de aire, además, las pocas válvulas de aire instaladas no tienen la capacidad requerida por el sistema. Los puntos de purga están descargando a corta distancia de la zona de influencia de la tubería; a la altura de las comunidades Tagüe, junto a la escuela N° 47 existe un escape de la válvula de purga, ya también de una conexión que se ha realizado para abastecer a las comunidades indicadas. El análisis hidráulico, manteniendo las condiciones de instalación actual (diámetro, longitud, cota y material), y la demanda del año 2012 (demanda actual), determina que:

La línea Tanque de Carga – Esmeraldas tiene capacidad para 602 l/s, mientras que la demanda es de 1274 l/s;

La línea a balnearios del sur tiene capacidad para transporte de 169.2 l/s, mientras que la demanda es de 399 l/s; y,

La línea tanque de Carga – Rocafuerte, tiene una capacidad de transporte de 94.5 l/s, y su demanda actual es de 98 l/s. Los resultados de la evaluación concluyen que:

Las líneas de conducción existentes no tienen capacidad para transportar la cantidad de agua demandada en este período, menos aún la demanda futura.

Las conducciones se encuentran afectadas por la inestabilidad de los suelos.

Línea de ConducciónDiámetro

(mm)Long (m) Material

Tanque de carga - Esmeraldas 110 a 900 25733.22 Acero y PVC

Tanque de carga - Rioverde 355 a 200 48362.30 PVC

Balnearios del sur 600 a 200 36645.17 Acero y PVC

Agua cruda - Planta 1200 225.85 Acero

Total 110 a 1200 110966.54 Acero y PVC

Fuente: Planos Sistema. Departamento Técnico EAPA, 2012

Elaboración: ACSAM



Para mejorar el funcionamiento hidráulico, en todas las líneas se debe instalar válvulas de control –limitadoras de caudal y reductoras de presión-, válvulas de aire con la capacidad adecuada para las condiciones de servicio y con protección antisurge, válvulas de desagüe (capacidad para vaciado controlado), etc., en sus respectivas cámaras.

Se debe eliminar las domiciliarias (clandestinas o no), conectadas a las conducciones; de ser necesario, se construirán tomas comunales con regulación y medición de caudal, para atender la demanda de los asentamientos adyacentes a las líneas.

El tramo de la conducción a Balnearios (desde la bifurcación Balnearios-Esmeraldas hasta el cruce del río Teaone), tubería de acero, DN 600 mm, presenta continuas roturas, lo que implica paralizaciones del servicio hacia Balnearios.

4.7.8 Sistema de distribución En el sistema de distribución de agua potable de Esmeraldas está estructurado de la siguiente manera:

30 redes de distribución y 26 tanques de reserva, que generalmente abastecen a una red independiente

Únicamente la red Tachina tiene dos tanques de reserva –Vt=300 m3-),

Existen cinco redes –Aire libre, Complejo Atlantic, Complejo Casa Blanca, Complejo Brisas del Mar y Población de Same- que se encuentran conectadas directamente a las líneas de conducción (sin tanque de reserva).

La reserva y red de Tachina, es administrado bajo el modelo de Junta de Agua; en este caso, EAPA entrega el agua y cobra por el volumen de agua que registra el macromedidor. Las características generales de cada uno de los tanques, se presentan en el cuadro siguiente.

Latitud (N)Longitud (

E)

Cota de

fondo

San Mateo Circular semienterrado 100 98.117,00 652.369,00 36.00

Tolita 1 Circular superficial 300 101.289,51 647.116,79 54.80

Tolita 2 Circular superficial 300 101.289,51 647.116,79 54.80

San Rafael Circular superficial 2000 101.169,20 646.816,32 75.20

V. Petroecuador Circular elevado 400 101.119,00 648.391,00 65.00

15 de Marzo Circular superficial 2500 103.895,14 647.300,81 96.50

La Guacharaca Circular superficial 1000 104.886,81 649.055,67 146.00

Santa Cruz Circular superficial 2500 107.468,07 649.493,94 84.50

Betania Circular superficial 2500 106.954,54 648.638,78 115.20

Chone Rectangular Superficial 44 108.329,54 648.977,64 85.00

Brisas del Mar Rectangular Superficial 48 108.356,86 648.917,01 115.00

Buen Pastor Circular superficial 301 99.802,54 643.558.73 73.60

Tonsupa Circular superficial 2500 97.087,71 632.746,75 80.00

Atacames Circular superficial 2500 95.312,41 625.830,58 72.00

Súa Circular superficial 1000 95.312,41 625.830,58 60.00

Tonchigue Circular superficial 1000 91.989,53 618.171,33 38.00

Tachina 1 Circular superficial 200 105.348,00 652.295,00 50.00

Tachina 2 Circular semienetrrado 100 105.351,00 652.307,00 50.00

Las Piedras Circular superficial 30 109.424,00 653.348,00 35.00

Camarones Circular superficial 100 109.536,00 659.498,00 50.00

VOLUMEN TOTAL DE RESERVA 19423

Fuente: Levantamiento de campo ACSAM 2012

Georeferenciación (m)

Reserva

Capacidad

nominal

m3

Tipo



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No

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3657.5

18109.2

17212.1

52840.4

17194.1

33851.6

96787.2

5767.9

341.5

1693.5

710.1

2 -

382.0

6 -

-400.2

965029.5

7

Tubería d

iám

etr

o 1

50 m

m A

C178.9

350.8

-

37.1

204.0

7 -

-

-

-

1215.0

934.9

- -

-

-

-

-

- -

2920.8

Tubería d

iám

etr

o 1

60 m

m P

VC

1934.2

23722.8

21976.8

23656.1

9945.2

44960.0

7933.8

42556.6

4 -

5917.5

4743.2

1872.4

-2025.3

3 -

- -

- -

35244.2

6

Tubería d

iám

etr

o 2

00 m

m A

C741.0

1 -

-

-

104

1120.6

9 -

-

-

-

- -

- -

-

-

-

-

-1965.7

Tubería d

iám

etr

o 2

00 m

m P

VC

2755.5

31257.5

62265.2

53822.4

77189.9

599.3

8 -

342.5

4 -

3586.7

735.7

- -

-

-

-

-

- -

22555

Tubería d

iám

etr

o 2

50 m

m P

VC

1066.3

1515.8

1729.9

31551.9

563.2

41938.0

8 -

1735.0

5 -

-

- -

- -

-

-

-

-

-8100.3

2

Tubería d

iám

etr

o 3

00 m

m A

C -

-

-

-

191.6

7 -

-

-

-

-

- -

- -

-

-

-

-

-191.6

7

Tubería d

iám

etr

o 3

15 m

m P

VC

1272.6

8311.2

6716.2

4 -

-

363.6

7 -

616.2

5 -

-

- -

- -

-

-

-

-

-3280.1

Tubería d

iám

etr

o 3

55 m

m P

VC

244.1

3 -

-

-

526.8

2 -

-

-

-

-

- -

- -

-

-

-

-

-770.9

5

Tubería d

iám

etr

o 4

00 m

m A

CER

O602.4

3114.5

5268.5

9910.4

81288.2

7 -

-

-

-

-

- -

- -

-

-

-

-

-3184.3

2

To

tale

s43385

21371

31213

39831

62932

75434

11028

65870

14874

79696

39410

10482

13811

12145

1082

3715

6080

09883

543816.5

9

Lo

ng

itu

d d

e t

ub

erí

as

(m

etr

os

)

Re

d



Los tanques de reserva en funcionamiento y que están bajo la administración de EAPA, se presentan en el cuadro siguiente; no incluye la reserva: Cabuyal (70 m3), Rioverde (500 m3) y Rocafuerte (300 m3), por cuanto se encuentran en proceso de ejecución un sistema independiente del sistema regional. Existen otras reservas a las cuales la EAPA entrega el agua hasta un medidor, entre estas reservas se puede mencionar a las siguientes:

El volumen de reserva existente en el sistema regional alcanza a 22.213 m3.

Los resultados de la evaluación de los tanques de reserva, concluyen que:

El volumen requerido (metodología establecida por la SSA) alcanza a 58000 m3, y se tiene instalado únicamente 19.892 m

3, lo que representa que la cobertura es de apenas

el 34%.

A excepción de los tanques de Betania y Villas de Petroecuador, todos los tanques tiene un déficit de volumen de almacenamiento.

Es necesario construir tanques nuevos en: Chone, Aire Libre, Tonsupa, Same, Red nueva, San Mateo, Tachina, Camarones y Rioverde.

En cuanto al aspecto operativo, en todos los tanques se deben instalar y/o cambiar de urgencia todos los elementos de interconexión y control como: válvulas, tramos de tubería, tuberías de descarga, medidor de caudal, etc.

De igual manera, en todas las estaciones de reserva se debe mejorar el aspecto estético del área (arreglo de jardines, pintura de las estructuras, arreglo del cerramiento, etc.), a fin de crear la imagen y pulcritud del servicio.

El sistema regional de agua potable incluye las redes de distribución para cada una de las poblaciones servidas; la zona centro de la ciudad de Esmeraldas está sectorizada en 5 redes de distribución, de las cuales únicamente Chone y Aire Libre no cuentan con tanque de reserva. Las características de las redes se presentan en el cuadro anterior.

Los resultados de la evaluación de las redes de distribución, concluyen que:

Todas las zonas de distribución presentan problemas en cuanto a las presiones de servicio (muy altas o sin presión), alta pérdidas de carga, alta velocidad, etc., lo que requiere sustituir tuberías por diámetros mayores, colocar refuerzos de tuberías, mejorar las zonas de abastecimiento (rutas de las tuberías principales).

De inspecciones a las instalaciones, se detecta que una gran cantidad de tramos de tubería se encuentran con recubrimiento muy bajo (60 cm); además se observa que las instalaciones domiciliarias no tienen control de calidad y presentan fugas con presiones mayores a 10 mca; existe una alta cantidad de instalaciones domiciliarias clandestinas o

Refinería/Termoesmeraldas 1100

Villas de Petroecuador 400

Autoridad Portuaria 1290

Total 2790

Volumen

(m3)Reserva



sin catastro, por último, la EAPA no dispone de equipos, movilización ni materiales para las reparaciones de las fugas domiciliarias.

Es importante que la EAPA, mantenga actualizado los planos de catastro de las redes, tomando como base los planos generados en este estudio.

4.8 Evaluación de los equipos electromecánicos La evaluación de los componentes eléctrico y mecánico se centra en las unidades de bombeo de agua cruda y bombeo de agua potable.

4.8.1 Bombeo de agua cruda La captación de agua cruda cuenta una estructura de hormigón en la cual se han emplazado 5 bombas centrifugas verticales con impulsor tipo turbina, tres de ellas con capacidad de 4755 gpm y Potencia 118,4 HP, y las dos restantes con capacidad 7800 gpm y Potencia 199,57 HP, las bombas toman el líquido desde 5 pozos tres de ellos con una profundidad de 9 m y los dos restantes con una profundidad de 10 m, dichos pozos son suministrados mediante una obra de toma en hormigón, que capta el líquido desde el Río Esmeraldas mediante un sistema de compuertas y rejillas. Las bombas y tableros de control, que están en funcionamiento, fueron instaladas en diciembre de 2011, presentan las siguientes condiciones de servicio:

Los motores y las bombas no pertenecen a la misma unidad han sido adaptadas lo que puede aportar a su mal funcionamiento,

Las bombas presentan fugas en las empaquetaduras muy superiores a las 20 gotas por minuto que como máximo se deberían dar en condiciones normales de funcionamiento.

Se encontró residuos de bronce alrededor del caja de empaquetadura, son expulsados desde dentro de la bomba por medio de la fuga de agua que existe,

Las bombas tienen vibración excesiva con una excentricidad del eje de hasta 4mm, Los acoples entre ejes no son los adecuados y aportan a la excentricidad del eje, la gran excentricidad del eje esta provocando que los elementos de rodadura, eje y empaquetaduras se desgasten considerablemente y de forma prematura.

En las mediciones de temperatura se encontraron temperaturas máximas de 40°C, se puede observar un grado alto en el deterioro del recubrimiento superficial.

Las pérdidas de eficiencia de las bombas están causando que el motor se caliente y disminuya su rendimiento.

Al inspeccionar los elementos que han sido remplazados por daños, se observa que los ejes remplazados presentan un alto nivel de desgaste, en algunos ejes se encontró una disminución importante de diámetro mayor a 10mm, con presencia de colores oscuros muestra de sobrecalentamiento y líneas de desgaste diametrales,

Se inspeccionó los impulsores los cuales muestran señales de desgaste por abrasión y porosidades debido a erosión por cavitación.

No existen o se encuentran en malas condiciones los instrumentos de medición y



control, tales como manómetros, caudalímetros, los tableros eléctricos se encuentran en buenas condiciones físicas, requieren elementos de visualización de parámetros de funcionamiento.

En conclusión, las bombas se encuentran en malas condiciones y deben ser cambiadas; las nuevas bombas deben adecuarse estrictamente a las condiciones físicas disponibles (geometría y espaciamiento del sitio), la capacidad hidráulico debe atender estrictamente la demanda requerida, a fin de evitar incrementos de las instalaciones eléctricas (transformadores, cables, tableros, etc.) de fuerza existente; finalmente, deben adaptarse a las condiciones de instalación (sumergencia y nivel mínimo), a fin de evitar la cavitación.

4.8.2 Bombeo de agua potabilizada Las instalaciones civiles y eléctricas de la estación de bombeo de agua potable fue prevista para implementar 5 unidades de bombeo, de lo cual están montadas 4. Las bombas instaladas son: Worthington, centrífugas horizontales de carcaza partida, con motor US Electrical Motors de 880 HP de potencia, Clase F, 60 ciclos, 4160 voltios, 102 amperios, Velocidad de rotación 1189 rpm, Código de diseño 6, factor de seguridad 1.5, Tipo H. Los equipos electromecánicos se encuentran operativos y en uso desde 1995, es decir, la vida útil y el desgaste producto de la explotación han venido disminuyendo paulatinamente la confiabilidad y la mantenibilidad del mismo debido a la obsolescencia de partes, elementos y equipos, hecho que a futuro próximo podría desembocar en una paralización parcial o general del suministro de agua potable.

4.8.3 Evaluación eléctrica El sistema eléctrico de potencia de la Planta de Tratamiento de Agua Potable San Mateo mantiene una configuración topológica del tipo radial tanto en alta, media como en baja tensión contando con una tensión a nivel de AT de 69.000 Vac fase-fase y niveles de voltaje a nivel de baja tensión de 4.160 Vac fase-fase para alimentación de unidades de bombeo de agua tratada, 460 Vac fase-fase para alimentación de unidades de bombeo de agua cruda, 220/127 Vac fase-fase sistema trifásico y 240-120 Vac sistema monofásico para servicios generales y auxiliares según el tipo de transformador, especificación que se muestra más adelante en este documento. Entre los equipos de potencia principales debemos citar los transformadores monofásicos y trifásicos de media y baja tensión conforme los niveles detallados

a.- Sistema de alimentación en alta Las características del sistema de alimentación en alta tensión son los siguientes: - Tensión primaria fase-fase: 69.000 [Vac] - Tensión secundaria fase-fase: 4.160 Vac - Fases: 3 - Potencia del Transformador: 10.000 [kVA] -Potencia Transformadores secundarios:75-3Ø, 100-3Ø, 25-1Ø1500, 500-3Ø y 500-3Ø

[kVA] respectivamente para transformadores T01e,



T02e, T03e, T04e y T05e - Configuración alimentación secundaria:Radial, líneas subterráneas y aéreas trifásicas

simple circuito. - Conductor primario aéreo empleado: Aluminio desnudo reforzado con hilo de acero, tipo

ACSR calibre 477 MCM. - Conductor secundario aéreo empleado: Aluminio desnudo reforzado con hilo de acero,

tipo ACSR calibre 1/0 AWG para el tendido hacia la estación de bombeo de agua cruda.

- Conductor subterráneo empleado: Cobre flexible 99.8% de pureza calibre 1/0 y 2/0

AWG, aislado para 8 kV mediante Etileno propileno / polietileno reticulado EPR/XLPE

b.- Sistema de alimentación en baja Las características del sistema de alimentación en baja tensión son los siguientes: - Tensión primaria fase-fase: 4.160 [Vac] - Tensión secundaria fase-fase: 460; 220/127 Vac - Fases: 3 - Potencia Total de Transformadores: 1.200 [kVA] - Potencia Total de Bombas agua tratada: 2.984 [kW]

- Potencia Transformadores: 75-3Ø, 100-3Ø, 25-1Ø1500, 500-3Ø y 500-3Ø [kVA]

respectivamente para transformadores T01e, T02e, T03e, T04e y T05e

- Potencia Bombas agua tratada: 5 x 800 [HP] - Configuración alimentación secundaria: Radial, líneas subterráneas y aéreas trifásicas

simple circuito. - Conductor primario aéreo empleado: Aluminio desnudo reforzado con hilo de acero, tipo

ACSR calibre 477 MCM. - Conductor secundario aéreo empleado: Aluminio desnudo reforzado con hilo de acero,

tipo ACSR calibre 1/0 AWG para el tendido hacia la estación de bombeo de agua cruda.

- Conductor subterráneo empleado: Cobre flexible 99.8% de pureza calibre 1/0 y 2/0

AWG, aislado para 8 kV mediante Etileno propileno / polietileno reticulado EPR/XLPE

c.- Transformadores Las características particulares de tipo, potencia, número de fases y tensión secundaria se



especifican en la tabla que se puede observar a continuación:

El empleo y utilización de cada uno de estos transformadores corresponde a variedad de cargas compuestas por grupos de bombeo de agua cruda, equipos para mezcla de coagulantes, equipos para dosificación de coagulante, moto reductores para homogenización de coagulantes en floculadores mecánicos, actuador de válvula de ingreso y cargas eléctricas para servicios auxiliares al proceso de bombeo, tratamiento y potabilización de agua tales como iluminación exterior, iluminación interior, sistemas de acondicionamiento de aire, tomas de corriente monofásicas y trifásicas a continuación se muestra el estado físico de estos equipos.

d.- Tableros de fuerza y control alimentación en baja Tablero de fuerza y distribución general a 4.160 Vac; ubicado en el edificio de bombeo de agua tratada al interior de la PTAP San Mateo, opera en calidad de tablero de distribución y brinda protección contra efectos de sobrecarga y cortocircuito de sus circuitos derivados:

Hacia arrancadores de bombas de agua tratada.

Hacia transformador T02 antes descrito para uso de servicios generales de la PTAP San Mateo.

Hacia la línea que alimenta a la estación de bombeo de agua cruda pasando por la transición subterránea antes mencionada.

e.- Instalaciones eléctricas de fuerza, instrumentación y control Adicional a lo descrito respecto a la infraestructura eléctrica existente debe mencionarse lo siguiente:

Los centros de reserva no disponen de instalaciones eléctricas de fuerza, iluminación, control, instrumentación en línea y telecomunicaciones de datos WAN.

En la planta de tratamiento de agua potable San Mateo y la estación de bombeo de agua cruda no se disponen de sistemas de control automático, instrumentación en línea del tipo de proceso y analítica, sistema de monitoreo y red de telecomunicaciones de datos LAN y WAN que permitan efectuar este monitoreo mediante software especializado SCADA.

En todas las instalaciones se carece de una malla o sistema de puesta a tierra y de protección atmosférica que garantice la operación de equipos electrónicos conforme las exigencias de la normalización que se menciona al inicio de este documento.

POTENCIA TENSIÓN

[KVA] [V]

T01e CONVENCIONAL 3 75 220/127

T02e PAD MOUNTED 3 100 220/127

T03e AUTOPROTEGIDO 1 25 240/120

T04e CONVENCIONAL 3 500 460

T05e CONVENCIONAL 3 500 460

TRAFO TIPO FASES



4.9 Evaluación estructural de los componentes Las obras civiles de los componentes del sistema regional de agua potable Esmeraldas, y en especial las estructurales, a excepción de los tanques de reserva, se presentan estables y adecuadamente conservados. Históricamente, los tanques de reserva se han comportado como punto débil del sistema; es así que desde el inicio de construcción del sistema regional se tiene referencias de fallas (Chone, Pegue) y demoliciones (Aire Libre), obviamente, conociendo las características de los suelos de la región, no se esperaría que las fallas estructurales se vuelvan sistemáticas. El riesgo sísmico para las obras civiles es de mediano a alto, considerando la proximidad de la fosa oceánica en la zona de subducción; se estima que las aceleraciones horizontales máximas esperadas que producirían los sismos históricos de magnitud mayor que 5 (escala Richter) son del orden de 0,4G. A la fecha de este análisis, los tanques de reserva, presentan las siguientes novedades:

Reparaciones menores (mantenimiento de pared, principalmente en los tanques de: Villas de Petroecuador, Guacharaca, y Súa.

Reparaciones mayores, para sellar fisuras, en los tanques de: 15 de Marzo, Santa Cruz, Betania, Atacames, Tachina, etc.

Daños mayores evidentes, cuya medida induce al derrocamiento de tanques, debido al inminente riesgo hacia terceros, caso tanque de Tonsupa.

Dado que los daños se presentan sistemáticamente, se establecen los criterios que permitan identificar a detalle las características del suelo y el alcance de los mismos. Para la adecuada cimentación de toda estructura es fundamental el reconocimiento geotécnico y la obtención de información geológica y geotécnica del terreno, con el fin de determinar la capacidad portante, asentamientos y demás factores determinantes del comportamiento mecánico del suelo o del macizo rocoso. Para ello, las exploraciones geotécnicas se orientarán a identificar y/o conocer:

La naturaleza de los suelos y/o rocas que forman el terreno de cimentación.

La disposición y espesor de las formaciones litológicas en los sitios de obras.

Determinar las propiedades índice y mecánicas (resistencia y deformabilidad) de los suelos y/o rocas) de cada una de las formaciones.

Conocer la profundidad del nivel freático.

Detectar la presencia de anomalías, tales como cavidades, dentro del subsuelo.

Detectar la presencia de suelos inestables, tales como arcillas expansivas, suelos colapsables, dispersivos, etc.

Detectar problemas de estabilidad en taludes o laderas por el movimiento de tierras.

4.10 Calidad del agua

4.10.1 Calidad del agua cruda El río Esmeraldas es la fuente de abastecimiento para el sistema regional de agua potable; drena una extensión de 21.060 km

2, atraviesa importantes zonas agrícolas, recibe el aporte

de las subcuencas del río Guayllabamba y la del río Blanco.



La calidad sus aguas está directamente influenciada por las características de su amplia cuenca tributaria, las actividades antrópicas que se desarrollan en ésta; y por las condiciones climáticas. Los principales problemas de la calidad del agua cruda conocidos a partir de la información obtenida de los registros de calidad de la PTAP, tienen relación con sus características físicas, especialmente en los parámetros de turbiedad y color; así como su calidad microbiológica, a partir de sus indicadores como la concentración de coliformes termotolerantes y totales. De todas formas, se puede asegurar que sus aguas son susceptibles de ser tratadas por sistema convencional. Los parámetros más incidentes del agua cruda del río, son:

La turbiedad presenta un amplio rango de variación, encontrando valores: mínimo de 6 UNT a un máximo de 1217 UNT; mientras que el valor medio es de 60 UNT.

Del análisis de los registros de turbiedad del agua cruda a la llegada de la PTAP, con una frecuencia de muestreo de dos horas, se estableció que el incremento de los parámetros físicos del agua, es acelerada; situación que coincide con los períodos de precipitaciones en la zona alta de la cuenca donde se origina el río Esmeraldas.

La alcalinidad del agua cruda, tiene importancia en el proceso de coagulación (la presencia en cantidad suficiente, garantiza las reacciones químicas del coagulante), mantiene un rango de variación entre 34 a 160 mg/L CO3Ca, con un valor promedio de 67,8 mg/L.

La temperatura media diaria del agua cruda presenta una variación entre 24,7 °C a 27,4°C y un valor medio de 26,1°C. La máxima variación registrada de la temperatura del agua cruda a lo largo de un día es de 4,5°C y un promedio de 1,5°C, lo que indica que la temperatura se mantiene prácticamente constante.

4.10.2 Eficiencia de la remoción en las lagunas De acuerdo con los resultados obtenidos, las unidades presentan una alta capacidad para remover partículas discretas próximas al rango coloidal (tamaños en el orden de 3-5 de micrones), lo que aclara la eficiencia que presentan estas unidades, conforme se desprende de los registros de calidad del agua cruda al ingreso y salida de las lagunas, y de la observación de bancos de arena que sobresalen el nivel de agua, en las dos lagunas que actualmente se encuentran en funcionando. En base a los registros del control de calidad que lleva el personal de la PTAP, se determinó una remoción media de turbiedad en las lagunas del orden del 23%, con un valor máximo de 81% y mínimo de 5%.

4.10.3 Eficiencia de la planta de potabilización En base a los registros diarios de operación de la PTAP, correspondientes al período comprendido entre el 02-marzo-2011 al 31-mayo-2012, se efectuó un análisis estadístico de los parámetros de calidad de agua, considerados por el personal de operación para evaluar la eficiencia del proceso de tratamiento, monitoreados en el agua cruda, y en los efluentes de decantadores, filtros y agua desinfectada. Los resultados de los análisis en las diferentes unidades de la planta, concluyen:



En relación a la turbiedad del agua decantada, se aprecia que cerca del 25% de los valores superan el valor límite de turbiedad de 4 UNT, el cual se considera es adecuado para que el proceso de filtración se realice en condiciones adecuadas de calidad y productividad, llegando inclusive a registrarse valores extremos como de 104,3 UNT.

Con respecto a la calidad del agua filtrada, se puede apreciar que el 60% de los valores se encuentran dentro de un rango deseable inferior a 1 UNT; sin embargo, cerca del 5% de éstos, superan el límite que establece la Norma de calidad del agua potable para suministro público, NTE INEN 1108:2011, llegando a registrarse un valor máximo de 15 UNT.

4.11 Análisis de la demanda Con el propósito de definir la población, actual y futura del área de influencia del proyecto, se procede a realizar el análisis demográfico a través de un paquete de computación demográfico SPECTRUM, el cual contempla el método estándar de agrupación por componentes, “Cohortes”, considerando cuatro factores demográficos básicos que inciden en el crecimiento de la población: Nacimientos, Defunciones, Emigración e Inmigración; además; el peso de la fecundidad y la población femenina en edad fértil, es decir, la relación entre los niños nacidos vivos en el período y la población en edad fértil (de 15 a 49 años), el cual incide directamente sobre la natalidad. Para el análisis se realizó un estudio de las variaciones de las tasas de crecimiento de la población registrada en los períodos ínter censal, para determinar la tendencia de crecimiento a futuro. Para los cantones de Esmeraldas, Atacames y Rioverde (base del análisis) se establecen tres hipótesis (alta, media y baja), cada una con su respectivo análisis socioeconómico.

a. Hipótesis Alta

La hipótesis alta se ha desarrollado a partir de una tendencia construido por la tasa de crecimiento positiva del saldo migratorio neto de cada cantón, tanto para hombres como mujeres, este modelo se asume como hipótesis alta, pues mantiene la tendencia migratoria de la serie histórica de datos. Para asumir esta hipótesis se establecen las siguientes premisas:

Se considera un movimiento positivo (o por lo menos una tendencia a disminuir la emigración) con relación a la población, que incide de forma directa en el crecimiento poblacional, acompañado de normas como políticas, por parte del gobierno, que regulen el crecimiento vegetativo y migratorio.

La distribución porcentual de la fertilidad utilizada corresponde a la ocurrida en los cantones, con mayor peso en el grupo femenino comprendido entre los 20 a 24 años de edad.

Se utilizó los mismos porcentajes de la migración por grupos de edad.

b. Hipótesis Baja Para esta hipótesis se ha utilizado una tasa de crecimiento migratorio negativa obtenida de la serie histórica 2001 - 2010, registrado en cada cantón, además; de una disminución del crecimiento vegetativo de la población. Para asumir esta hipótesis se aceptaría las siguientes premisas:



Se considera una restricción al movimiento migratorio, con tendencias a la obtención de saldos migratorios, que inciden de forma directa en el crecimiento de la población, acompañada de una concienciación, por parte de la población, y un establecimiento de normas, por parte del gobierno, que regule el crecimiento de la población, tanto vegetativo como migratorio.

Políticas de fortalecimiento de la economía urbana - rural y su entorno, a través de un continuo crecimiento del turismo informal o formal.

c. Hipótesis Media Es un promedio de los valores anteriores, esta hipótesis se ha construido a partir del

promedio de las hipótesis alta y baja. La hipótesis recomendada para el estudio, es la

hipótesis media, tanto para hombres como para mujeres, para el período 2011 – 2040.

Una vez definida la proyección demográfica general, ésta se distribuye a nivel de cada centro poblado a ser abastecido con el proyecto. El criterio de distribución parte del análisis de crecimiento y su composición de acuerdo a las zonas y sectores censales de cada centro poblado, obviamente se considera el área de influencia del servicio y la topología de las redes de distribución, de tal manera que una zona censal puede incluir dos o más sectores de distribución de agua, lo que implica la estructuración zonal de densidades poblacionales, este trabajo se desarrolla para cada una de los sectores de distribución de agua. El proceso indicado se realiza tanto para la población fija –residente- como para la población flotante –turismo-; los valores poblacionales por zona y período, se presentan en el cuadro siguiente.

Población servida por períodos

2012 2015 2020 2025 2030 2035 2040

Chone 19955 20859 22489 23943 25243 26482 27572

Betania 11570 12793 14615 16466 18416 20559 22876

Santa Cruz 24532 25687 27745 29597 31273 32891 34342

Guacharaca 23188 24839 27457 29950 32379 34875 37348

Aire Libre 25808 27255 29499 31447 33691 35557 37235

15 de Marzo 25657 27871 31225 34482 37736 41134 44585

Tolitas 5560 5963 6595 7194 7774 8364 8941

San Rafael 24404 26165 28931 31549 34087 36668 39194

Buen Pastor 2418 2581 2840 3084 3327 3569 3806

Tonsupa 13176 14599 16994 19396 21827 24293 26768

Atacames 12721 14103 16384 18620 20833 23027 25176

Súa 4006 4444 5152 5830 6483 7113 7712

Same 690 765 889 1012 1133 1255 1374

Tonchigüe 4705 5215 6062 6895 7725 8552 9366

Villas de 1556 1702 1920 2134 2350 2578 2813

Red Nueva 3563 3822 4229 4615 4993 5378 5758

Conducción 1 158 169 186 202 218 234 249

Conducción 2 87 96 111 125 139 154 168

San Mateo 2087 2228 2452 2662 2871 3080 3285

Tachina 2867 3060 3368 3657 3944 4232 4513

Piedras 553 590 649 705 760 816 870

Camarones 1018 1087 1196 1299 1401 1503 1603

Pegüe 344 367 404 439 473 508 542

Rioverde - 7938 8589 9658 10698 11699 12654 13558

Fija 218.561 234.848 261.052 286.002 310.777 335.473 359.654

Flotante 134.769 140.055 148.785 157.578 166.246 175.100 184.032

Total 353.330 374.904 409.837 443.580 477.023 510.573 543.686

Fuente: INEC.

Elaboración: ACSAM 2012

SE

CT

OR

ES

DE

L

NO

RT

E

SISTEMA REDPOBLACIÓN (hab)

ES

ME

RA

LD

AS

D IR EC T O

C ON D UC C IÓN

BA

LN

EA

RIO

S

D IR EC T O

C ON D UC C IÓN

POBLACIÓN

PROYECTO



De acuerdo a las instrucciones del organismo rector del sector y la EAPA. La cobertura del servicio debe alcanzar el 100% de la población proyectada.

4.12 Parámetros de diseño

La definición de las bases, normas y criterios, que se aplicarán según corresponda, tanto a la evaluación del sistema existente, como las utilizadas para el planteamiento de las alternativas y los diseños definitivos, se fundamenta en:

Normas ecuatorianas para diseños de sistemas de Agua Potable y Alcantarillado para poblaciones mayores a 10.000 habitantes.

Criterios de la Consultora adquiridos en su experiencia profesional.

4.12.1 Períodos de diseño y vida útil de las obras y equipos Se consideran dos aspectos de importancia para asumir el periodo de diseño:

La dinámica de desarrollo regional –la demanda podría ser muy alta y la capacidad de las obras podrían quedar muy reducida-, y

Las variaciones del comportamiento hidráulico -la demanda podría ser muy baja y las obras quedar sobredimensionadas-. En cuanto a la dinámica de desarrollo regional, la capacidad de las obras podrían quedar corta en relación a la demanda subdimensionadas-; para atender el déficit de obras, se prevé ampliaciones futuras, y construcción de obras por etapas. Para el segundo caso, es posible que las obras no funcionen con toda su capacidad; esta situación podría conducir a dejar obras sin funcionamiento, aspecto que en muchos casos conlleva a la reducción de la vida útil de los componentes (especialmente metálicos y electromecánicos, por las condiciones propias del ambiente). Por lo indicado, para que el proyecto preste servicio eficiente, el período de diseño debe ser de por lo menos 25 años, lo que asegura una economía de escala adecuada; por lo tanto, el horizonte de proyecto será el año 2040. En relación a la vida útil de los componentes y equipos, dado que existen diferentes referentes de vida útil, y considerando que las estructuras mayores (captación, plantas, edificios, etc.) cubren períodos entre 30 y 50 años, se permite reutilizar prácticamente todas las estructuras, y prever la reposición de los equipos electromecánicos cada 15 año, o lo que recomiende el proveedor de los mismos.

4.12.2 Población y áreas servidas La Subsecretaría de Saneamiento Ambiental, organismo rector del sector agua y saneamiento, aspira a que el proyecto tenga una cobertura del servicio de agua potable para el 100% de la población dentro del área de proyecto, esto para la población fija y flotante proyectada dentro del período del estudio. Por lo tanto, población estimada que será servida, tanto en la ciudad de Esmeraldas como en las localidades adicionales integrantes del Sistema Regional; debe cubrir la demanda de las siguientes zonas servidas: 1) Zona Esmeraldas centro (sectores: Chone, Betania, Santa



Cruz, Guacharaca, Aire libre, 15 de Marzo, Las Tolitas y San Rafael), 2) Zona Balnearios del Sur (Buen Pastor, Tonsupa, Atacames, Súa, Same y Tonchigüe), 3) Zona Balnearios del Norte (San Mateo, Tachina, Camarones y Rioverde); y, 4) Zonas adyacentes a conducciones (Villas Petroecuador, Piedras, Colope, Riviera, etc.); esta estructura se indica en el cuadro de proyección de la población “Hipótesis media”.

4.12.3 Caudal de demanda La estimación de caudal está determinado básicamente por tres componentes: el consumo urbano, las pérdidas de agua y el caudal requerido para usos especiales e industrial.

El consumo neto para la población fija del proyecto, considera: el consumo básico (150 l/hab.día), la mayoración por el tamaño de la población (10%, para poblaciones mayores a 500000 hab.), por la estructura de consumidores (5%, debido a que más del 80% de los usuarios son residenciales), la temperatura del medio (20%, para temperatura del medio mayor a 28°C); para población flotante, se consideran los factores de corrección. Bajo estos criterios, para el proyecto (manteniendo constante durante toda la vida del proyecto), se adoptan las siguientes dotaciones: Población fija 230 l/hab.día Población flotante 180 l/hab.día

La EAPA está aplicando acciones directas para optimizar las redes de distribución –cambio de las tuberías de asbesto cemento por tuberías plásticas y ampliación de red en varias zonas de servicio-, y, considerando que el nuevo sistema tendrá un plan de mantenimiento preventivo muy estricto, a fin de que pueda atender anticipadamente los daños o defectos que se van presentando conforme se deterioran los materiales y elementos integrantes de los sistemas físicos, se espera que el porcentaje de pérdidas hasta el final del período de diseño alcance un 25%.

Los consumos especiales mantiene el mismo criterio desarrollado durante la fase de diseños definitivos (año 1987) en el que se establecía la proyección hasta el año 2015; en tal virtud, en este proyecto, únicamente se ha completado la proyección de la demanda hasta el horizonte de proyecto (año 2040); los valores demandados, se presentan en el cuadro siguiente.

En resumen, el caudal medio de proyecto (siguiente cuadro); incluyendo el cauda demandado por los consumidores especiales (como demanda neta).

2012 2015 2020 2025 2030 2035 2040

2 5 10 15 20 25 30

Puerto 97 101 109 117 126 136 147

Industria mayor 107 117 136 157 182 211 245

Refinería 6 6 7 8 9 10 11

Proyección consumos especiales (l/s)Descriptivo



4.12.4 Caudal de diseño El caudal de diseño adoptado para el proyecto regional de agua potable Esmeraldas, de acuerdo a las normas de la SSA, es el siguiente:

Caudales de diseño

4.13 Análisis de la oferta y demanda Con estos antecedentes, y los nuevos factores de servicio, como: la configuración actual de la demanda, la cobertura del servicio, y la expansión del área urbanizable, determina nuevas características de la demanda, lo que se aprecia en el cuadro de oferta y demanda siguiente.

Cap. Aguas superficiales QMD+20% 3473

Cap. Aguas subterráneas QMD + 5% 3039

Conducción QMD + 10% 3184

Impulsión QMD + 5% 3039

Planta potabilizadora QMD + 10% 3184

Componente CriterioQ Proyecto

(l/s)



Fija Flotante Total l/s Mm3/año l/s Mm3/año l/s Mm3/año

2013 231.638 140.090 371.728 1.909 60.2 720 22.7 1.189 37.5

2015 250.037 148.306 398.343 2.044 64.5 720 22.7 1.324 41.7

2020 275.928 157.205 433.133 2.239 70.6 720 22.7 1.519 47.9

2025 296.580 163.626 460.206 2.405 75.9 720 22.7 1.685 53.1

2030 317.032 169.857 486.889 2.577 81.3 720 22.7 1.857 58.5

2040 358.068 182.655 540.722 2.948 93.0 720 22.7 2.228 70.3

Demanda Oferta Déficit

ESTIMACIÓN DE LA OFERTA Y DEMANDA DE AGUA POTABLE

Pob Servida (hab)Año

Los criterios considerados en el análisis de oferta y demanda, incluyen:

El período de diseño de 28 años (inicio del proyecto 2012, hasta el año 2040).

Población (fija y flotante) dentro del área del proyecto; y, población servida (de acuerdo al porcentaje de cobertura del servicio).

Las dotaciones 230 para población fija y 180 para población flotante, que se considera que –la población flotante- ejerce de todas formas una demanda sobre el sistema de abastecimiento de agua potable.

El porcentaje de pérdidas que, tanto a partir del año 2012 y hasta el final del período de diseño, se asume un 25% como un valor aceptable para un sistema nuevo y que tendrá un permanente control de pérdidas.

Coeficiente de mayoración: 1.4 para máximo diario y 2 para caudal máximo horario.

Los caudales especiales se toman como demanda puntual (tipo agua en bloque).

El caudal demandado total –población + especiales- columna 20.

Caudal de oferta, e igual a la suma de todos los caudales de las fuentes actuales en funcionamiento (columna 21).

Déficit, significa la cantidad de agua que falta para atender los requerimientos de la demanda, en cada período.

4.14 Línea de Base Ambiental La línea base ambiental hace una descripción detallada de las condiciones actuales del entorno donde se desarrolla el proyecto. El estudio completo se presenta en el Anexo 8. Del Informe de Diagnóstico. El diagnóstico de la situación ambiental actual, así como los procesos de trabajo específicos, son necesarios para determinar la capacidad de acogida del área del proyecto respecto de las cargas ecológicas que sufre el territorio, y que posteriormente serán evaluadas a través de un análisis cuantitativo de impactos ambientales, previo a la implementación de las medidas de mitigación, prevención, compensación, etc., del Plan de Manejo Ambiental, como instrumento de desempeño dentro del proyecto.

4.15 Problemática del sistema y del servicio El sistema regional de agua potable Esmeraldas presenta serias deficiencias que se reflejan directamente en la insuficiente cobertura y mala calidad de los servicios. Los principales aspectos que visualizan la problemática del sistema regional de agua potable, se refieren a la gestión del sistema y la capacidad de los componentes del mismo, los parámetros básicos, se indican a continuación:



4.15.1.1 Capacidad de los componentes La capacidad del sistema determina que existe un gran déficit –y mal estado- de infraestructura, en especial sobre los siguientes aspectos: El sistema mantiene un déficit de caudal desde el año 2012, el cual se irá

incrementando año a año si no se realizan nuevas obras para atender la crítica situación actual como la demanda creciente a lo largo del período de diseño.

La captación se encuentra ubicada en el sitio de mayor incidencia de sedimentos,

además, la cota del umbral está en la misma cota de nivel mínimo del río. Es necesario construir una nueva captación, en un nuevo sitio, de tal manera de minimizar los riesgos ya detectados en la captación existente.

La capacidad de potabilización de la planta existente, es de 800 l/s, la demanda actual

ya supera los 1800 l/s; por más que se disponga de grandes volúmenes de agua cruda, no es posible ampliar la capacidad de agua potabilizada.

Los sistemas electromecánicos del sistema de bombeo de agua potable son los mismos

que fueron instalados al inicio de operación del sistema, en la actualidad mantiene una tecnología inapropiada, lo que conlleva a elevados costos de operación –alto consumo de energía para una misma cantidad de caudal-.

Las líneas de conducción de agua potable, para la situación actual, tienen capacidad de

transporte de únicamente el 50 %.

Las reservas existentes sólo cubren el 65,7% de la demanda actual. Las redes de distribución cubren únicamente las zonas urbanas saturadas, muchos

sectores no cuentan con redes de distribución, la capacidad de las redes existentes es de apenas el 50% de la demanda actual.

4.15.2 Gestión del servicio La gestión general del sistema regional de agua potable Esmeraldas está a cargo de la Empresa Pública EAPA SAN MATEO (creada mediante decreto Ley el 12 de julio de 1994), siendo la propietaria del sistema la Subsecretaría de Saneamiento Ambiental; el informe de diagnóstico detecta las siguientes deficiencias:

Confiabilidad. El sistema tiene elevadas pérdidas de agua potable –mayor al 46%, diagnóstico 2012-, lo que refleja un mínimo o inadecuado mantenimiento.

Gestión comercial. Existen 38.190 usuarios activos (95% residenciales), de ellos, únicamente 19799 usuarios tienen instalado medidor, de ello, se mide el consumo sólo de 14805 usuarios, el resto es estimado.

La facturación por el servicio (agua y alcantarillado) es de 443566.30 USD –mes de febrero de 2012-, mientras que la recaudación es de USD 306434.9, la morosidad de pago del servicio es alta (>30%).

Gestión financiera. La empresa, ante la carencia de recursos pospusieron o suspendieron inversiones, y desatendieron las actividades de operación y mantenimiento. Esto a su vez, indujo a un proceso creciente insatisfacción de la demanda, reducción de la calidad de los servicios y deterioro generalizado en la infraestructura existente.



Para cubrir la demanda de la población, se mantiene permanentemente el bombeo de agua cruda y agua potable; esta operación conlleva a un elevado coste energético mensual, lo que conlleva a elevados costos de operación.

Gestión administrativa. El número de empleados y funcionarios de la empresa es sumamente alto, existiendo 331 personas permanentes, de los cuales 149 trabajan en el área operativa y 116 en el área de comercialización y el resto en áreas administrativas, esta estructura representa un promedio de 8.67 empleados por cada 1000 conexiones (este indicador en las empresas eficientes es menor a 3); esto hace que la calidad de los recursos humanos en la administración se deteriore, conduciendo a una baja de los estándares de eficiencia.

5 DISEÑOS DE FACTIBILIDAD En esta fase se analizan la factibilidad y conveniencia de las diversas soluciones planteadas hasta la fecha. Todos los análisis se basan en información obtenida en la Evaluación y Diagnóstico del sistema existente; se analiza la evolución previsible de las necesidades de abastecimiento, lo que determinará la definición del nuevo sistema, y se identifican las diversas posibilidades de suministro futuro en lo que se refiere a ubicación y requerimiento de los recursos. Una vez definida la necesidad de agua y localizadas las posibles fuentes de suministro, se analizan las alternativas más promisorias, realizando una valoración económica de cada una de ellas para identificar la opción de menor costo y determinar el desglose de costos de los diferentes elementos y componentes que intervienen en cada solución. Las alternativas aquí analizadas consideran los aspectos de salud pública, la escases de recursos, las limitaciones económicas, con ello se define una meta de cobertura que garantice la viabilidad económica y financiera del proyecto; obviamente, las alternativas parten del conocimiento de la situación actual, la identificación de la problemática del sistema y servicio, y, la demanda actual y futura.

5.1 Particularidades del servicio Durante la fase de Evaluación y Diagnóstico se establecieron los criterios y parámetros generales de diseño (octubre de 2012), los mismos que sirven de base para el dimensionamiento del nuevo proyecto; sin embargo, conociendo a detalle las condiciones y características (técnicas, sociales, ambientales y de gestión), es necesario puntualizar los aspectos que van a incidir en el proyecto, tales como:

Se parte de la premisa de que toda el área servida con el actual sistema debe ser la base de la cobertura del servicio; por otra parte, la cobertura factible recoge los criterios de desarrollo urbano

1, principalmente en lo relacionado con la saturación del centro urbano de

Esmeraldas, cuya población migra a las zonas adyacentes y se conforman nuevos centros de demanda de servicios, tal el caso de Buen Pastor, Tachina, La Victoria, Winchele, y las franjas adyacentes a las playas. Obviamente, el área de servicio y la población abastecida no presentan modificaciones sustanciales, no así la redistribución de la población hacia las zonas jóvenes de desarrollo, las que incrementan la tendencia de crecimiento.

Los poblados adyacentes al mar, y los asentamientos aledaños a la nueva vía a Santo

1 Plan de Ordenamiento Territorial y de Desarrollo de Esmeraldas, Municipalidad de Esmeraldas, 2011



Domingo, prácticamente conforman la parte urbana de Esmeraldas; además, una buena parte de la ciudad se ha desarrollado hacia las zonas más elevadas, por lo que las viviendas de una gran cantidad de habitantes se hallan por encima de la cota de servicio actual.

Los poblados asentados a lo largo de la playa del océano Pacífico no pueden independizarse del sistema regional debido a que no existen fuentes seguras para el abastecimiento, a excepción de los poblados del cantón Rioverde (Cabuyal, palestina, Rioverde y Rocafuerte), que si disponen de una fuente permanente de agua -río Verde-, por lo que estos poblados están realizando los proceso respectivos a fin de implementar su propio sistema de agua.

La ocupación del suelo es evidente, pues al momento se encuentran desarrollando varios programas de vivienda y desarrollo turístico-.

La inclusión de las variables analizadas, conlleva un análisis cauteloso de los parámetros de demanda (área-población-caudal) y bajo las siguientes consideraciones: a. Buscar un equilibrio en el área de cobertura del servicio, a fin de que las variaciones de

la demanda sean las mínimas posibles. b. Delimitación de las zonas de servicio a base de: los límites geográficos definidos, por

equilibrio de presiones entre el centro de reserva y zona de distribución, buscando homogenizar la capacidad de las reservas y su control.

Estas particularidades incluyen:

Zonificación integrada: La Victoria (incluye: la ciudadela Estupiñan, Las Tolitas y el área de la margen derecha del río Teaone que inicialmente formaba parte de 15 de Marzo), Winchele (incluye: las ciudadelas del sector Winchele, y zonas perimetrales), Buen Pastor (integra Buen Pastor y la zonas perimetrales), Tonchigue (incluye: Tonchigue y Same); y, Rioverde (incluye: Cabuyal, Palestina y Rioverde).

La cobertura del servicio es para el 100% de la población de proyecto.

El volumen de las reservas, para regulación -25% del caudal medio-, para incendios y para emergencias –25% del volumen de regulación.

El caudal para Autoridad Portuaria y la Refinería (especiales) se incluyen en cada sector de demanda, como demanda neta;

El caudal industrial, se distribuye, como demanda neta, a los sectores: 15 de Marzo, Winchele, Buen Pastor, Tonsupa, Atacames, Súa, Same y Tonchigue.

Para Rioverde (tendrá sistema de agua potable independiente del sistema regional), se dispone un caudal remanente de 50 l/s, de tal manera que dichos poblados puedan conectarse al sistema regional, en cualquier momento.

La fuente, río Esmeraldas, es confiable y disponible; mantiene un caudal medio de 897 m

3/s y un caudal crítico (98% de garantía) mínimo de 118 m3/s (noviembre).

La calidad del agua cruda se encuentra dentro de los estándares de las aguas superficiales, tanto en los aspectos físico-químicos como biológicos, siendo susceptibles de tratamiento convencional.



Se busca reutilizar al máximo los sistemas existentes, por lo que serán incorporados en las soluciones que se planteen, los siguientes componentes:

La línea de impulsión de agua cruda Las lagunas de reserva-sedimentación Planta de potabilización –mejorada- Línea de impulsión de agua potabilizada, El tanque de carga Las reservas, rehabilitadas Sistema de distribución, con ajustes para sectorización La subestación de energía eléctrica

5.2 Descripción de las alternativas

5.2.1 Concepción de alternativas Al aprovechar las estructuras y componentes existentes, y dadas las condiciones del servicio, en los estudios se plantean alternativas únicamente para los componentes que no tiene capacidad, por lo tanto, la estructuración de las alternativas, incluye: a. No construir un nuevo proyecto, dejando a la población con el mismo servicio existente,

durante todo el período de diseño, realizando únicamente las obras previstas en el Plan Emergente (para que las obras y componentes trabajen con la capacidad máxima de sus instalaciones), sin atender la demanda ni ampliar la capacidad del sistema. Esto es, no ejecución de ningún tipo de obras para ampliar el servicio y mantener el sistema bajo la misma estructura y características que se encuentra.

b. Alternativa de captaciones, se consideran dos opciones: la primera, implica rehabilitar las estructuras de la captación existente y repotenciar el sistema de bombeo de agua cruda –captación 1- para alcanzar una capacidad total de 3.2 m3/, en esta opción se mantiene además la línea de impulsión de agua cruda existente; y la segunda opción, construir una nueva captación y estación de bombeo de agua cruda para 3.2 m3/s de capacidad, con su respectiva línea de impulsión (hasta las lagunas de presedimentación y reserva).

c. Alternativa de potabilización: construcción de dos módulos de potabilización con capacidad de 1.2 m3/s cada uno, con características similares a la planta existente, que serán ubicadas en el espacio disponible junto a la planta actual.

La línea de tratamiento es de tratamiento convencional –confirmada a base de la calidad del agua definida en los estudios de Diagnóstico-, las alternativas de este componente se establecen únicamente en el sistema de filtración.

d. Alternativa de conducciones de agua potable; en este componente se consideran dos variantes; la primera, construcción de un solo ramal con capacidad suficiente para el abastecimiento a Esmeraldas y Balnearios, unificados, con sus respectivas líneas principales y secundarias; y, la segunda, construcción de ramales independientes, uno con la capacidad requerida para el abastecimiento a Esmeraldas y otro independiente con capacidad para el abastecimiento a Balnearios, cada ramal con sus respectivas líneas principal y secundarias.



Los componentes seleccionados (captación, planta y líneas de conducción de agua potable –principales y secundarias-), se construirán en una sola etapa, debido al déficit de capacidad de los componentes existente. Este estudio ha definido que los tanques -su ubicación y volumen-, son integrantes obligados; en tal virtud, en el sistema regional se incluyen dichos tanques y se plantean nuevos tanques, para atender principalmente el déficit de capacidad de los tanques existentes. No se consideran alternativas las rutas por donde se lleven las líneas de conducción, pues la configuración urbana y topología del sistema, prácticamente no permiten variantes significativas, debido a la necesidad de trasvase de las aguas desde la captación a los centros de reserva, lo que fue considerado en el proyecto original, al implementar varios túneles.

5.2.2 Planteamiento de alternativas Obviamente, el hecho de aprovechar al máximo los componentes y unidades del sistema existente, conduce a integrar obras y componentes nuevos o rehabilitados con los elementos del sistema a ser reutilizados. Bajo esta consideración, se busca estructurar un punto de equilibrio para la captación (nueva y rehabilitada), la potabilización y las conducciones de agua potable, todas ellas combinadas con las unidades que pueden ser incorporadas al nuevo sistema, con ligeras modificaciones y ajustes; por otra parte, tanques de reserva y red de distribución, se convierten en componentes obligados de cualquier configuración de alternativas. A base de lo indicado, se establecen las siguientes alternativas:

Alternativa Cero: Obras emergentes

Alternativa 1A: Captación rehabilitada + Conducción unificadas.

Alternativa 1B: Captación rehabilitada + Conducción separada.

Alternativa 2A: Captación nueva + Conducción unificada.

Alternativa 2B: Captación nueva + Conducción separada. Las alternativas 1 y 2 están estructuradas básicamente por la configuración y/o ubicación de las captaciones; concretamente la alternativa 1 por el aprovechamiento de la captación existente rehabilitada, la repotenciación total de los equipos electromecánicos y la impulsión de agua cruda existente; mientras que la alternativa 2 incorpora nuevos componentes: captación, estación de bombeo, equipos electromecánicos e impulsión de agua cruda. La variante A y B refiere únicamente a la configuración de las conducciones, por lo tanto,

Variante A, una conducción unificada para el servicio a Esmeraldas y Balnearios,

Variante B alimenta a Esmeraldas con una conducción independiente y a Balnearios por otra conducción independiente.

En la estructuración de las alternativas, se considera las opciones tecnológicas de la planta de potabilización nueva, como una variante operacional, por lo que la decisión de incorporar al sistema dependerá de la solución tecnológica adoptada.



5.2.2.1 Alternativa Cero: Obras Emergentes Esta alternativa considera que no se realizarán inversiones importantes en el sistema, sino que únicamente se busca atender parcialmente los daños que por el tiempo de funcionamiento viene deteriorándose cada una de las partes y componentes del sistema. Dentro de esta situación se enmarcan las obras previstas en el Plan Emergente que las viene ejecutando la EAPA, con el propósito de que las obras existentes trabajen a máxima capacidad, sin incremento de caudal ni ampliación de los componentes. Las obras en ejecución, incluye:

Optimización de la red de distribución de agua potable en la ciudad de Esmeraldas, mediante el cual se realiza la rehabilitación de la distribución, que incluye cambio de tuberías (retiro de las tuberías de asbesto cemento de la red de distribución y en su lugar colocar tubería de PVC) y conexiones domiciliarias en los tramos cambiados (USD 5´077.748,58);

Construcción de dos lagunas de reserva y sedimentación, ubicadas (USD 3´749.182,84) dentro del área de la planta de tratamiento,

Construcción de 2 tanques de reserva (Chone 2500 m3 y Aire Libre 4000 m3) en reposición de las unidades que fallaron desde su inicio (USD 3´173.068,58).

Reposición de dos bombas sumergibles para bombear agua cruda en estiaje.

Mejoras en la planta existente a fin de que trabaje a plena capacidad (800 l/s). Si se tiene en cuenta que el sistema existente no puede abastecer toda la demanda actual de la ciudad, menos podrá hacerlo con la demanda futura, por lo tanto, no representa solución a la demanda, por ello no se considera en este análisis.

5.2.2.2 Alternativa 1A: Captación rehabilitada + Conducción unificada Esta alternativa integra parte de los componentes del sistema existente (con capacidad hasta el final del período de diseño), y, las obras nuevas requeridas hasta el final del período de diseño, y los equipamientos para operar hasta el fin de la primera etapa; en el cuadro siguiente se resumen las características que tendrá esta alternativa.

Obras y componentes de la Alternativa 1A

Componente o Unidad Obras incorporadas

Captación EB agua cruda Adecuación estructuras existentes

Bombas agua cruda 5 Nuevas bombas para Qb=550 l/s (4 Op +1 Sb)

Energía eléctrica Existente

Impulsión agua cruda Existente, Q=3.2 m3/s, DN 1200, L=1058.20 m

Lagunas de reserva Existente, V=41800 m3

Planta potabilizadoraRehabilitación módulo existente (0.8 m3/s)

+ 2 módulos nuevos (1.2 m3/s cada uno

Bombas agua potable4 nuevas bombas Qb=270 l/s (EB Existente 2 Op+2Sb)

+ 8 bombas Qb=270 l/s (EB nuevas 6 Op + 2 Sb)

Energía eléctrica Existente, 10 MW

Impulsión agua potable Existente, Q= 3.2 m3/s, DN 1200, L=847 m

Tanque de carga Existente V=2500 m3

Conduccion de agua potable Nuevas líneas L=120.67 km

Tanques de reservaExistentes Vt=22020 m3, trabajos de Mejoras

+ Nuevos Vt=25200 m3

Red de distribución Transmisiones y anillos principales.



En esencia, la alternativa queda integrada con los siguientes elementos:

1. Captación existente (margen izquierda del río Esmeraldas, San Mateo) a la cual se realizarán pequeños ajustes a su estructura, a fin de que se puedan incorporar los equipos de bombeo seleccionados.

2. Equipos de bombeo, integrados por bombas sumergibles nuevas, para bombear en

primera etapa un caudal de 2.4 m3/s y 3.2 m3/s al final del período de diseño; inicialmente se requiere en operación 4 bombas de 0.55 m3/s y mantener una bomba en stand by.

3. La línea de impulsión de agua cruda existente (DN 1200 mm, L= 1058 m) se

aprovecha totalmente durante todo el período de diseño.

4. Las lagunas de reserva y presedimentación existentes (4 lagunas, Volumen útil Vu= 41800 m3) que disponen de una autonomía de reserva de 11 horas.

5. La potabilización está integrada por la planta de potabilización existente (Q=0.8

m3/s), rehabilitada; y se incorporan dos nuevos módulos, cada uno de 1.2 m3/s, con lo que se dispone de un sistema de potabilización con capacidad de procesos de 3.2 m3/s; la línea de procesos es convencional.

6. Bombeo de agua potable, integrado por el bombeo existente rehabilitado

(repotenciación total del equipo electromecánico) y la estación de bombeo nueva, de tal manera que se dispone de una amplia flexibilidad para la operación.

7. Línea de impulsión de agua potable (Eb a tanque de carga); esta línea se aprovecha

íntegramente la capacidad de transporte de 3.2 m3/s (DN 1200 mm, L= 847 m) en el nuevo sistema; a esta línea se conectarán directamente el múltiple de bombeo de cada uno de los módulos nuevos de potabilización.

8. Tanque de carga; sus estructuras se aprovechan íntegramente en el nuevo sistema

regional; dada la ubicación geográfica y topológica (180.6 msnm); se realizarán adecuaciones e instalaciones para la nueva demanda.

9. Conducción de agua potable; conformada por dos sistemas, el primero, Esmeraldas-

Balnearios, sale del tanque de carga, abastece a Esmeraldas y Balnearios y el segundo que abastece a las poblaciones del Norte.

La longitud total de líneas de conducción, para esta alternativa es de 120.67 km (67.99 km sistema Esmeraldas-Balnearios y 52.68 km del sistema Norte).

El sistema Esmeraldas-Balnearios se inicia en el tanque de carga con una sola tubería principal al cual se conectan los ramales que alimentan a los tanques de Winchele, Villas de Petroecuador y San Rafael; luego se bifurca en dos: - línea Esmeraldas, que abastece a: la Refinería, 15 de Marzo, Guacharaca, Aire

Libre, Santa Cruz, Betania, Chone y Autoridad portuaria.

- Línea Balnearios, mediante el cual se abastece a: Buen Pastor, Tonsupa, Atacames, Súa y Tonchigue.

El sistema Norte, se inicia en el tanque de carga, en su trayecto, alimenta a los tanques de San Mateo, Tachina, Piedras, Camarones y Pegue; y, prevé un caudal



neto para Rioverde (Cabuyal, Palestina, Rioverde y Rocafuerte), para atender posibles situaciones de emergencia.

10. Sistema de Distribución; integrado por 19 zonas de distribución, cada una con su

propio centro de reserva (Tanque).

Los tanques existentes que se incluyen al nuevo sistema regional, deben cambiar todas las instalaciones y accesorios de interconexión y control como: válvulas, tramos de tubería, tuberías de descarga, medidor de caudal, etc.; y las mejoras en los aspectos estructural y estético. No se incluyen los tanques de Autoridad Portuaria, Refinería Esmeraldas ni Villas Petroecuador, debido a que la administración es privada.

5.2.2.3 Alternativa 1B: Captación rehabilitada + Conducción Independiente Esta alternativa integra parte de los componentes del sistema existente (con capacidad hasta el final del período de diseño), y, las obras nuevas requeridas hasta el final del período de diseño, y los equipamientos para operar hasta el fin de la primera etapa; en el cuadro siguiente se resumen las características que tendrá esta alternativa. En esencia, la alternativa queda integrada con los siguientes elementos:

1. Captación existente (margen izquierda del río Esmeraldas, San Mateo) a la cual se realizarán pequeños ajustes a su estructura, a fin de que se puedan incorporar los equipos de bombeo seleccionados.

2040 Capacidad 2012-2024 2025-2040

Chone 2500 3459 3500 0 1000

Betania 2500 2673 2500 0 0

Santa Cruz 2500 4260 4500 1000 1000

Guacharaca 1000 4776 5000 2500 1500

Aire Libre 3600 5542 5500 0 2000

15 de Marzo 2500 5814 6000 2000 1500

San Rafael 2000 6401 6500 2500 2000

Winchele+Victoria+Tolitas 0 6408 6500 4500 6500

Buen Pastor 300 1916 2000 1000 1000

Tonsupa 0 6070 6000 4000 2000

Atacames 2500 5613 5500 1500 1500

Súa 1000 2161 2500 1500 0

Tonchigue +Same 1000 3787 4000 1500 1500

San Mateo 100 618 600 500 0

Tachina 300 1407 1500 1500 0

Piedras 30 217 300 300 0

Camarones 100 346 300 300 0

Pegue 90 153 100 100 0

Centros de ReservaVol. implementar (m3)Cap.

Existente

(m3)

Vol requerido (m3)



2. Equipos de bombeo, integrados por bombas sumergibles nuevas, para bombear en primera etapa un caudal de 2.4 m3/s y 3.2 m3/s al final del período de diseño; inicialmente se requiere en operación 4 bombas de 0.55 m3/s y mantener una bomba en stand by.



Obras y componentes de la Alternativa 1B






7. Línea de impulsión de agua potable (Eb a tanque de carga); esta línea es aprovecha




9. Conducción de agua potable; está conformada por tres sistemas independientes,

cada uno inicia desde el tanque de carga y abastecen -de manera independiente- a: Esmeraldas, Balnearios y Norte, respectivamente


Captación EB agua cruda Adecuación estructuras existentes

Bombas agua cruda 5 Nuevas bombas para Qb=550 l/s (4 Op +1 Sb)

Energía eléctrica Existente

Impulsión agua cruda Existente, Q=3.2 m3/s, DN 1200, L=1058.20 m















La longitud total de líneas de conducción, para esta alternativa es de 127.72 km (24.47 km sistema Esmeraldas, 50.57 km sistema Balnearios y 52.68 km del sistema Norte).

El sistema Esmeraldas, la línea principal se inicia en el tanque de carga y llega al tanque Chone, en el trayecto se conectan las conducciones secundarias que alimentan a los tanques de Winchele, Villas de Petroecuador y San Rafael, la Refinería, 15 de Marzo, Guacharaca, Aire Libre, Santa Cruz, Betania, Chone y Autoridad portuaria.

El sistema Balnearios la conducción principal se inicia en el tanque de carga y se dirige hacia el sur, en su trayecto abastece a las zonas de servicio de Buen Pastor, Tonsupa, Atacames, Súa y Tonchigue.

El sistema Norte, se inicia en el tanque de carga, en su trayecto, alimenta a los tanques de San Mateo, Tachina, Piedras, Camarones y Pegue; y, prevé un caudal neto para Rioverde (Cabuyal, Palestina, Rioverde y Rocafuerte), para atender posibles situaciones de emergencia.

10. Sistema de Distribución; el nuevo sistema regional de agua potable esta integrado

por 19 zonas de distribución, cada una con su propio centro de reserva (Tanque).

11. En los tanques de reserva existentes, se debe cambiar todas las instalaciones y accesorios de interconexión y control, y, realizar las mejoras en los aspectos estructural y estético.

La demanda para las reserva es la misma que se indica en la alternativa 1A.

5.2.2.4 Alternativa 2A: Captación Nueva + Conducción unificada Esta alternativa integra parte de los componentes del sistema existente (con capacidad hasta el final del período de diseño), y, las obras nuevas requeridas hasta el final del período de diseño, y los equipamientos para operar hasta el fin de la primera etapa; en el cuadro siguiente se resumen las características que tendrá esta alternativa.

Obras y componentes de la Alternativa 2A


Captación EB agua cruda Nueva captación

Camino permanente Acceso a captación, L=170 m, Calzada 6 m

Bombas agua cruda 5 Nuevas bombas para Qb=640 l/s (4 Op +1 Sb),

Energía eléctrica Nuevo sistema Fuerza, iluminación y control

Impulsión agua cruda Nueva línea, Q=3.2 m3/s, DN 1500, L=1462 m
















1. Captación Nueva, ubicada en la margen derecha del río Esmeraldas, la solera de captación se encuentra en la cota -0.53 msnm; en este sitio se prevé que no existe influencia de la marea, y que no está sujetos a inundación, por otra parte, el acarreo de sedimentos será mínima y se asegura el ingreso de agua aún en los niveles más bajos del río.

2. Camino permanente, es necesario la construcción de un camino permanente para el

acceso y realización de las labores de operación.


4. La línea de impulsión de agua cruda nueva (DN 1500 mm, L= 1462 m).

5. Las lagunas de reserva y presedimentación existentes (4 lagunas, Volumen útil Vu=

41800 m3) que disponen de una autonomía de reserva de 11 horas.

6. La potabilización está integrada por la planta de potabilización existente (Q=0.8 m3/s), rehabilitada; y se incorporan dos nuevos módulos, cada uno de 1.2 m3/s, con lo que se dispone de un sistema de potabilización con capacidad de procesos de 3.2 m3/s; la línea de procesos es convencional.







10. Conducción de agua potable; está conformada por dos sistemas, el primero

denominado Esmeraldas-Balnearios que saliendo del tanque de carga abastece a las poblaciones de Esmeraldas y Balnearios y el segundo que también sale del tanque de carga y abastece a las poblaciones del Norte.

La longitud total de líneas de conducción, para esta alternativa es de 120.67 km (67.99 km sistema Esmeraldas-Balnearios y 52.68 km del sistema Norte).

El sistema Esmeraldas-Balnearios se inicia en el tanque de carga con una sola tubería principal al cual se conectan los ramales que alimentan a los tanques de Winchele, Villas de Petroecuador y San Rafael; luego se bifurca en dos grandes líneas: - línea Esmeraldas, que abastece a: la Refinería, 15 de Marzo, Guacharaca, Aire



Libre, Santa Cruz, Betania, Chone y Autoridad portuaria.

- Línea Balnearios, mediante el cual se abastece a: Buen Pastor, Tonsupa, Atacames, Súa y Tonchigue.


11. Sistema de Distribución; el sistema está integrado por 19 zonas de distribución, cada una con su propio centro de reserva (Tanque).

En los tanques de reserva existentes, se debe cambiar todas las instalaciones y accesorios de interconexión y control, y, realizar las mejoras en los aspectos estructural y estético. La demanda para las reserva es la misma que se indica en la alternativa 1A.

5.2.2.5 Alternativa 2B: Captación Nueva + Conducción Independiente Esta alternativa integra parte de los componentes del sistema existente (con capacidad hasta el final del período de diseño), y, las obras nuevas requeridas hasta el final del período de diseño, y los equipamientos para operar hasta el fin de la primera etapa; en el cuadro siguiente se resumen las características que tendrá esta alternativa.

Obras y componentes de la Alternativa 2B


1. Captación Nueva, ubicada en la margen derecha del río Esmeraldas, la solera de captación se encuentra en la cota -0.53 msnm; en este sitio se prevé que no existe influencia de la marea, no está sujeto a inundación, el acarreo de sedimentos será mínima y asegura el ingreso de agua aún en los niveles más bajos del río.

2. Camino permanente, es necesaria la construcción de un camino permanente para el


Captación EB agua cruda Nueva captación

Camino permanente Acceso a captación, L=170 m, Calzada 6 m

Bombas agua cruda 5 Nuevas bombas para Qb=640 l/s (4 Op +1 Sb),

Energía eléctrica Nuevo sistema Fuerza, iluminación y control

Impulsión agua cruda Nueva línea, Q=3.2 m3/s, DN 1500, L=1462 m















acceso y realización de las labores de operación.













10. Conducción de agua potable; está conformada por tres sistemas independientes,

cada uno inicia desde el tanque de carga y abastecen -de manera independiente- a: Esmeraldas, Balnearios y Norte, respectivamente

La longitud total de líneas de conducción, para esta alternativa es de 127.72 km (24.47 km sistema Esmeraldas, 50.57 km sistema Balnearios y 52.68 km del sistema Norte).

El sistema Esmeraldas, se inicia en el tanque de carga y llega al tanque Chone, en el trayecto alimenta a los tanques de Winchele, Villas de Petroecuador y San Rafael, la Refinería, 15 de Marzo, Guacharaca, Aire Libre, Santa Cruz, Betania, Chone y Autoridad portuaria.

El sistema Balnearios la conducción principal se inicia en el tanque de carga y se dirige hacia el sur, en su trayecto abastece a las zonas de servicio de Buen Pastor, Tonsupa, Atacames, Súa y Tonchigue.


11. Sistema de Distribución; el nuevo sistema regional de agua potable esta integrado

por 19 zonas de distribución, cada una con su propio centro de reserva (Tanque).



En los tanques de reserva existentes, se debe cambiar todas las instalaciones y accesorios de interconexión y control, y, realizar las mejoras en los aspectos estructural y estético. La demanda para las reserva es la misma que se indica en la alternativa 1A.

5.3 Diseños de factibilidad Una vez definidas las alternativas, se procede a diseñar cada una de las alternativas hasta un nivel de anteproyecto que permita estimar los costos de construcción, inversión en equipamiento, operación y mantenimiento, incluidos costos para la protección ambiental de las obras, y que finalmente nos permita realizar una comparación entre las alternativas para plantear una recomendación respecto a la alternativa preferible para ser ejecutada. Obviamente, el diseño se enfoca hacia las obras que se incorporan al sistema, puesto que las obras existentes que se mantienen, la capacidad ya fue evaluada.

5.3.1 Trabajos de Campo Los diseños de factibilidad se basan en:

Levantamientos topográficos específicos de cada sitio de implantación de obras (cada levantamiento georeferenciado mediante el sistema de posicionamiento geodésico (GPS), y éstos enlazados a la red principal y cartas del IGM).

A base del estudio geológico geotécnicos, el área donde se implantan las obras del sistema regional se encuentra en la formación Onzole, toda la región presenta características de previsión; en la zona en que se ubica el Proyecto Regional de Agua Potable Esmeraldas brinda seguridad para la construcción de las obras.

Los materiales de construcción son abundantes, los áridos son de alta resistencia a la abrasión y a los sulfatos, las rocas sedimentarias cenozoicas pueden ser usadas -en combinaciones apropiadas- para terraplenes.

El río Esmeraldas se considera una fuente segura y firme para el abastecimiento, mediante la modelización –Hec Ras (Hydrologic Engineering Center, 2002)- se han definido las cotas de agua para diferentes condiciones del río Esmeraldas.

Nivel de agua (esperado) en los sitios captación.

Parámetro (m³/s)

Espejo de agua

(ms.n.m)

Velocidad

(m/s)

Caudal mínimo (100 años) -0.61 0.59 Caudal mínimo (25 años) -0.51 0.68

Caudal 98% Garantía -0.27 1.35 Caudal 50% Garantía 1.55 1.84

Caudal Medio 1.73 1.87 Caudal Máximo (25 años) 7.65 4.30 Caudal Máximo (100años) 8.75 4.76

Para condiciones extremas de estiaje o máximas esperadas en el sitio de implantación de la nueva captación.; para la captación existente el nivel mínimo está sobre 1.27 msnm.

La calidad del agua cruda –río Esmeraldas- es plenamente aceptable y susceptible



tratamiento mediante procesos convencionales (por tratamiento físico-químicos tradicionales, como son la floculación, sedimentación, filtración y desinfección), la tecnología de tratamiento de ciclo completo es apropiada, puesto que ésta es recomendable para tratar turbiedades hasta de 1 500 NTU; por encima de este valor, las unidades de pre sedimentación, son indispensables.

5.3.2 Diseño de la Captación-impulsión de agua cruda

El análisis se orienta a determinar la mejor opción entre: adecuar las estructuras existentes, repotenciar los equipos electromecánicos y aprovechar al máximo la capacidad de la impulsión de agua cruda, versus construir una captación, estación de bombeo y equipos electromecánicos, línea de impulsión e instalaciones eléctricas y de fuerza; y caminos permanentes para las actividades de operación y mantenimiento, todas las unidades.

5.3.2.1 Captación y bombeo rehabilitadas La captación existente dispone de obras civiles estructuralmente confiables, la tubería de impulsión instalada con capacidad para 3.2 m/s en buenas condiciones, las instalaciones hidráulicas de la estación de bombeo, y, las instalaciones eléctricas y de fuerza. Presenta dos aspectos básicos que limitan su operación: acarreo de sedimentos (debido a que se encuentra en la parte convexa de la curva del río), y, la cota del umbral de la bocatoma es ligeramente menor a la de nivel de estiaje. Estos dos aspectos influyen directamente en los equipos de bombeo, el acarreo de sedimentos y concentración de arena conducen a un desgaste acelerado de los impulsores de las bombas y por otra parte, los niveles bajos de agua crean las condiciones para el desarrollo de cavitación; en consecuencia, la vida útil del sistema bomba-motor se reduce significativamente y requiere continuo mantenimiento. Por otra parte, las estructuras existentes son susceptibles de adecuaciones para el alojamiento de las nuevas bombas, el trabajo más importante es el de bajar la cota de fondo (1 metro), de esta manera se asegura que exista la altura de sumergencia necesaria para las bombas, especialmente cuando el río esté con niveles bajos, con lo que se supera en un alto porcentaje el problema de cavitación. Los pozos de bombeo -cárcamo de bombeo- están diseñados para un caudal suficiente que permita la operación continua de las bombas, con un tiempo adecuado entre arranque y parada de las mismas. En horas de alto consumo estarán trabajando todas las unidades, mientras que en horas nocturnas –cuando el consumo es menor- algunas bombas podrán descansar y alternarse de tal manera que se igualen las horas de funcionamiento de todas las unidades. Las bombas que se necesitan en esta alternativa son bombas de poca altura de bombeo, puesto que la cota mínima de salida de la cámara de bombeo en la 1.2 msnm y la cota de llegada a las lagunas de presedimentación y reserva está en los 22.06 msnm, lo que significa una carga estática de 21.86 metros; las bombas para primera etapa se han diseñado para un caudal de 550 l/s y TDH de 26.54 m (para el año 2025). La línea de impulsión de agua cruda (existente) tiene capacidad (3.2 m3/s), lo que cubre la demanda del proyecto hasta el año 2040; sin embargo, es necesario el cambio de la válvula de aire ubicada en el tramo de San Mateo.



5.3.2.2 Captación, Estación de Bombeo e Impulsión Nuevas Para la ubicación del emplazamiento de la captación, se determinan como sitios viables aquellos donde no se tenga influencia de la marea, y que no sean sujetos a inundación, encontrándose adecuados los terrenos ubicados en la margen derecha antes del puente colgante, entre las cotas 6 y 9 msnm, sitio en el cual el arrastre de sedimentos y/o arenas sea el mínimo, a fin de asegurar la vida útil de los equipos de bombeo.

a.- Captación nueva

La captación está se localiza en la margen derecha del río Esmeraldas, a unos 200 m aguas arriba del puente colgante vehicular (ver imagen de ubicación de las captaciones), en las coordenadas: 99092 N y 651825 E. La captación se ubica en la parte cóncava de la curva al frente de San Mateo, el sitio fue definido en vista de que guarda las características ideales para la toma de agua, esto es presenta una gran profundidad de borde y la ausencia de depósito de sedimentos. Las instalaciones hidráulicas incluyen: en primer lugar está la reja de retención de gruesos, por la cual ingresará el caudal de 3.2 m3/s, inmediatamente una compuerta para control de paso de agua en niveles bajos del río, un poco más elevada para el paso del agua en niveles medios y altos del río; en cualquier condición del nivel del río, el agua pasará luego por una rejilla fina tipo canasto y descenderá inmediatamente al pozo de succión, en donde se encuentra la bomba sumergible, la cual elevará el agua hasta la cámara de llegada de las lagunas de presedimentación y reserva. El detalle más importante de la estructura radica en fondo de los pozos de bombeo, ya que éstos se ubican un metro más bajo que el nivel mínimo minimorun de agua del río, de tal manera que se asegura el ingreso de agua y el funcionamiento de las bombas aún en las condiciones extremas de caudal del río, y por otra parte, para los niveles medios y máximos del río, se prevé un mínimo arrastre de sedimentos hacia las bombas, asegurando así un óptimo funcionamiento y durabilidad de los equipos electromecánicos.

b) Estación de Bombeo de Agua Cruda La estación de bombeo consta de: Cárcamo de bombeo, Estación de bombeo, Energía y comunicación; y, camino de acceso a la captación. Los pozos de bombeo -cárcamo de bombeo- diseñados para un caudal suficiente en operación continua de las bombas, con un tiempo adecuado entre arranque y parada. Las bombas que se necesitan en esta alternativa son bombas de poca altura de bombeo, puesto que la cota mínima de salida de la cámara de bombeo está en -0.53 msnm y la cota de llegada en las lagunas de presedimentación y bombeo esta en los 22.06 msnm, lo que significa una carga estática de 22.59 metros. Puesto que la vida útil de los equipos de bombeo, se ha estimado en 5 años, las bombas inicialmente para una primera etapa se han diseñado para un caudal de 640 l/s y TDH de 27.74 m; se instalarán 5 bombas de igual capacidad, 4 en operación y una en stand by, con lo que el caudal máximo de bombeo es de 2560 l/s, que es un poco mayor al caudal máximo de primera etapa.



Como la planta de tratamiento tendrá capacidad para procesar 3.2 m3/s al final del período de diseño, esta demanda será únicamente con la adición de una bomba, por lo que el caudal máximo de bombeo será cubierto con 5 bombas de 640 l/s, funcionando en paralelo; por lo tanto, la estación de bombeo se diseña con 6 pozos de bombeo. Las bombas serán sumergibles (localizadas dentro del cárcamo de bombeo).

c) Camino de acceso a la Estación de Bombeo Para el desarrollo de las actividades de operación de rutina y especiales, se ha diseñado un camino de acceso, que parte del camino de ingreso a la Universidad Vargas Torres y llega a los patios de maniobras de la estación de bombeo; para este camino se adoptan criterios de diseño de Caminos de Bajo Volumen de Transito (volumen medio de tráfico menor a 50 vehículos /día),

d) Impulsión de agua cruda La línea de impulsión será nueva, parte de la estación de bombeo nueva y descarga en las lagunas de presedimentación y reserva; se desarrolla por la margen derecha del río Esmeraldas, hasta el puente colgante vehicular existente, el cruce del río se realiza sobre un puente -puente colgante ubicado junto al puente existente- exclusivo para las tuberías de agua del sistema regional (impulsión de agua cruda hacia las lagunas y conducción Norte de agua potable) y luego por un camino existente junto a los terrenos del Consejo Provincial, y descarga en la cámara de las algunas existentes. El diseño de la línea de impulsión se realiza integrado con el diseño de la estación de bombeo, de los cual se tiene las siguientes características: Longitud 1462 m, Diámetro 1500 mm, Material acero, capacidad 3.2 m3/s, velocidad para capacidad máxima 3.2 m/s.

5.3.3 Potabilización El sistema de potabilización del agua del sistema regional tendrá una capacidad de 3.2 m3/s; está compuesto por: a. La planta existente rehabilitada, que de acuerdo al estudio de diagnóstico (ACSAM

2012) tiene una capacidad de potabilización de 800 l/s; y, La planta existente, con los trabajos de rehabilitación previstos en el Plan Emergente, seguirá funcionando hasta el final del período de diseño, el caudal de producción de la planta complementa la demanda requerida por el proyecto. En base a las conclusiones del estudio de evaluación hidráulica de la PTAP; así como, del análisis de las medidas recomendadas, se procedió a diseñar las siguientes medidas correctivas: 1. Distribución de agua a los módulos de floculación, mediante la instalación de diafragmas

en el canal de distribución, antes de los vertederos de ingreso a los floculadores.

2. En los floculadores, se diseñó: (a) nuevo sistema de agitación, el cual reemplazará al existente; (b) los pasos entre cámaras de floculación, determinándose nuevas dimensiones; (c) sistema de preparación y dosificación de polímero orgánico sintético (poli electrolitos).



3. En los decantadores, se diseñó: (a) el canal distribución interna de agua floculada, mediante la reducción gradual de la sección del canal, para mejorar la distribución de caudal; y, (b) un nuevo fondo en las tolvas para mejorar la recolección y evacuación de lodos durante el vaciado de la unidad.

4. En la desinfección, se diseñó (a) reformas en el edificio de cloración, para la instalación

de nuevos equipos; y, (b) un sistema de dosificación de cloro. La planta existente, con los trabajos de rehabilitación previstos en el Plan Emergente, seguirá funcionando hasta el final del período de diseño, el caudal de producción de la planta complementa la demanda requerida por el proyecto. Por lo tanto, forma parte directamente del sistema, sin análisis mayores, el diseño y cálculos de rehabilitación de la planta existente se presentan en el Anexo 3. Por lo tanto, el análisis tecnológico se realiza únicamente para los nuevos módulos a implementar. b. La planta nueva con capacidad para 2400 l/s, ésta última en módulos iguales con

capacidad de producir 1200 l/s cada uno. El sistema previsto en la ampliación de la PTAP es flexible, confiable y sostenible con los recursos locales disponibles, por lo que se ha procedido con el diseño de la siguiente línea de tratamiento:

La mezcla rápida está integrada con un vertedero rectangular seguido por una rampa para producir el resalto hidráulico; en el resalto se añadirá el sulfato de aluminio que ha sido seleccionado como coagulante.

Floculadores mecánicos de eje vertical. Cada módulo dispondrá de tres líneas de floculación en paralelo, las dos primeras cámaras estarán equipadas con turbinas de flujo axial, y las cámaras tercera y cuarta, estarán dotadas con agitadores de paletas verticales paralelas al eje, adecuados para proporcionar un gradiente menor uniforme.

Sedimentación: del tipo de alta tasa, dotado de sistemas de placas planas paralelas e inclinadas de ABS o PVC, dispondrá de sistemas eficientes para distribución uniforme de caudal a las unidades dispuestas en paralelo;.

Filtración, consistirá en un sistema de filtros de capa dual de antracita y arena, y de propiedades hidráulicas que le permitirán el método de operación de tasas declinantes variables (FTDV), el mismo que garantiza una alta eficiencia de remoción, duración de las carreras de filtración y economía en el lavado.

Las alternativas de lavado difieren únicamente en el origen del agua de lavado de los filtros, las mismas que surgen de las limitaciones de la carga hidráulica para el desarrollo del proceso de potabilización; y de la altura del sistema de alcantarillado existente en la Planta de potabilización, para recibir las descargas de los efluentes de los lavados de las unidades.

Desinfección. Finalmente, el agua filtrada pasa a ser desinfectada mediante la adición de cloro gaseoso, que se realiza en una cámara de contacto provista de paredes deflectoras que permiten que se consiga un tiempo de retención adecuado.

5.3.4 Bombeo de agua potable La configuración definitiva del sistema de potabilización (un módulo de 0.8 m3/s y dos módulos de 1.2 m3/s cada uno) y bajo el criterio de mantener la flexibilización de operación



y el funcionamiento del sistema –caudal/altura-, conlleva a la implementación de una estación de bombeo de agua potable por cada módulo. La estación de bombeo consta de: Estación de Bombeo, bombas y sistemas de alimentación eléctrica y control Desde la cámara de contacto de cloro, se alimenta a los pozos de bombeo y desde allí se eleva el agua hacia el tanque de carga existente. Los pozos de bombeo -cárcamo de bombeo- están diseñados para un caudal suficiente que permita la operación continua de las bombas, con un tiempo adecuado entre arranque y parada de las mismas. En horas de alto consumo estarán trabajando todas las unidades, mientras que en horas nocturnas –cuando el consumo es menor- algunas bombas podrán descansar y alternarse de tal manera que se igualen las horas de funcionamiento de todas las unidades. Las bombas que se necesitan son bombas de altura de bombeo elevada (carga estática 173.2 m), por lo que se vió la necesidad de estandarizar el caudal unitario de bombeo, de tal manera que tanto las bombas de la estación rehabilitada como las de los módulos nuevos operen en condiciones similares de caudal y altura total de bombeo, tanto para la primera etapa como para la segunda; se analiza además la vida útil de los equipos de bombeo, estimando que para este tipo de bombas, con funcionamiento permanente, se tendrá una vida útil de 10 años; bajo estas consideraciones se modula los caudales de demanda -2400 l/s en primera etapa y 3200 en segunda etapa-. Por lo indicado, las bombas inicialmente para una primera etapa (caudal total de 2400 l/s) se han diseñado para un caudal de 270 l/s y TDH de 179 m. En la estación existente se utilizan los 5 pozos de succión, dadas las limitaciones de producción del módulo de tratamiento rehabilitado, durante todo el período de diseño se mantendrán 3 bombas operativas y 2 bombas en stand by (cada una para Qb=270 l/s y TDH=179 m). Mientras que en cada módulo nuevo, en primera etapa se instalarán 3 bombas operativas (Qb=270 l/s y TDH=179 m) y una en stand by de la misma capacidad; para la segunda etapa, cada módulo nuevo mantendrá 5 bombas en operación y una en stand by, mientras que la estación rehabilitada funcionará de modo permanente con dos bombas operativas, y con 3 bombas cuando la demanda así lo requiera, con lo que se cubre el caudal máximo de bombeo es de 3200 l/s.

5.3.5 Conducciones de agua potable El diseño busca reutilizar al máximo las tuberías del sistema existente; para el efecto el análisis hidráulico se centró en determinar el diámetro de alivio requerido, a fin de que la tubería existente y de alivio, funcionando en paralelo, sean capaces de conducir la misma cantidad de agua con la misma pérdida de carga total y así sustituyan al diámetro seleccionado –diámetro equivalente-. Este análisis determina que:

El diámetro de alivio requerido debe ser similar al diámetro seleccionado, por lo que no es aprovechable la tubería existente. La tubería existente tiene capacidad para transportar solamente el 50% del caudal requerido en la actualidad.

La tubería existente presenta problemas de estanquidad en varios tramos (fugas y tomas clandestinas),

La ruta de las nuevas conducciones es diferente a la existente en varios tramos,



La provincia y zona de proyecto se encuentran en zona de alta incidencia sísmica, y los suelos del proyecto, son altamente expansivos.

Se concluye que la nueva conducción no reutiliza ningún tramo de la tubería existente y el material de los tubos seguirá en acero, por la vulnerabilidad explicado en Factibilidad. Bajo los criterios indicados, el diseño hidráulico concluye en el siguiente dimensionamiento de tuberías de conducción: Alternativa: Conducción unificada (longitud de tuberías)

Longitud total 120,67 km

Acero, DN 1800 a 400 mm, espesor de 22 a 9.7 mm 106.97 km PVC, DN 355 a 110 mm, 1.25 MPa 13.70 km Alternativa: Conducción separada (longitud de tuberías)

Longitud total 127,72 km

Acero, DN 1800 a 400 mm, espesor de 22 a 9.7 mm 113.20 km PVC, DN 355 a 110 mm, 1.25 MPa 14.52 km

5.3.6 Sistema de distribución El sistema de distribución para el nuevo sistema regional de agua potable Esmeraldas concibe 19 zonas de distribución con sus respectivos tanques de reserva, esto es se realizan ajustes a la delimitación del sistema existente (2012) en el que se tienen 30 redes de distribución y 26 tanques de reserva.

5.3.6.1 Tanques de Reserva El análisis hidráulico de los tanques de reserva se concreta en definir el volumen de agua requerido para la demanda futura, considerando que estas estructuras son permanentes y las áreas de cobertura de las redes no tendrán cambios importantes a lo largo del período de diseño. El cálculo del volumen requerido aplica la metodología establecida por la SSA; mientras que el volumen mínimo se obtiene aplicando el criterio internacional (Diagnóstico 2012). El volumen requerido para el proyecto –al final de la segunda etapa, año 2040-, alcanza a 63800 m3, mientras que el volumen en 18 tanques existentes es de 22020 m3, incluyendo los tanques que se encuentran en construcción (2012); por lo tanto, se deben construir en primera etapa (2012) 15 tanques que representan un volumen neto de 25200 m3 y en segunda etapa (2024) 11 tanques con un volumen neto de 21500 m3.

5.3.6.2 Red de distribución La modelación de las redes se ha realizado con el software WATERGEMS V8i, como datos de partida se requiere un esquema de ubicación de los tanques de reserva, cotas de los mismos así como de los nudos ya sean estos de demanda o simplemente de paso, diámetros de las tuberías y longitudes de las mismas. Todos los datos de partida son obtenidos de los planos del sistema, la distribución



poblacional, densidad de uso del suelo, demandas por sectores y zonas de servicio, recorridos de campo, ubicación de grandes consumidores; se ha respetado las longitudes y cotas del levantamiento topográfico; además con el criterio de aprovechar al máximo las tuberías existentes, se incorporan al diseño de las redes nuevas, los diámetros de las tuberías existentes y las longitud de las mismas, obtenidas de la medición en plano.

5.3.7 Sistemas Eléctrico y de Control El diseño de fuerza se adecuará a las demandas eléctricas de cada local o recinto a equipar de manera de solventar las necesidades particulares de cada uno de ellos en conformidad y observación estricta de la interoperabilidad con los equipos e instalaciones a reutilizar, los niveles de tensión que el sistema eléctrico de fuerza dispone y con la experticia desarrollada por el personal de operación y mantenimiento del sistema. El control consiste únicamente en el monitoreo de cada una de las unidades del sistema; el manejo operacional estará a cargo del persona técnico de operación, y solo se aplicará bajo orden estricta de dicho personal aunque las condiciones de operación de cada unidad, será observada por todo el personal de la EAPA. El sistema propuesto responderá a una aplicación particular del software suministrado con los equipos de automatización a adquirirse sobre la electrónica de potencia, para tal efecto se desarrollarán los algoritmos de las rutinas de operación, sin embargo el hardware a diseñarse permitirá operaciones manuales y operaciones remotas de los actuadores y equipos a controlar.

5.4 FACTIBILIDAD AMBIENTAL, ARQUEOLOGÍA En esta sección se presenta una comparación de las dinámicas ambientales posteriores a la ejecución de las actividades del proyecto, se realizará además una evaluación para determinar las acciones necesarias para corregir, enmendar, reducir o prevenir los diversos efectos de dichas acciones. Para ello se realiza en primer término una lista de chequeo y por medio de análisis de matrices bidimensionales se determinan los elementos ambientales más frágiles así como los impactos más relevantes. Las etapas metodológicas de este estudio consideran:

Descripción general de las alternativas de ingeniería que se plantean.

Evaluación preliminar cualitativa de impactos.

Evaluación cuantitativa de impactos ambientales por alternativa Como resultado de todos los procesos, se debe mencionar: Que si bien la alternativa Cero, no genera impactos negativos, sin embargo, tampoco generaría impactos positivos en la población del proyecto, con lo cual no se lograría ningún cambio en las condiciones de vida, que justifique la aplicación de esta alternativa. La alternativa 1A, que es la segunda mejor, podría ser también considerada siempre y cuando se tomen las precauciones correspondientes dentro del diseño del Plan de Manejo y Seguimiento Ambiental para disminuir y compensar al máximo los impactos negativos que se detectan como potencialmente generados por esta alternativa.



Luego del análisis realizado se determina que no existen acciones cuyo impacto sea considerado como Alto, en su mayoría son bajos y moderados, lo cual demuestra que la incidencia de las actividades del proyecto analizado en lo referente a sus impactos negativos es visiblemente reducida, esto se explica de forma clara considerando que la superficie de implantación del proyecto es pequeña, y sobre todo no genera excesivas cantidades de elementos contaminantes.

5.5 PRESUPUESTOS DE LAS ALTERNATIVAS

A partir de los diseños a nivel de prediseño preparados para las obras integrantes de cada una de las alternativas se obtiene una estimación de costos con una precisión de ±30%. Para efecto de valorización, se han considerado indicadores económicos y precios de obra a julio de 2012.

Las inversiones de proyecto incluyen todos los costos involucrados en cada alternativa, están organizados en función de las obras componentes de las mismas, así como el análisis de precios unitarios de los rubros principales de cada obra. En el cuadro siguiente, se presenta el resumen de los costos de inversión de cada alternativa.

Fecha : Diciembre de 2012

1 Captación - Rehabilitación Existente 10.719.48 9.556.28 0.00 0.00

2 Captación - Nueva 0.00 0.00 811.742.34 811.742.34

3 Conducción de Agua Cruda 0.00 0.00 2.846.833.96 2.846.833.96

4 Planta de Potabilización 6.242.151.90 6.240.485.80 6.242.151.90 6.240.485.80

5 Conducción Unificada Esmeraldas Balnearios 70.427.106.84 0.00 70.427.106.84 0.00

6 Comducción Separada TC-Esmeraldas 0.00 35.458.562.76 0.00 35.458.562.76

7 Conducción Separada TC-Balnearios 0.00 42.822.841.56 0.00 42.822.841.56

8 Conducción Común TC-Norte 26.768.370.37 27.068.250.37 26.768.370.37 27.068.250.37

9 Reservas 2.907.554.01 2.907.554.01 2.907.554.01 2.907.554.01

10 Redes de distribución 6.871.969.22 6.871.969.22 6.871.969.22 6.871.969.22

113.227.871.82 121.379.220.00 116.875.728.64 125.028.240.02

2.- Equipos electromecánicos

1 Agua Cruda: Captación y Bombeo existente 892.839.06 892.839.06 0.00 0.00

2 Agua Cruda: Captación y Bombeo Nueva 0.00 0.00 982.577.81 982.577.81

3 Potabilización: Rehabilitación Planta existente 253.084.61 253.084.61 253.084.61 253.084.61

4 Potabilización: Planta Nueva 5.080.025.82 5.080.025.82 5.080.025.82 5.080.025.82

5 EB Agua potable: Rehabilitación Existente 3.368.724.00 3.377.052.13 3.377.052.13 3.377.052.13

6 EB Agua potable: Estación Nueva 1.711.396.38 1.703.068.25 1.711.396.38 1.703.068.25

7 Tanque de Carga/Conducciones 1.014.045.31 1.342.685.94 1.014.045.31 1.342.685.94

12.320.115.18 12.648.755.80 12.418.182.05 12.738.494.55

3.- Energía y Comunicaciones

1 Agua Cruda: Captación y Bombeo existente 93667.68113 93.667.68 0.00 0.00

2 Agua Cruda: Captación y Bombeo Nueva 0.00 0.00 492.208.79 492.208.79

3 Potabilización 891.767.45 891.767.45 891.767.45 891.767.45

4 EB Agua potable 970.558.32 970.558.32 970.558.32 970.558.32

5 Reservas 1.087.327.43 1.087.327.43 1.087.327.43 1.087.327.43

6 Sistema de control SCADA 113.974.58 113.974.58 113.974.58 113.974.58

7 Repetidoras de comunicaciónes 109.154.06 109.154.06 109.154.06 109.154.06

3.266.449.52 3.266.449.52 3.664.990.63 3.664.990.63

Total Alternativas 128.814.436.51 137.294.425.32 132.958.901.31 141.431.725.19

Subtotal Energía y Comunicaciones

Subtotal Obras Civiles e Instalaciones Hidráulicas


RESUMEN DE PRESUPUESTOS POR ALTERNATIVAS

1.- Obras Civiles e Instalaciones Hidráulicas

Subtotal Equipos electromecánicos

Item Componente Alternativa 1A Alternativa 1B Alternativa 2A Alternativa 2B



5.6 COMPARACIÓN DE ALTERNATIVAS El análisis busca determinar la alternativa en la que los costos de inversión y operacionales sean los más bajos posibles, por lo que es importante comparar las alternativas desde este punto de vista. Para ello, se tiene que establecer un flujo de costos a lo largo de la vida útil del proyecto, y llevar este flujo a un valor actual neto de costos, aceptando que los beneficios sean iguales para todas las alternativas. De esta manera se priorizan las alternativas en función del menor costo actual neto. costos de inversión y reinversión, Costos de operación y mantenimiento, Valor actual neto. La matriz de comparación de alternativas que se presenta en la siguiente página, se incluye una primera columna que contiene los criterios de comparación señalados al inicio de este capítulo. En las siguientes columnas se incluyen las cinco alternativas analizadas. La matriz de comparación de alternativas que se presenta en la siguiente página, se incluye una primera columna que contiene los criterios de comparación señalados al inicio de este capítulo. En las siguientes columnas se incluyen las cinco alternativas analizadas.

Considerando la suma de prioridades se puede obtener un ordenamiento de alternativas que correspondería a la aplicación de criterios técnicos, ambientales, y económicos, y que favorecen a la alternativa que tiene las condiciones más favorables para su construcción.

1. COMPLEJIDAD Características Prioridad Características Prioridad Características Prioridad Características Prioridad

1.1 Aspectos constructivos

Dificultad de construcción de la captación.

Rehabilitación de la captación

existente, construcción

sencilla, preferible en verano

1

Rehabilitación de la captación

existente, construcción

sencilla, preferible en verano

1

Construcción compleja, bajo el

nivel de estiaje del río, debe

realizarse en verano

2

Construcción compleja, bajo el

nivel de estiaje del río, debe

realizarse en verano

2

Impulsión de agua cruda Aprovecha la existente 1 Aprovecha la existente 1 Construcción nueva 2 Construcción nueva 2

Cantidad de puentes y sifones: (obras de arte

dif icultan la construcción).No necesita 1 No necesita 1 Requier pasos elevados 2 Requier pasos elevados 2

Caminos de acceso para construcción y

luego para operación y mantenimiento No necesita 1 No necesita 1

Camino de acceso a captación

nueva L=270 m2

Camino de acceso a captación

nueva L=270 m2

Longitud de las conducciones (líneas más

largas y/o doble zanja, son más difíciles).

Una sola línea, menor longitud

de construcción.1

Dos líneas, mayor longitud,

dos zanjas al inicio.2

Una sola línea, menor longitud

de construcción.1

Dos líneas, mayor longitud, dos

zanjas al inicio.2

Dif icultades construcctivas de la planta

(juntoa a la planta existente).

Requiere previsiones y

metodología constructiva.1







1.2 Aspectos operacionales

Cantidad de equipos a operar en

conducciones y estaciones de bombeo: más

equipos dan más problemas

Control,Bombas, motores,

válvulas1

Mayor cantidad de elementos

de control, Bombas, motores,

válvulas

2Control,Bombas, motores,

válvulas1

Mayor cantidad de elementos

de control, Bombas, motores,

válvulas

2

Cantidad de personal para operación

restringida de conduccionesMínima cantidad de personal 1 Mayor cantidad de personal 2 Mínima cantidad de personal 1 Mayor cantidad de personal 2

Necesidad de equipos adicionales para

reducir el acarreo de sedimentos

Requiere draga de limpieza

permanente 3

Requiere draga de limpieza

permanente 3 No requeire 1

No hay problemas1

2. CONFIABILIDAD Características Prioridad Características Prioridad Características Prioridad Características Prioridad

Probabilidad de daño de equipos de bombeo

en niveles bajos del ríoAlta, especialmente en estiaje 4 Alta, especialmente en estiaje 4 Ninguna 1 Ninguna 1

Probabilidad de daño en conducciones:

(válvulas o daños físicos).Menor 1 Mayor según la longitud 2 Menor 1 Mayor según la longitud 2

Probabilidad de reducción acelerada de la

vida útil de los equipos de bombeo.Alta 4 Alta 4 Ninguna 1 Ninguna 1

Probabilidad de daño en alimentadora de

energía a las captaciones.

Menor por distancia de la

alimentadora1

Menor por distancia de la

alimentadora1

Mayor por distancia de la

alimentadora2

Mayor por distancia de la

alimentadora2

3. FLEXIBILIDAD Características Prioridad Características Prioridad Características Prioridad Características Prioridad

Posibilidad de captar el agua en las

condiciones de nivel bajo del río.

Muy limitadas por el nivel del

umbral de captación4

Muy limitadas por el nivel del

umbral de captación4 No tiene limitación 1 No tiene limitación 1

Posibilidad de continuar con servicio aunque

se produzca un daño parcial.Menor en Sistema unif icado 2 Mayor en sistema separado 1 Menor en Sistema unif icado 2 Mayor en sistema separado 1

Posibilidad de adaptar nuevos equipos de

bombeo para incremento de caudal.Limitada pero factible. 2 Limitada pero factible. 2 Total f lexibilidad 1 Total f lexibilidad 1

CRITERIO ALTERNATIVA 1A ALTERNATIVA 1B ALTERNATIVA 2A ALTERNATIVA 2B



5.7 VIABILIDAD DE LAS ALTERNATIVAS La metodología de evaluación económica utilizada es la de costo-beneficio, mediante la utilización del Modelo de Simulación de Obras Públicas, (SIMOP). El análisis se lo realizó para el período de diseño del proyecto (27 años), considerando una etapa de inversión que comprende desde mediados de 2013 hasta el segundo semestre de 2015, además se considera reinversiones cada 7 y 12 años, esto último corresponde a varios componentes, especialmente electromecánicos necesarios para actividades de bombeo

En el cuadro siguiente, se presentan los resultados de las alternativas seleccionadas desde el punto de vista técnico como las más importantes para satisfacer la demanda de Esmeraldas y su área de influencia

Evaluación de las alternativas seleccionadas técnicamente Los resultados del análisis costo-beneficio demuestran que el proyecto es rentable económicamente para todas las alternativas; recomendando como prioritarias las alternativas:

4. PLAZO DE CONSTRUCCIÓN Características Prioridad Características Prioridad Características Prioridad Características Prioridad

Plazo en relación a la longitud total de las

conducciones (incidente en el plazo en

conducciones son largas)

120 km 1 127 km 2 120 km 1 127 km 2

Plazo en relación a las importaciones: mayor

cantidad es más demorado.Cantidad moderada 1 Mayor cantidad 2 Cantidad moderada 1 Mayor cantidad 2

Plazo en relación a la construcción de

estaciones de bombeo (complejidad).

Estación existente

rehabilitada1 Estación existente rehabilitada 1 Estación nueva 2 Estación nueva 2

5. IMPACTOS AMBIENTALES Características Prioridad Características Prioridad Características Prioridad Características Prioridad

Conducción por terrenos de servidumbre 120 km 1 127 km 2 120 km 1 127 km 2

Consumo de combustibles y energía en

operación.

2 estaciones de bombeo y 3

plantas 1


plantas 1


plantas 1


plantas 1

Impactos ambientales durante la

construcción.Medio 1 Mayor 2 Medio 1 Mayor 2

Impactos ambientales durante la operación2 estaciones de bombeo y 2

plantas 1


plantas 1


plantas 1


plantas 1

6. COSTOS Características Prioridad Características Prioridad Características Prioridad Características Prioridad

Costos de inversión: las de menor costos de

inversión inicial son favorablesMenor 1 Medio 2 Menor 1 Medio 2

Costos de operación y mantenimiento: las de

menores costos de O&M son preferidasMenor 1 Menor 1 Menor 1 Menor 1

Mayores beneficios socioa ambientales Menor 3 Mayor 1 Mayor 1 Menor 3

Valor actual neto (se prefieren las de menor

valor actual neto de costos)Medio 2 Medio 2 Menor 1 Menor 1

SUMA DE PRIORIDADES 43 49 34 44

PRIORIDAD TOTAL 2 4 1 3

CRITERIO ALTERNATIVA 1A ALTERNATIVA 1B ALTERNATIVA 2A ALTERNATIVA 2B

MERCADO EFICIENCIA MERCADO EFICIENCIA

OBRA CIVIL COSTO DIRECTOS 93488268.60 80620439.90 99998868.00 86221208.40

Mano de obra calif icada 659945.1 599950.1 709237.7 644761.6

Mano de obra no calif icada 7589369.1 4813266.9 8156233.7 5172779.1

Componente Nacional 39779773.4 35517654.8 42314029.2 37780383.2

Componente Importado 45459181 39689568.1 48819367.4 42623284.5

MAQUINARIA Y EQUIPO 16083172.70 14075997.20 16403485.20 14356334.80

Componente Nacional 1723197.1 1538568.8 1757516.3 1569211

Componente Importado 14359975.6 12537428.4 14645968.9 12787123.8

OBRA CIVIL COSTO INDIRECTOS 25241832.50 22015830.80 26999694.40 23544599.20

Administración 11218592.2 10198720.2 11999864.2 10908967.4

Imprevistos 9348826.9 7142697.2 9999886.8 7635688.4

Utilidades 4674413.4 4674413.4 4999943.4 4999943.4

CONTINGENTES 5843016.8 4761702.1 6249929.3 5092025.2

FISCALIZACION 5843016.8 5311833.4 6249929.3 5681753.8

AUDITORIA EXTERNA 1168603.4 1062366.7 1249985.9 1136350.8

TOTAL 147667910.8 127848170.1 157151892.1 136032272.2

CATEGORIAS DE INVERSIONALTERNATIVA 2A ALTERNATIVA 2B



2 A (captación nueva y conducción unificada), aunque siempre es preocupante los costos de operación debido al bombeo del agua; y,

1 A (captación existente rehabilitada y conducción unificada). En todos los casos de las alternativas, los resultados son positivos y superiores a la tasa social de descuento, en efecto –para la alternativa de menor impacto-, la tasa interna de retorno para la situación con proyecto equivale a 16,55%; el valor presente neto alcanza a USD 50,8 millones de dólares. A base del análisis, ACSAM recomendó la priorización de alternativas y elevó a consideración de EP Petroecuador y EAPA San Mateo, para que sea ratificada o definida y se pueda proseguir con la fase de diseños definitivos; luego de varias reuniones y aclaraciones, mediante el Acta de Reunión, realizada en la ciudad de Esmeraldas el 18 de enero de 2013, la EAPA San Mateo y EP Petroecuador, ACSAM recibe la aprobación al Informe de la Fase de Factibilidad, que concluye en la priorización como alternativa óptima

la 1A; por lo tanto, los DISEÑOS DEFINITIVOS deben realizarse para los siguientes componentes de esta alternativa: “Rehabilitación integral de la Captación existente; Impulsión de agua cruda existente (sin modificaciones); Lagunas de presedimentación y reserva existente (sin modificaciones); Rehabilitación de la planta de tratamiento existente (800 l/s); Dos módulos de tratamiento de 1200 l/s cada uno; Rehabilitación del sistema de bombeo de agua tratada existente; Sistema de bombeo de agua tratada; Impulsión de agua tratada existente (con adecuaciones); Tanque de carga existente (con adecuaciones); Conducción de agua potable unificada Tanque de Carga a Esmeraldas y Balnearios, incluyendo transmisiones (a reservas); Conducción de agua potable Tanque de Carga a Norte, hasta Rocafuerte, incluyendo las transmisiones (a reservas); Sistema de reservas existentes rehabilitados y nuevos apra primera etapa (año 2025); y, Redes de distribución incluyendo alimentadoras, mallas principales y tuberías de relleno en los sectores con calles existentes, todas ellas diseñadas con la demanda hasta el final del período de diseño”, por las ventajas de operación y mantenimiento, menores costos de implantación, y tecnología adecuada. La alternativa óptima sobre las cuales se realizará el diseño definitivo, se presenta esquemáticamente en la Ilustración 2.

5.8 PLANOS DE LAS ALTERNATIVAS Los diseños de factibilidad generan los siguientes planos (294):

Esquema general de las alternativas 4 Rehabilitación de la captación existente 7 Captación Nueva 12 Rehabilitación de la planta existente 26 Planta nueva 21 Bombeo de agua potable 6 Conducción Unificada 14 Conducción Separada 14 Tanques de reserva 5 Sistema Eléctrico y de Control 7 Redes de distribución (18 redes) 178



6 DISEÑOS DEFINITIVOS

Las actividades desarrolladas en esta fase de los estudios, corresponde a los diseños definitivos de las obras para primera etapa, contempladas en la alternativa seleccionada del Sistema Regional de Agua potable Esmeraldas.

6.1 REAJUSTE DE LAS BASES DE DISEÑO En la fase de Factibilidad se presentaron las bases de diseño con las que se elaboraron los Diseños de Factibilidad. Para entonces, en conjunto con la Administración del proyecto EP Petroecuador y la entidad a cargo de los servicios EP EAPA San Mateo, se realizaron algunos ajustes, debido principalmente a la restructuración de los sectores de servicio y a la revisión de este documento, por lo que para los diseños Definitivos, se lo reproduce, con unos pequeños ajustes ocasionados por la información obtenida durante los diseños definitivos (como por ejemplo la ampliación de topografía que permite un mejor esclarecimiento de las áreas). La definición de las bases, normas y criterios, que se aplicarán según corresponda, se ha fundamentado en los siguientes documentos o aspectos:

Los parámetros de diseño para sistemas de agua potable y alcantarillado

desarrollados en proyectos anteriores para el Sistema Regional de Agua Potable Esmeraldas.

Normas para diseños de sistemas de Agua Potable y Alcantarillado del Ex-IEOS para poblaciones mayores a 10.000 habitantes, es decir, las normas de la Subsecretaría de Saneamiento Ambiental (S.S.A.).

Criterios de la Consultora adquiridos en su experiencia profesional y los resultados

de la evaluación y de las condiciones particulares de los sectores de servicio del Sistema Regional de Agua potable Esmeraldas.

6.1.1 Período de Diseño En el estudio demográfico, se ha definido que las proyecciones de población deben ser estimadas hasta el año 2040, es por esta razón y además porque los componentes de un sistema de agua potable generalmente son diseñados para unos 25 a 30 años, se considera adecuado que el año horizonte de los estudios sea el 2040. No obstante, hasta llegar al año 2040, dependiendo de las obras a implementarse en el sistema de agua potable, se plantea que existirán las siguientes etapas: Emergente, para la ejecución de las mejoras necesarias para que el sistema actual

funcione en mejores condiciones, hasta que se pueda construir el nuevo sistema. Dentro de estas mejoras, entre otras, se avizora a: la rehabilitación de captación y bombeo del agua cruda; la rehabilitación de la planta existente de agua potable (800 l/s); la rehabilitación del sistema de bombeo de agua potable; el diseño de la conducción de agua potable Tanque de Carga a Buen Pastor (forma parte de la conducción definitiva); y, el diseño de la red de distribución 15 de Marzo (adyacente a la Refinería), Se considera que esta etapa podría llegar hasta el año 2015, año en el que se espera esté construido el nuevo Sistema Regional de Agua Potable Esmeraldas.





Primera etapa, comprendida entre los años 2013 al 2025, y se realiza el diseñan las obras necesarias para el abastecimiento de las zonas de influencia del sistema.

Segunda etapa, comprendida entre los años 2026 al 2040, para proyectar las obras

necesarias para incluir dentro de la administración de la EP EAPA San Mateo.

En el presente proyecto, se realizaron los diseños definitivos tanto para la etapa emergente como para primera etapa; aunque, la mayoría de las obras proyectadas en la primera etapa ya tendrán un horizonte al año 2040, es decir que, servirán también hasta la segunda etapa.

6.1.2 Área de servicio Para la definición del área del proyecto se procedió de la siguiente manera: Se realizaron recorridos de campo de manera conjunta entre técnicos de la EAPA San

Mateo, la EP Petroecuador y la Consultora, pudiendo de esta manera, constatar directamente las áreas que, en un futuro cercano van a requerir de este servicio y además definir las zonas de potencial expansión.

Debido a que las áreas pertenecientes a Rocafuerte tendrán su propio sistema de abastecimiento, no se incluyen las zonas de servicio a Cabuyal, Rioverde y Rocafuerte.

Técnicos de la Consultora, en oficina y con la ayuda de la imagen satelital de la ciudad de la zona de proyecto del año 2008, trazaron los límites definidos en campo, considerando además aspectos como: cotas o niveles máximos a los que se pude dar abastecimiento, las áreas que tienen su propio sistema, las áreas que, a pesar de pertenecer a los cantones Atacames y Rocafuerte pueden ser abastecidos por el sistema regional de agua potable Esmeraldas.

Finalmente con los trabajos topográficos realizados ha sido posible definir con mayor exactitud el límite de algunas áreas.

Por lo tanto, el área total para el Sistema Regional de Agua Esmeraldas es de 9191 ha.

6.1.3 Estudios demográficos

Los estudios de población se encuentran detallados en la fase de Diagnóstico (numeral 4.11), el mismo que, con los ajustes realizados por la EAPA San Mateo y la estructuración final de los sectores de servicio, en resumen, se presenta en el cuadro siguiente.

El cuadro incluye la proyección de la población fija de los diferentes sectores de servicio y también la población flotante estimada para cada sector.



2013 2015 2020 2025 2030 2035 2040

39139 39498 40416 41364 42341 43349 44390

18163 17251 20332 22081 23866 25693 27473

19033 19240 19772 20325 20898 21494 22113

36431 37240 39347 41586 43965 46492 49178

50444 51610 54654 57895 61344 65017 68929

39479 44722 49114 50254 51109 51811 52581

3574 4721 5643 5846 6101 6379 6679

18798 20780 21568 23043 24538 26065 27562

24874 29646 33997 35743 37347 38884 40426

Total ESM 3075.31 249935 264707 284844 298137 311509 325184 339331

26998 31623 32575 34350 36131 37941 39731

1436 1487 1610 1728 1845 1962 2079

2456 2544 2755 2956 3156 3358 3557

25938 27456 31267 35115 38976 42893 46841

21254 22566 25786 28944 32036 35089 38077

6675 7090 8086 9036 9941 10809 11630

8799 9342 10682 12007 13316 14619 15907

Total Balnearios 3182.43 93557 102108 112761 124137 135400 146672 157823

7823 10293 12280 12722 12861 12821 12798

890 921 998 1070 1143 1216 1288

1639 1698 1838 1972 2106 2240 2373

554 574 621 667 712 757 802

588 612 670 727 782 835 887

6661 6926 7582 8226 8852 9458 10042

6721 7024 7771 8506 9207 9877 10513

Total Norte 2538 24877 28048 31760 33889 35663 37204 38704

3360 3480 3768 4043 4317 4593 4865

Total Proyecto 8796 371728 398343 433133 460206 486889 513653 540722

Zona de servicioPOBLACIÓN (hab)Area

(ha)

297.99Chone

Betania 140.01

Santa Cruz 64.82

Guacharaca 224.14

Aire Libre 602.34

15 de Marzo 759.30

V. Petroecuador 36.31

San Rafael 415.14

Winchele 535.26

San Rafael Nuevo 215.24

Buen Pastor Nuevo 199.03

Buen Pastor 203.60

Tonsupa 1380.34

Camarones 219.20

Atacames 313.85

Súa 351.68

Tonchigue + Same 518.69


DISTRIBUCIÓN POBLACIONAL POR LAS ZONAS DE SERVICIO

Rocafuerte 286.12

San Mateo 395.35

Pegue 672.33

Cabuyal

Ríoverde 595.33

Tachina 640.93

Piedras 124.19

6.1.4 Cobertura del servicio y población servida La EAPA recomienda una cobertura del servicio de agua potable para el 100% de la población del proyecto, dado que la mayor parte de las zonas de servicio son en la actualidad área urbana, y, la población flotante se mantiene permanentemente los fines de semana y vacacionistas. Por lo tanto, la población estimada en el cuadro anterior se la considera como población servida por el proyecto. Es necesario señalar que, para los diseños definitivos la población de Cabuyal, Rioverde y Rocafuerte, se la considera como parte de la demanda.

6.1.5 Dotación y porcentaje de pérdidas

Para los diseños definitivos y durante todo el período de diseño, se adoptaron las siguientes dotaciones y porcentajes de pérdidas:

Dotación para la población fija 230 l/hab.día Dotación para la población flotante 180 l/hab.día Porcentaje de pérdidas 25%.

Dado que en las redes de distribución, sean sustituido todas las tuberías de asbesto cemento, se espera que el índice de pérdidas futuro sea igual o menor a un 25%.



6.1.6 Demanda de agua potable Además de la población demandante de agua potable, el sistema existente abastece a otros usuarios especiales (Autoridad portuaria, Refinería y sector industrial), los que han sido considerados desde el inicio de funcionamiento del sistema; manteniendo los mismos criterios de crecimiento de la demanda, se los incluye en este proyecto; el caudal demandado por los usuarios especiales, se presenta en el cuadro siguiente.

Dado que la demanda del sector industrial al no estar centralizada, no se dispone de un área específica para la distribución, en tal sentido, en este proyecto se considera que la misma se puede desarrollar en las futuras zonas de expansión (dentro del área de proyecto), por tal razón, el caudal de demanda industrial se lo distribuye proporcionalmente en las redes que al momento presentan amplias áreas de expansión. Considerando los caudales especiales, la demanda media del Sistema regional, se presenta en el cuadro siguiente, el caudal especial se lo ha ubicado de en los diferentes sectores de abastecimiento, a fin de prever futuros asentamientos industriales. En los cuadros se incluye: la sectorización definitiva de las zonas de servicio, los caudales especiales (demanda neta, sin mayoración) asignados a cada sector de servicio, la demanda de la población fija y flotante (con la mayoración respectiva). Para los sectores Cabuyal, Rioverde y Rocafuerte, no se realizan diseños a detalle (debido a que disponen un sistema propio), pero se incluye el caudal remanente (demanda prevista en el proyecto regional, menos lo disponible en su sistema), de tal manera que siguen siendo parte del sistema regional de la EAPA San Mateo. Por lo indicado, la distribución del caudal máximo diario para el proyecto, se presenta para cada uno de los sectores, en el cuadro siguiente.

2010 2011 2012 2013 2015 2020 2025 2030 2035 20401 2 3 5 10 15 20 25 30

Autoridad portuaria 94 95 97 98 101 109 117 126 136 147

Refinería 6 6 6 6 6 7 8 9 10 11

Industrial 101 105 109 114 123 150 182 221 269 328

Saldo 15 Marzo 10.1 10.5 10.9 11.4 12.3 15.0 18.2 22.1 26.9 32.8

S. Rafael Exist. 10.1 10.5 10.9 11.4 12.3 15.0 18.2 22.1 26.9 32.8

S. Rafael Nuevo 15.2 15.8 16.4 17.0 18.4 22.4 27.3 33.2 40.4 49.1

Winchele 15.2 15.8 16.4 17.0 18.4 22.4 27.3 33.2 40.4 49.1

B. Pastor Exist 5.1 5.3 5.5 5.7 6.1 7.5 9.1 11.1 13.5 16.4

B. Pastor Nuevo 10.1 10.5 10.9 11.4 12.3 15.0 18.2 22.1 26.9 32.8

Tonsupa 10.1 10.5 10.9 11.4 12.3 15.0 18.2 22.1 26.9 32.8

Atacames 10.1 10.5 10.9 11.4 12.3 15.0 18.2 22.1 26.9 32.8

Sua 5.1 5.3 5.5 5.7 6.1 7.5 9.1 11.1 13.5 16.4

Tonchigue + Same 10.1 10.5 10.9 11.4 12.3 15.0 18.2 22.1 26.9 32.8

DISTRIBUCIÓN DEL CAUDAL ESPECIAL (l/s)Componente


DISTRIBUCIÓN DE CAUDALES ESPECIALES EN ZONAS DE PROYECTO



6.1.7 Cálculos hidráulicos Sobre la base de las estimaciones de población y dotaciones anteriores, las demandas futuras se obtendrán a partir de las siguientes fórmulas:

Caudal Medio Diario (Qmd) Representa el consumo medio anual diario

Qmd = P x Dbruta / 86400 = (l/s) Donde P = población servida futura = habitantes Dbruta = dotación bruta = l/(hab x día).

2010 2011 2012 2013 2015 2020 2025 2030 2035 2040

Q. Chone 176 177 178 179 180 185 190 194 199 204

Autoridad Portuaria 94 95 97 98 101 109 117 126 136 147

Q. Betania 85 85 84 83 79 93 102 110 119 127

Q. Sta Cruz 86 86 87 87 88 91 93 96 99 102

Q. Guacharaca 161 163 165 167 170 180 191 202 214 227

Q. Aire Libre 223 225 228 231 236 251 266 282 300 318

Q. 15 de Marzo 165 173 182 192 217 240 249 258 266 276

Refinería 6 6 6 6 6 7 8 9 10 11

Q. Petroecuador 11 12 14 16 22 26 27 28 29 31

Q. San Rafael 83 88 93 97 107 114 124 135 147 160

Q. Winchele 98 106 115 125 148 171 183 194 206 219

Total ESM 1187 1217 1248 1281 1356 1467 1550 1635 1725 1822

Q. San Rafael (nuevo) 111.7 120.8 130.4 140.561 163.279 172.005 185.304 199.669 215.427 232.626

Q. Buen Pastor 11.24 11.58 11.91 12.249 12.9554 14.8684 17.0422 19.5639 22.5163 25.9807

Q. Buen Pastor (nuevo) 21 21 22 23 24 28 32 37 42 49

Q. Tonsupa 115 119 123 127 134 154 175 197 219 243

Q. Atacames 98 102 105 109 116 133 151 170 189 209

Q. Súa 33 35 36 37 39 44 48 52 56 60

Q. Tonchigue + Same 47 48 50 52 55 64 73 83 94 106

Total Balnearios 436 458 478 499 544 610 682 758 839 926

Q- Tachina 20 27 31 36 47 56 59 59 59 59

Q. Piedras 4 4 4 4 4 5 5 5 6 6

Q- Camarones 7 7 7 7 8 8 9 10 10 11

Q. Pegue 2 2 2 3 3 3 3 3 3 4

Q. Cabuyal 2 3 3 3 3 3 3 4 4 4

Q. Ríoverde 28 29 29 30 31 34 37 40 43 45

Q. Rocafuerte 29 29 30 31 32 36 39 42 46 49

Total Norte 92 101 107 113 128 145 155 163 171 178

Q. San Mateo 14 15 15 15 16 17 19 20 21 22

Total Proyecto 1729 1791 1848 1909 2044 2239 2405 2577 2757 2948

Zona de servicio


CAUDAL MÁXIMO DIARIO POR ZONAS DE PROYECTO

CAUDAL MÁXIMO DIARIO (l/s)



Caudal Máximo Diario (QMD) Representa el consumo máximo de un día presentado durante un año.

QMD = KMD x Qm En donde KMD = 1.4; Coeficiente de variación de consumo máximo diario. El valor de KMD=1.4, correspondiente al valor medio propuesto por las normas del Ex-IEOS (estas normas recomiendan valores entre 1,3 a 1,5).

Caudal Máximo Horario (QMH)

Representa el consumo máximo de una hora presentado durante un año

QMH = KMH x QMD = KMH x KMD x Qmd = K2 x Qmd En donde KMH = 2, Coeficiente de variación de consumo máximo horario. Al igual que para el caso del coeficiente del caudal máximo diario, por no existir información que permita determinar el coeficiente de variación de consumo máximo horario (K2) se ha tomado un valor igual a 2, de acuerdo a las normas del Ex-IEOS.

Caudal contra incendios

Se adopta lo señalado en las normas del Ex-IEOS, cuyo número y caudal depende de la población servida futura. Para este proyecto, aplicamos como norma general, en cada red cuatro hidrantes de 10 l/s cada uno, ubicados dos en el centro y dos en la periferia.

6.1.8 Caudal de diseño Para el diseño de los componentes, se aplica la normativa prevista en las normas del Ex-IEOS, según el componente a diseñar, esto es:

Captación de aguas superficiales = QMD + 20% Conducción de aguas superficiales = QMD + 10% Planta potabilizadora= QMD + 10% Conducción agua tratada a gravedad = QMD Red de distribución = QMD+incendio; comprobando las presiones con QMH

De estos datos, se asumen todos, a excepción de las conducciones de agua potable a gravedad, para lo cual en este proyecto, se asume un 3% adicional, debido al conocimiento del sistema actual en el que se ha constatado que existen desperdicios en la conducción principal del sistema. Con todo lo señalado, los caudales de diseño adoptados para el sistema de agua potable de la ciudad de Esmeraldas son los siguientes: Por otra parte, debido al desbalance que se produce en una red de distribución al aplicar en un punto determinado el caudal de incendio, para el diseño de este componente se adopta el diseño con QMH y la comprobación para QMD+incendio, de esta manera, se asegura que en cualquier tramo de la tubería principal, se disponga permanentemente del caudal adecuado para el combate de incendios.



2010 2011 2012 2013 2015 2020 2025 2030 2035 2040

Cap. aguas superficiales 2075 2149 2218 2291 2452 2687 2886 3092 3308 3538

Conducción Agua Cruda 1902 1970 2033 2100 2248 2463 2646 2834 3032 3243

Conducción Agua Potable 1781 1844 1903 1966 2105 2307 2478 2654 2839 3036

Planta de potabilización 1902 1970 2033 2100 2248 2463 2646 2834 3032 3243

CAUDAL DE PROYECTO POR COMPONENTES (l/s)Componente


CAUDAL DE PROYECTO POR PERÍODOS

6.1.9 Volumen de reserva

El volumen de reserva se ha calculado según lo recomendado por las Normas del Ex-IEOS, que expresa que el volumen total de almacenamiento es igual a la suma de los volúmenes de regulación, emergencia, el volumen para incendios y el volumen de la planta de tratamiento. Esto es:

Volumen de regulación: igual al 25% del volumen consumido en un día, considerando la demanda media diaria al final del período de diseño.

Volumen de protección contra incendios= Vi = 100 P; en donde: P = población en miles de habitantes Vi = volumen para protección de incendios en m

3.

Volumen de emergencia: igual al 25% del volumen de regulación.

6.1.10 Pérdidas de Carga Para el cálculo de tuberías a presión, se propone el empleo de la fórmula experimental de Hazen-Williams, cuya expresión es:

J = 10,643 * L * Q1.85

*C-1.85

* D-4.87

Donde: J = Pérdida de carga por fricción en m. L = Longitud de la tubería en m.

C = Coeficiente de pérdida de carga, dependiente del material y estado de la tubería. Q = Caudal en m

3/s.

D = Diámetro de la tubería en m.

Los valores del coeficiente de pérdida de carga, C, adoptados para la evaluación y diseño del sistema son: Para tuberías de PVC: 130 Para tuberías de acero: 130

Tuberías de hierro dúctil: 120



6.1.11 Velocidades máximas Para el diseño de las conducciones de agua cruda y agua tratada el criterio de las normas del Ex-IEOS, que recomiendan los siguientes valores de velocidades máximas: Acero: 6 m/s. Hierro: 4 a 5 m/s. Plástico: 4,5 m/s. A pesar del criterio del Ex-IEOS, según otra bibliografía técnica, las velocidades en las conducciones se limitan a 3 m/s o inclusive a 2 m/s. Considerando lo uno y lo otro, para el proyecto, se ha limitado la velocidad máxima a 3 m/s.

6.1.12 Presiones de servicio en la red de distribución Se proponen presiones mínimas de servicio de 10 mca y 15 mca para las zonas rural y urbana, respectivamente. En casos excepcionales en zona urbana, se propone adoptar 10 mca. La presión estática máxima propuesta es de 50 mca. Los tanques de reserva se ubicarán aproximadamente en una cota 20 m más arriba que el límite superior de la correspondiente zona de servicio, con la finalidad de garantizar presiones adecuadas en los sectores más alejados; definiendo además que los rangos de desnivel topográfico entre zonas de presión sea de aproximadamente 40 m.

6.2 Trabajos de campo complementarios

6.2.1 Topografía Durante la fase de Factibilidad, se realizaron algunos trabajos topográficos realizados para la elaboración de los diseños de factibilidad. Para complementar los trabajos topográficos desarrollados durante la fase de factibilidad, y al conocer las obras a ser diseñadas de manera definitiva en la primera etapa del sistema de agua potable, se realizaron los siguientes trabajos de topografía:

Colocación de 34 puntos GPS georeferenciados (con placa fija y estable) distribuidos espacialmente de manera estratégica de tal forma de que puedan ser utilizados como puntos de partida para el replanteo de las obras durante la etapa de construcción.

Elaboración de la cartografía de las zonas de proyecto: levantamiento topográfico

con curvas de nivel cada metro, enlazado a los puntos GPS instalados en el presente proyecto.

Levantamiento de las rutas y sitios de implantación de obras del proyecto. Levantamiento de vías faltantes y de interés para el proyecto en su primera etapa. Levantamiento topográfico del área donde se encuentran y/o donde se construirán

las obras de los tanques de reserva. Levantamiento topográfico y batimétrico del sitio de ubicación de la captación en el

río Esmeraldas. Levantamiento topográfico de las conducciones existentes, aunque no se realicen

intervenciones en el presente proyecto.



Los trabajos topográficos fueron efectuados con la ayuda de una estación total de ingeniería y las nivelaciones geométricas mediante niveles automáticos. Es necesario recalcar que, los levantamientos se encuentran enlazados a la red de los puntos GPS y éstos enlazados a la red de IGMs de la región. Todos los trabajos topográficos están georeferenciados con el sistema WGS84, pudiendo identificarse información de coordenadas y cotas en cada una de las obras que se han diseñado. Todos los trabajos topográficos se presentan en archivo digital del proyecto.

6.2.2 Mecánica de suelos Durante la primera etapa del proyecto, dentro de esta actividad, se realizó la caracterización geotécnica, determinando de manera general la estabilidad de las zonas y taludes existentes, así como también de los sistemas de drenaje existentes en la zona de estudio. Ahora, que se conocen las obras que conformarán el sistema diseñado, se ha procedido a realizar la caracterización geotécnica detallada o particular por medio de trabajos de campo, laboratorio y gabinete, con resultados que nos permiten precisar las características físico-mecánicas del subsuelo en los sitios donde se proyectan construir los tanques de reserva, la planta de potabilización y las líneas de conducción, a fin de definir las cimentaciones y protecciones de las obras. Con este objetivo, se realizaron investigaciones de los siguientes aspectos:

Perforaciones de sitio Ensayos de perforación estándar SPT con toma de muestras Análisis de la estratigrafía (registros de perforación) Ensayos de clasificación de los suelos Ensayos de corte triaxial UU en muestras inalteradas Ensayos de expansividad PVC Ensayos de compactación Análisis químico de los suelos.

Las perforaciones se realizaron utilizando un motor manual de perforación marca Kohler de 8 HP de potencia, montado sobre un trípode. Adicionalmente fue necesario el apoyo de tubería AW, muestreadores y herramienta menor. Las perforaciones -pruebas de penetración estándar SPT- se realizaron de acuerdo con la norma ASTM D-1586. Las muestras alteradas recuperadas a diferentes profundidades durante la prueba SPT fueron clasificadas en sitio por el Ingeniero Jefe de Campo, mediante el método de clasificación Manual Visual propuesto por el SUCS. La profundidad de los sondeos –mayor a 10 m-, determina que no existe nivel freático en ninguno de los sectores investigados.

Conclusiones de los trabajos realizados: Los resultados de esta actividad, se presenta en el Anexo 11 de este documento; las conclusiones y recomendaciones al respecto, se presentan a continuación:

Los suelos encontrados son suelos residuales, de rocas sedimentarias limolitas, lutitas y areniscas, y conforman la cobertura de las lomas investigadas.



Los suelos son de coloración café amarillenta y amarilla blanquecina, limosos y arcillosos, de alta plasticidad, mediano a alto contenido de humedad y de consistencia media a dura, que aumenta con la profundidad. En el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, SUCS, se encasillan como CH y MH, suelos que son potencialmente expansivos. En menor proporción se encuentran suelos finos de baja plasticidad, CL y ML, en conjunto con suelos areno limosos y arcillosos SM y SC a profundidad.

Los ensayos de penetración estándar sondeos evidencian suelos competentes, aptos para servir de cimentación de los tanques proyectados. Solamente en los 2 a 3 primeros metros superficiales se presentan suelos de menor capacidad portante, no menor de 5 T/m2 en el peor caso, que pueden ameritar algún mejoramiento.

Se considera una excavación de 1 a 2 metros para la cimentación de tanques, en donde los problemas relacionados con la calidad de los suelos de cimentación, prácticamente desaparecen.

El Cuadro siguiente se presentan los valores de capacidad portante admisible del terreno y la profundidad de cimentación que asegura ese valor de capacidad portante.

SITIO SONDEO Profundidad de cimentación (m)

Capacidad portante (T/m2)

15 de marzo P – 1 2.0 10.0

P – 2 2.0 11.0

Aire Libre P – 3 1.0 22.5

P – 4 2.0 7.5

Betania P – 5 2.0 13.5

P – 6 2.0 9.0

Barrio Chone P – 7 1.0 17.5

P – 8 2.0 11.2

San Rafael P – 9 2.0 10.0

P – 10 2.0 10.0

Guacharaca P – 11 1.0 16.2

P – 12 1.0 20.0

Winchele P – 13 1.0 11.2

P – 14 1.0 21.2

Pegüe P – 15 2.0 12.5

P – 16 2.0 9.0

Planta de Tratamiento P – 17 3.0 10.0

P – 18 2.0 16.2

Camarones P – 19 1.0 12.5

P – 20 1.0 21.2

Piedras P – 21 1.0 30.0

P – 22 1.0 30.0

Tachina P – 23 2.0 10.0

P- 24 1.0 30.0

San Mateo P – 25 1.0 12.5

P – 26 1.0 11.2

Buen Pastor P – 27 1.0 15.0

P – 28 1.0 11.2

Tonchigüe P – 29 1.0 17.5

P – 30 1.0 20.0

Atacames P – 31 1.0 18.7

P – 32 1.0 16.2

Tonsupa P – 33 1.0 21.2

P – 34 1.0 13.7

Sua P – 35 2.0 12.5

P- 36 1.0 12.5

Los valores presentados asumen la misma calidad de suelo en toda el área de contacto de la estructura. Para asegurar esta condición, las estructuras deberán



localizarse hacia el centro de la loma y la excavación mínima debe ser la que se presenta en el Cuadro.

Las proporciones de base y altura del tanque deberán ser diseñadas para que la estructura se mantenga lo más alejada de los taludes, en cada sitio.

Los suelos arcillosos y limosos tienen un alto potencial expansivo que deberá ser tratado y controlado. Para contrarrestar las presiones de expansión es indispensable que todas las superficies de excavación expuestas sean mantenidas con sus características naturales inalteradas, de tal manera de minimizar los cambios en su contenido de humedad. Se recomienda el humedecimiento continuo de las excavaciones y su cubrimiento con láminas de polietileno o geomembranas.

Además del control que se requiere durante la construcción, para evitar o minimizar as presiones de expansión, se debe incluir medidas de impermeabilización para la operación de las obras. El objetivo es evitar que filtraciones de aguas superficial o subterránea lleguen a las áreas de cimentación y provoquen presiones excesivas contra las obras. Las medidas pueden incluir la colocación de geomembranas impermeables sobre toda el área de cimentación y veredas perimetrales superficiales en conjunto con sistemas de drenaje de aguas superficiales hacia fuera del área de la obra, que alarguen y minimicen el camino de las filtraciones hacia las cimentaciones.

La naturaleza cohesiva de los depósitos en el área permite que los taludes permanentes sobre las plataformas que se construirán para los tanques, puedan ser verticales hasta una altura de 6 metros, sin embargo se recomienda construir los taludes con una inclinación 4V:1H. Es indispensable que estos taludes sean reverdecidos lo más pronto posible luego de ser expuestos, para evitar el deterioro y corrimientos superficiales debido al humedecimiento y secado, como se puede observar en taludes construidos para las obras viales en la zona. Para ayudar a un pronto reverdecimiento se recomienda utilizar los geositéticos disponibles.

Los resultados de los ensayos de sulfatos indican que los suelos en varias áreas de la zona del proyecto son agresivos contra el hormigón, razón por la que se deberán tomar las medidas necesarias para prevenir un desgaste prematuro de las obras.

6.3 Aprovechamiento del sistema existente Durante la primera etapa del proyecto se realizó la evaluación física e hidráulica de los diferentes componentes del sistema, en donde se identificaron los problemas existentes y se formularon las soluciones para mejorar su funcionamiento, además se indicó la vida remanente que se espera de cada obra. Con las medidas planteadas, las obras existentes que se incorporación al nuevo sistema, son las siguientes:

La fuente de agua que actualmente están en funcionamiento, río Esmeraldas.

La captación existente, con las medidas de rehabilitación previstas.

La estación de bombeo de agua cruda, con la repotenciación de los equipos electromecánicos.

La línea de impulsión de agua cruda (cambio de válvula de aire).

Las lagunas de presedimentación y reserva.



La planta de potabilización existente (800 l/s), con la rehabilitación prevista.

Las estructuras de bombeo de agua potable, con las adecuaciones respectivas.

La línea de impulsión de agua potable.

El tanque de carga, con los ajustes necesarios.

La conducción Tanque de carga a Rocafuerte (tramo hasta Camarones).

La mayor parte de los tanques de reserva.

Las redes de distribución (con tuberías de PVC).

Las conexiones domiciliarias.

6.4 Diseños emergentes

De manera general, se propone que en una primera etapa de construcción denominada como Emergente se debe realizar el mejoramiento y/o rehabilitación de componentes y elementos del sistema existente. Los diseños emergentes tienen por objeto realizar los estudios y diseños necesarios para incrementar la eficiencia de los componentes existentes, hasta alcanzar la capacidad plena, de esta manera reducir el déficit del servicio de agua potable existente en la ciudad, hasta que se dispongan los diseños definitivos. Obviamente, las obras a ser ejecutadas dentro del plan emergente, se enmarcan dentro de la solución y alcances de los diseños definitivos, esto es, dichas obras siendo parte del diseño definitivo, deben coadyuvar a aprovechar la capacidad de las estructuras y componentes del sistema existente, así como también integrarse a las obras previstas en los diseños definitivos. Específicamente, las obras diseñadas para la etapa Emergente son.

6.4.1 Captación y bombeo de agua cruda

6.4.1.1 Estructuras y equipos de bombeo La captación existente de agua cruda se encuentra ubicada en la parte convexa de la curva que forma el peñón de San Mateo, de acuerdo al análisis de hidráulica fluvial (hidromorfológico del río), en este sitio se inicia la deposición de sedimentos; por otra parte, la cota del umbral de la bocatoma es prácticamente la misma del nivel mínimo del río, lo que incrementa el acarreo de sedimentos al pozo de bombeo. Los aspectos indicados –sedimentos y nivel de agua del río- influyen directamente en la vida útil de los equipos de bombeo; para reducir los efectos indicados, se realizarán las siguientes acciones:

Demolición de las bases de rejas gruesa y compuertas –a nivel de la solera de entrada de agua-, esta acción permite que el agua del río en condiciones de estiaje normal pueda ingresar al pozo de bombeo.

Construcción de paneles de rejillas finas (acero inoxidable) a la entrada a cada pozo de succión, a fin de reducir al máximo la entrada de material grueso a las bombas.

Profundización de los pozos de bombeo (profundidad, 1 m)

Habilitación del sistema de polipastos para elevar bombas-motores y válvulas –accesorios del sistema de bombeo, para los trabajos de mantenimiento.



Adquisición de dos bombas sumergibles (capacidad: Q=550 l/s a TDH=26.5 m, y, altura de sumergencia menor a 1.2 m) de tal manera que los niveles mínimos de operación, sean menores a la cota de nivel mínimo del río; además, es necesario que por si solas puedan cubrir la capacidad de bombeo mientras dura la reparación y/o rehabilitación de las otras 3 bombas del sistema.

Incorporación de equipos, adecuación y adaptación de tableros de control de bombas y motores, mediante el uso de autómatas, arrancadores, sistemas de protección y medición de parámetros eléctricos, etc.; y, todos los servicios de montajes eléctrico y mecánico.

6.4.1.2 Bombas para agua cruda Se requiere que los equipos electromecánicos estén operativos, para ello es necesario instalar dos bombas de tipo sumergible (que asegure la sumergencia apropiada en las condiciones más críticas), cada una tendrá un caudal de 0.550 m3/s, de tal manera que en verano puedan aportar un caudal de 1.1 m3/s funcionando solas. Si bien estos equipos requieren menores condiciones hidráulicas, los efectos de cavitación y desgaste seguirán presentes, sin embargo, la incidencia sobre las nuevas bombas (sumergibles) será menor. Las condiciones geométricas (físicas existentes) e hidráulicas (demanda de caudal) que deben cumplir los equipos de bombeo, se indican a continuación:

1. Condiciones de funcionamiento

Parámetro U 2012 2025 2040

Fluido de bombeo Agua de río AC

Temperatura media del agua °C 23 23 23

Q Máximo l/s 1100 2200 3200

Tipo de Bombas Sumergibles

2. Niveles de Operación

Terreno msnm 9.30 9.30 9.30

Nivel Máximo de agua msnm 3.00 3.00 3.00

Nivel medio de agua msnm 2.1 2.1 2.1

Nivel mínimo del agua msnm 1.20 1.20 1.20

Cota del Eje de las bombas msnm -0.50 -0.50 -0.50

Cota de fondo del pozo de bombeomsnm -1.00 -1.00 -1.00

3. Niveles de descarga de bombeo

Cota del punto crítico msnm 22.88 22.88 22.88

Cota de llegada (eje) msnm 22.88 22.88 22.88

Carga requerida msnm 0.00 0.00 0.00

Cota de descarga msnm 22.88 22.88 22.88

DATOS DE LA INSTALACIÓN DEL CÁRCAMO

Identificadas las necesidades y condiciones de las instalaciones –geometría, materiales, diámetros, etc.-, se realiza la corrida para determinar las características hidráulicas más ajustadas a las condiciones del medio, y con ello establecer el tipo de equipos que se adaptarían a las necesidades operacionales e hidráulicas actuales. Obviamente, el análisis e realiza teniendo en cuenta que los equipos a ser instalados dentro del plan emergente, deben incorporarse como parte de los requeridos para la primera etapa



de los Diseños Definitivos, de tal manera que la estación de bombeo y sus instalaciones pueda atender la demanda total mientras se ejecutan las obras e instalaciones de la una nueva estación de bombeo. Bajo estas consideraciones se realiza el diseño hidráulico para los nuevos equipos de bombeo de agua cruda –ver Anexo 1-, cuyo resumen se indica a continuación:

PARAMETRO SIMBOLO UNIDAD 2013

Parámetros generales del sistema

Caudal máximo de diseño Qd m3/s 1.10

Cota del eje de las bombas Cb msnm -0.50

Cota nivel mínimo Cms msnm 1.20

Cota nivel máximo CMs msnm 3.00

Cota mínima descarga Cmd msnm 22.88

Cota máxima descarga CMd msnm 22.88

Carga estática mínima Zmín m 19.88

Carga estática máxima Zmáx m 21.68

Número de bombas (paralelo) operativas n --- 2

Pérdidas en la succión Hfs 0.083

Pérdidas en la descarga Hfd m 1.280

Pérdidas en el múltipe Hfm m 0.146

Pérdidas en la impulsión Hfi m 0.76

Caudal de diseño de cada bomba qd m3/s 0.55

Pérdidas de carga total hf m 2.27

Altura total máxima de bombeo TDH m 23.95

Piezométrica inicial Pi msnm 26.05

Piezométrica final Pf msnm 23.78

CÁLCULO DE LA ALTURA DINÁMICA TOTAL (año 2013)

Los aspectos más representativos de los equipos de bombeo a ser instalados, son:

Los requerimientos técnicos –Caudal, Altura total, eficiencia-, de las bombas, deben ajustarse a las condiciones del punto de operación, con ligeras diferencias, que no afecten los requisitos de funcionamiento y producción.

Los equipos deben acoplase a los nuevos equipos de bombeo previstos en el diseño definitivo, integrarse al sistema de control y monitoreo previstos en dichos diseños definitivos. Los equipos funcionarán con arrancadores suaves y el funcionamiento está condicionado a la demanda existente.

En factor determinante en la selección del equipo, se debe a que los equipos deben adaptarse necesariamente a las condiciones físicas de las estructuras existentes, a excepción de la profundización de los pozos de bombeo.

Dadas las características de la estructura, el NPSH requerido (condición de la bomba), debe ser el menor posible.

Dado que se trata de un plan emergente, los plazos de entrega se vuelven incidentes en cuanto a la toma de decisión futura; por obvias condiciones, los tiempos de entrega menores son los más adecuados para la adquisición.

6.4.2 Planta de potabilización existente Del análisis de las propiedades hidráulicas de las unidades del sistema, realizado en base a determinaciones experimentales, ensayos de trazadores; y, modelaciones matemáticas de las operaciones y procesos, empleando las dimensiones de las unidades obtenidas en los planos constructivos, y verificados en la PTAP, se llegó a los principales resultados:

En el canal parshall, al ingreso de agua, existen las condiciones de mezcla



necesarias; sin embargo, a fin de mejorar la eficiencia de la fase de coagulación es recomendable la instalación de vertederos regulables en las entradas de los floculadores, los mismos que permitirán controlar el comportamiento hidráulico de la unidad de mezcla rápida.

En las unidades de floculación, los gradientes de floculación en los pasajes entre cámaras, son considerablemente superiores al de las cámaras que conectan; aspecto que resulta perjudicial al proceso de floculación, siendo necesario modificar sus dimensiones. El sistema de agitación de paletas, no posee características geométricas acordes a los criterios de diseño: el diámetro del rotor es muy inferior al requerido; el ancho de las paletas es superior al rango recomendado; el área de paletas con relación al área transversal de la cámara, es superior al valor recomendado, pudiendo generar movimiento circular del agua. El sistema de agitación requiere ser modificado o re emplazado por uno nuevo.

En los reactores de sedimentación, los resultados indican que el caudal tiende a incrementarse aceleradamente desde el inicio hasta el final de la unidad. Apenas el 10% del caudal se distribuye en el primer tercio del decantador; el 38,37% en el segundo tercio; y el 51,58% en el último tercio.

El sistema de recolección de lodo en el fondo de las tolvas consiste en los restos de un sistema de extracción mediante sifones que fue desmantelado. Durante el vaciado permanece un gran porcentaje de lodos en las tolvas, debido a la longitud de la unidad y, a la deficiente capacidad del sistema de extracción. Debido a esto, es necesario proceder a la reforma de este sistema.

En el sistema de filtración, no existe mayor posibilidad de incrementar la carga hidráulica de filtración, debido a las limitaciones que impone el sistema de lavado; por lo tanto, la capacidad real del sistema de filtración es inferior a la de diseño.

Mediante modelación matemática del sistema, se analizó diferentes tasas medias de filtración, determinándose para una tasa media de 220 m

3/m

2 día, la cual

corresponde a un caudal de producción de 0,80 m3/s. Este resultado conduce a

considerar que el caudal de 0,80 m3/s representa la capacidad de producción más apropiada para el sistema de filtración; y, consecuentemente de la PTAP.

El sistema de desinfección cuenta sólo con un dosificador, la calidad de los materiales de las tuberías del sistema presenta un elevado grado de deterioro; y, constituye un riesgo permanente para el personal que labora en la PTAP. Es fundamental para garantizar la seguridad del personal y la continuidad del suministro de cloro, la implementación de un nuevo sistema de cloración.

6.4.2.1 Diseño del ingreso a floculadores El sistema consistirá en instalar diafragmas en el canal de distribución de agua a los módulos de floculación, con el objetivo de corregir y uniformizar la distribución de caudal. La medida propuesta, consiste en instalar diafragmas o pantallas con orificio de paso inferior, el cual induce un flujo del agua en sentido ascendente y frontal en los vertederos, uniformiza la carga hidráulica en las entradas, corrigiendo la mala distribución. A fin de facilitar su instalación, se ha previsto para cada vertedero su correspondiente diafragma, construido en acero inoxidable, los cuales se colocarán adosados entre sí, y



fijados al fondo del canal, mediante pernos de expansión. El cálculo hidráulico se basó en determinar las dimensiones de los orificios de paso, de manera que se garantice el tipo de flujo y el menor consumo de carga hidráulica, sin afectar aguas arriba las condiciones de operación de la unidad de mezcla rápida, en cualquiera de las condiciones de operación del módulo de tratamiento existente: normal; y, durante la salida de operación de uno de los módulos de floculación. Los criterios empleados corresponden a la hidráulica clásica del flujo en orificios y vertederos, los cuales se presentan en detalle en el Anexo 2.1.

6.4.2.2 Diseño de mejoras en la floculación El diseño consiste en el dimensionamiento del nuevo sistema de agitación, los pasos entre las cámaras de floculación y un sistema para la preparación y dosificación de polímeros como ayudantes de floculación, de la manera como se explican a continuación:

Sistema de agitación Considerando un caudal de operación de la PTAP de 0,80 m3/s, el tiempo efectivo de floculación (equivalente al de un sistema de flujo pistón) resultó en 30 minutos, el mismo que considera un factor de reducción del tiempo medio teórico de retención hidráulico de 1.25; valor que es recomendado en la literatura técnica (Luiz Di Bernardo 2008, pág. 162, Ref. 4), para un sistema compuesto por cuatro cámaras en serie. De acuerdo a resultados de estudios realizados por Hanson & Cleasby (1990), citados en Di Bernardo (1993) (Ref 3, pág 238), los agitadores de tipo turbina precediendo a los de paletas, son los más recomendables, para los gradientes de velocidades superiores, puesto que confieren al agua una intensidad de turbulencia relativamente alta en puntos situados próximos a la turbina, cuando las partículas son aún pequeñas; mientras que, el agitador de paletas produce agitación más uniforme para valores relativamente bajos del gradiente medio de velocidades. En base a los resultados de estos autores, se adoptó en el presente diseño para las dos primeras cámaras de floculación, los agitadores de tipo turbina de flujo axial de perfil delgado de alta eficiencia energética (tipo SABRE ®), utilizado para el cálculo de la potencia de los motores, gradientes de velocidades comprendidos en el rango de 65 s

-1 a 40 s

-1.

Cada agitador contará con su moto-reductor y variador de frecuencias, para el ajuste de la velocidad de rotación, que proporcionen los gradientes de velocidad óptimos, que corresponda a diferentes condiciones de calidad del agua cruda, los cuales requieren determinarse experimentalmente. Las cámaras tercera y cuarta de las unidades de floculación, donde los gradientes de velocidades son menores, contarán con agitadores de tipo paletas plantas verticales paralelas al eje, construidos localmente, en acero inoxidable AISI 304, cuyo diseño permitirá proporcionar mayor uniformidad en la agitación. La velocidad variable de giro de los agitadores en cualquier cámara, se obtendrá mediante el empleo de variadores de frecuencia y el reductor mecánico acoplado al motor del agitador. El dimensionamiento de los agitadores de flujo axial ha seguido los criterios y parámetros proporcionados por los fabricantes de estos equipos; así como, los proporcionados en la literatura técnica, los mismos que se presentan detalladamente en el Anexo 2.1. El cálculo



de la potencia del motor de los agitadores fueron determinadas mediante la ecuación de Camp & Stein. Al final del referido apéndice, se presenta el catálogo del agitador del tipo turbina, seleccionado para las cámaras 1 y 2. Se ha seleccionado para las cámaras N° 1 y N°2 de floculación, agitadores de turbina del mismo diámetro. En la cámara N°1 de cada módulo de floculación, el agitador se instalará de manera que promueva un patrón de flujo de tipo radial aspirante; mientras que en las segundas cámaras de los módulos, el patrón de flujo previsto será radial impulsante, con la finalidad de garantizar el tiempo de retención efectiva de floculación. Para ello, se tendrá presente la orientación de las palas del agitador; así como el sentido de giro, conforme se señala en los planos de diseño y manuales de instalación del fabricante. En el caso del dimensionamiento de los agitadores de paletas de eje vertical, previstas en las cámaras tercera y cuarta de los tres módulos de floculación, se han seguido los criterios y recomendaciones indicadas a continuación (Di Bernardo (1993), Ref. 3, pág. 333-348):

El gradiente de velocidades, se consideró de 36 s-1 y 24 s

-1, ajustable mediante

variador de frecuencias.

El área de las paletas, inferior al 20 % del área transversal de la cámara, para evitar el movimiento circular del agua.

La distancia entre los bordes de las paletas, superior a 0,1 m.

La profundidad útil de las cámaras de floculación mecánica, inferior a 5 m.

La longitud de las paletas, inferior a 4 m.

El diámetro del agitador, entre 0,8 a 0,9 veces el ancho de la cámara.

La distancia entre el fondo de la cámara y el extremo inferior de las paletas, inferior a 0,5 m.

La distancia entre el extremo superior de las paletas y el nivel del agua en las cámaras de floculación mecánica, superior a 0,15 m.

El ancho de las paletas comprendido entre 0,15 m y 0,3 m. En el caso de agitadores de paletas de eje vertical, el cálculo de la potencia disipada por un agitador, fue determinada siguiéndose la metodología desarrollada por Di Bernardo (1993) (Ref. 3; pág. 348), la cual proporciona resultados con una excelente aproximación a las mediciones realizadas. Los cálculos hidráulicos de las cámaras de floculación con sistema de agitación mediante paletas verticales se desarrollan en el Anexo 2.1. Las cámaras de floculación tienen la sección cuadrada de 5,95 m de lado y 4,25 m de altura de agua. Para el caudal nominal considerado para cada línea de floculación (0,267 m3/s), resulta un tiempo efectivo de floculación de 7,5 minutos; y un tiempo efectivo de 30 minutos. El sistema de agitación de paletas verticales contará con cuatro brazos y cuatro paletas por brazo, uniformemente distribuidas, en la sección transversal de la cámara, de manera de propiciar un gradiente de velocidades homogéneo en la cámara. Las dimensiones de las paletas son de 0,18m de ancho, por 3,75 m. de altura (relación longitud/ancho = 0.20). Se ha previsto su ejecución mediante perfiles y láminas de acero inoxidable AISI 304 (incluyendo las paletas) y en la base del eje se ha contemplado un buje de material sintético, que permita su auto lubricación, con el agua de la misma cámara, procurando minimizar su mantenimiento. Para la tercera cámara, considerando un gradiente (ajustable) de 36 s

-1, la velocidad de

rotación resultó de 2,66 rpm, la potencia absorbida en el agua se estimó en 303 watios; y,



considerando un factor de 2,5 que considera la fricción del mecanismo, se determinó una potencia del conjunto motor – reductor de 0,75 KW. Para la cuarta cámara, cuyo diseño se basó en un gradiente (ajustable) de 24 s-1, la velocidad de rotación del agitador de paletas, resultó en 2,03 rpm, la potencia absorbida para la agitación se estimó en 135 watios y, considerando un factor de 2,5 que considera la fricción del mecanismo, se determinó una potencia del conjunto motor – reductor de 0,34 KW. Para mantener un stock de repuestos mínimo, se considera uniformizar la potencia del motor en todos los agitadores de turbina y paletas, con una potencia de 1 KW. Las dimensiones de los pasos entre las cámaras de floculación se calculan de modo que el gradiente de medio de velocidades resulte con un valor intermedio al de las dos cámaras que conectan. Los criterios cálculos y resultados se presentan en el Anexo 2.1.

Las características de cada agitador se resumen en la siguiente tabla:

TIPOSENTIDO DE

GIRO

PATRÓN DE

FLUJO

POTENCIA

kw

VELOCIDAD

DE GIRO rpm

1 HÉLICE ANTI HORARIO ASPIRANTE 1.00 9.52

2 HÉLICE HORARIO IMPULSNATE 1.00 8.21

3 PALETAS TABLA 2 RADIAL 1.00 2.66

4 PALETAS TABLA 2 RADIAL 1.00 2.03

CÁMARA DE

FLOCULACIÓN

AGITADOR

FUENTE: ACSAM (2012).

Tabla 2 Sentido de giro del sistema de agitación del tipo paletas verticales

MODULOSENTIDO DE

GIRO

1 ANTIHORARIO

2 HORARIO

3 HORARIO


En los planos de diseño se presentan las características geométricas de los pasos.

6.4.2.3 Diseño del sistema de preparación y dosificación de polímeros Mediante el estudio de tratabilidad realizado en laboratorio, durante la fase de evaluación hidráulica de la PTAP (ACSAM 2012), se pudo comprobar los beneficios de emplear un polímero sintético como ayudante de floculación, proporcionando mayores velocidades de sedimentación a los flóculos, cuando es aplicado en la segunda cámara de floculación, en una dosis cercana a 0,2 mg/L. El sistema de dosificación y preparación de polímeros se ubicará en el edificio que originalmente estaba previsto para realizar la pre cloración, antes del ingreso del agua cruda a la planta. El sistema estará constituido por:



Dos equipos de producción continua de solución de polímero construidos en acero inoxidable, del tipo automático, en el cual se cumple: la dilución, maduración y almacenamiento de solución de polímero. Consta de un tanque, fabricado en Acero Inoxidable AISI 304 L, dividido en dos o tres secciones, según el fabricante, los cuales funcionan de la siguiente manera: en el primer compartimiento, se realiza la dilución del polímero; en el segundo compartimiento (opcional), se produce la maduración de la solución (período de hidrólisis para desarrollo de las cadenas poliméricas); y, en el tercer compartimiento, permite el almacenamiento de la solución, para ser usada en la PTAP.

Tres bombas dosificadoras, de desplazamiento positivo de usillo helicoidal, adecuado para impulsar la solución de polímero a los puntos de aplicación.

Tuberías de alimentación de agua potable desde la red interna de la PTAP a una presión de 2,5 bares, empleando las instalaciones existentes.

Tuberías de conducción de la solución de polímero a los puntos de aplicación.

Rotámetros para el control del caudal de polímeros aplicado en cada punto. El dimensionamiento del sistema se realizó contemplado la capacidad futura de la PTAP (3,2 m3/s); una dosis media de polímeros de 0,2 mg/L; y, una concentración de la solución de 1,5 Kg/m3. La capacidad del sistema permitirá un consumo de 2,30 Kg/Hora; y un caudal de 1, 54 m3/Hora, tanto en la producción, como en cada una de las bombas dosificadoras.

6.4.2.4 Diseño de mejoras en la sedimentación En relación a estas unidades, luego de un análisis se determinó la factibilidad técnica de mejoramiento de los siguientes elementos:

Tuberías de recolección de agua decantada

Canal interno de distribución de agua floculada

Sistema de extracción de lodo de las tolvas.

Recolección de agua decantada En este aspecto se ha determinado la posibilidad de corregir los niveles de las tuberías que presentan mayor desvío, con respecto al nivel medio correspondiente a cada módulo de sedimentación (dos unidades). En base a la nivelación de las claves de las tuberías, se determinó los niveles en cada extremo de estas tuberías, y se seleccionó a aquellas que presentan un desvío superior a 15 mm, con respecto al nivel de comparación. Estas tuberías se presentan identificadas en los planos de diseño del presente estudio, en los cuales se ha señalado las correcciones de nivel que se requieren realizar en cada tubería determinada. Para este efecto se procederá a reinstalar cada una de estas tuberías.

Distribución interna de agua floculada.



El canal de reparto del agua floculada por debajo de las placas, tendrá una sección variable, mediante la instalación de planchas de acero inoxidable que reducirá la altura del canal. Cabe indicar que este criterio fue originalmente contemplado en el diseñado de estas unidades (placas de asbesto cemento). El propósito de la instalación de estas placas es la de mantener la velocidad en el canal principal lo más uniformemente posible, condición que garantiza una carga hidráulica similar en todas las salidas laterales. Conforme el método empleado para la evaluación del comportamiento hidráulico de múltiples de distribución, desarrollado por HUDSON (Ref. 5), la energía empleada en el paso por la salida lateral es directamente proporcional al cuadrado de la relación, de la velocidad en el canal principal y la velocidad en la salida lateral; y, contemplando salidas laterales de la misma geometría, da como resultado una distribución uniforme del caudal. El proceso de cálculo se presenta detalladamente en el Anexo 2.1.

Sistema de recolección de lodos Para la recolección de los lodos de las tolvas de los sedimentadores, se aprovecha el canal inferior de las tolvas en la cual se encuentra actualmente alojada una tubería perforada de recolección de PVC de 160 mm de diámetro. En este canal, mediante tapas de acero inoxidable se conformará un ducto cerrado, a lo largo de toda la tolva, con una sección rectangular de 250mm en la base y 400 mm de altura, con perforaciones a ambos lados y en la cara superior del ducto, conforme se observa en figura siguiente y en detalles presentados en los planos de diseño. Estos ductos construido en el fondo de las tolvas de recolección, descargarán cada uno a través de una válvula de mariposa, de un diámetro de 250 mm, que será accionada manualmente, desde una rejilla existente en el canal de efluentes de lavados de filtros y sedimentadores.

Tubo recolector diseñado para la recolección de lodos del fondo de las tolvas de los sedimentadores


Los criterios de diseño de este sistema de recolección se fundamentan en obtener una velocidad apropiada de arrastre de los sólidos acumulados en la tolva, en función de la carga hidráulica disponible, (equivalente a la altura de agua dentro del sedimentador durante el vaciado); y permitir una recolección uniforme a lo largo de la tolva. Con respecto a la uniformidad de recolección del tubo perforado, se partió de una relación entre el área de orificios recolectores y el área del ducto, con un valor de 0.42, y se evaluó hidráulicamente de acuerdo con la teoría de HUDSON (Ref 5.) para recolectores, de lo cual se obtuvo una diferencia de recolección equivalente al 27%, el cual considerando las limitaciones existentes, se considera adecuado. Por otra parte, la condición de arrastre de lodo, se verificó a través de la velocidad que produce un orificio en su área de influencia, el cual de acuerdo con las características del



lodo (compuesto por arcillas, coloides, sulfato de aluminio, polímeros) se considera superior a 2 cm/segundo. Para evaluar esta condición, se considera que: el área de acción correspondiente a la disposición de los orificios del sistema, es equivalente a un cuarto de esfera, de manera que el caudal que se requiere evacuar por orificio para producir esta condición viene calculado por la siguiente expresión (Di Bernardo, 1993 Ref. 3).

02.04

2

D

qo

Donde: qo Corresponde al caudal necesario a evacuar por un orificio (m3/s)

D Es la distancia entre dos orificios consecutivos. (m) Aplicando esta relación y considerando la distancia de 0.25 m entre dos orificios consecutivos, el caudal necesario a evacuar por orificio resulta superior a 1.0 L/s. Esta condición se produce cuando la carga hidráulica en el interior del sedimentador es superior a los 1,77 m. indicando con este resultado que la descarga será efectiva durante la operación de vaciado. En el inicio del vaciado, la lámina de agua al interior de la unidad será de 4.07 m, con respecto al eje del ducto de recolección.

En el Anexo 2.1, se presenta de manera detallada, la metodología y los cálculos hidráulicos correspondientes al sistema de recolección de lodos; así como el hidrograma esperado en la descarga. Debido a la configuración modular de la PTAP, la limpieza de sedimentadores se realiza vaciando el contenido de dos unidades simultáneamente, generándose al inicio de la descarga con el nuevo canal de extracción de lodos, un caudal instantáneo estimado en 1.18 m3/s, el cual es compatible con la capacidad del sistema de desagües de la PTAP.

6.4.2.5 Mejoras en el sistema de filtración Dado que el sistema de filtración debe sujetarse a los nuevos parámetros de operación de la planta de potabilización, por lo tanto es necesario la reconformación de los lechos de filtración, como arena, grava y antracita; además y luego de que se haya levantado los lechos de filtración, en caso de verificarse que el falso fondo está deteriorado en un porcentaje mayor al 30%, se debe reponer en su totalidad.

6.4.2.6 Mejoras en el sistema de desinfección El sistema se diseñó para la capacidad futura de la PTAP, en virtud de la disponibilidad de espacio físico en el edificio, para almacenamiento de cloro en contenedores de 1 TM. En el Anexo 2.1, se presenta con detalle los criterios técnicos y los resultados del dimensionamiento realizado, a continuación se presenta una síntesis de los principales resultados:

En el dimensionamiento del sistema de desinfección se consideró una dosis media de cloro de 1,50 mg/L, la misma que con el caudal de operación futuro de la PTAP de 3,2 m3/s, proporcionan una demanda de 17,28 Kg/Hora.



Considerando una concentración de la solución de cloro de 2,0 g/L, el caudal de agua requerido en la línea de arrastre se estimó en 2,4 L/s, el cual será proporcionado por el sistema existente, el mismo que se deriva de la tubería de impulsión de agua tratada. Además se consideró la extracción máxima de 170 Kg/día desde cada contenedor de cloro, de manera que resulta necesaria la extracción desde dos cilindros de cloro simultáneamente, con la finalidad de evitar el congelamiento de las válvulas.

En base a la consulta de sistemas comerciales, se determinó que el sistema requerido de dosificación al vacío, se ajusta a una capacidad de 20 Kg/Hora. El sistema estará constituido por dos líneas de alimentación paralelas, las cuales se intercambiaran automáticamente, cuando el cloro en uno de los ramales se ha agotado. El sistema contemplará los siguientes equipos:

2 Manifold de conexión, para dos contenedores

2 Reguladores de vacío de tipo mural, de 20 Kg/Hora

2 Balanzas para 2 contenedores de 1 Ton, con dial indicador

1 Módulo de conmutación automática (40 Kg/hora)

2 Gabinetes de dosificación de cloro, de piso para operación en vacío (control automático y manual)

2 eyectores de capacidad 1000 PPD o 20 Kg/hora, de un diámetro de 50mm

2 Detector de fugas de cloro.

6.4.3 Bombeo de agua potable La estación de bombeo se ubica al final de los procesos de potabilización. A través de la estación de bombeo se eleva el agua potabilizada al tanque de carga, éste último ubicado cercano a la planta de potabilización. Está conformado por la instalación de bombas centrífugas horizontales con sus respectivos tableros de control y protecciones; las bombas tiene capacidad de bombeo de 270 l/s a 179 m de altura, con lo que se cubre la capacidad de producción de la planta en las condiciones actuales (sin rehabilitación); el funcionamiento se realiza con 4 bombas en operación (de las 5 existentes). El sistema actual tiene una potencia instalada de 4.0 Mw. Los equipos y sistema de bombeo existente, son los mismos que fueron instalados desde el inicio de operación de la planta de potabilización (1995), éstos viene trabajando con continuas paralizaciones y reparaciones emergentes. Los trabajos de rehabilitación que pueden ser costosos y posiblemente no se obtengan los repuestos propios de los equipos –debido a su tecnología antigua-, si bien mejorarán en algo la capacidad de bombeo, sin embargo, no se logrará la eficiencia total. Por lo indicado, en esta fase se recomienda realizar un overhold integral de los equipos de bombeo, a fin de atender en la marcha los problemas que vayan presentando cada equipo, esto es un trabajo de “identificación – reparación”, a fin de que los equipos traten de llegar a la capacidad de bombeo inicial. Bajo estas circunstancias, es recomendable la reposición total del sistema por equipos –bomba/motor/tablero- de última tecnología, lo que permitirá cubrir la capacidad de bombeo



(caudal) con altas eficiencias, lo que redundará además de la confianza en el bombeo, en la reducción de costos de energía. Esta característica conlleva a que el sistema de bombeo de agua potable –existente y nuevo- sea tratado de manera integral, esto es bajo el mismo objetivo, de tal manera de flexibilizar los aspectos operativos y de mantenimiento (posible intercambio de bombas o motores entre sí), por lo tanto el diseño del bombeo de agua potable del módulo existe, es desarrollado en el componente de diseños definitivos.

6.4.4 Diseño de la conducción de agua potable El sistema en general adolece de muchas deficiencias, particularmente, las conducciones de agua potable:

Las tuberías de conducción no tiene capacidad para transportar la cantidad de agua que se demanda en la actualidad, menos aún la demanda futura.

La conducción principal a Esmeraldas y Balnearios del Sur se encuentra deteriorada y frecuentemente presenta roturas y fallas en su estructura.

Las conducciones y todo el sistema de agua potable se encuentran afectadas de uno u otro modo por la inestabilidad de los suelos.

Por lo tanto es urgente la reposición de la línea de conducción que alimenta a los barrios del sur y Balnearios, con el único fin de eliminar las paralizaciones del servicio, de esta manera mantener el abastecimiento con los horarios restringidos, lo que no significa una solución definitiva, ya que no se dispone de la Cantidad de agua para cubrir la demanda actual. La reposición del tramo de conducción “Tanque de Carga hasta Buen Pastor”, forma parte de las nuevas conducciones de agua potable; el diseño emergente, tiene como objetivo cubrir la demanda de los barrios del sur, manteniendo las condiciones de servicio existente en la actualidad, hasta que se construyan las obras del nuevo sistema. El diseño hidráulico de las nuevas líneas de conducción tiene capacidad para transportar la demanda de agua hasta el año 2040; para ello se definen dos grandes sistemas, el primero denominado Esmeraldas-Balnearios que saliendo del tanque de carga abastece a las poblaciones de Esmeraldas y Balnearios, esta línea tiene una longitud de 67.99 km; y, el segundo que también sale del tanque de carga y abastece a las poblaciones del Norte, la longitud de esta línea es de 52.68 km. La línea Esmeraldas-Balnearios inicia en el tanque de carga con una sola tubería principal a la cual se conectan las conducciones secundarias que alimentan a los tanques de Winchele, Villas de Petroecuador y San Rafael; luego se bifurca en dos grandes ramales,

Uno que se dirige hacia Esmeraldas, en su trayecto abastece a los tanques de la

Refinería, 15 de Marzo, Guacharaca, Aire Libre, Santa Cruz, Betania, Chone y Autoridad portuaria.

El otro ramal se dirige hacia el sur, y abastece a los tanques de Buen Pastor, Tonsupa, Atacames, Súa y Tonchigue.

Bajo esta configuración, se vuelve indispensable la construcción emergente del tramo de conducción “Tanque de Carga hasta Buen Pastor” de 12 km, obviamente, este tramo debe mantener las características y dimensionamiento previsto en el diseño, especialmente lo relacionado con el material del tubo y el espesor de las paredes del mismo, y las siguientes características:



Abscisas Diámetro Longitud De Hasta mm m 0+000 5+200 1500 5200 5+200 7+000 1200 1800 7+000 12+000 900 5000

6. 5 Diseño definitivo de las obras para primera etapa

6.5.1 Componentes del sistema regional El nuevo sistema regional está integrado por varios componentes del sistema existente -que tienen capacidad para atender la demanda hasta el final del período de diseño-, las obras emergentes –mejoramiento, equipamiento y/o reposición de los equipos electromecánicos-; y, las obras nuevas que se diseñan con capacidad requerida hasta el horizonte de diseño. En resumen, el nuevo sistema regional está integrado con los siguientes elementos:

Captación existente, con pequeños trabajos de rehabilitación se mantiene en el nuevo sistema regional de agua potable Esmeraldas; en especial se profundiza la cota de los pozos de bombeo (por hidráulica operacional de los equipos de bombeo); y, cambio de las compuertas ubicadas a nivel de plataforma de ingreso del agua (1.00x1.00m) por compuertas de 2.00x1.00m (BxH), a fin de asegurar el caudal y nivel de agua mínimo en cada pozo de succión, y operación adecuada de bombas.

Sistema de bombeo, equipado por 5 bombas sumergibles (pozos 2 y 4 en la etapa emergente y pozos 1, 3 y 5 para primera etapa del sistema regional) para bombear en primera etapa un caudal de 2.2 m3/s, mantendrá en operación 4 bombas de 0.55/m3/s y mantendrá una bomba de idénticas características en stand by,

La línea de impulsión de agua cruda existente (DN 1200 mm, L= 1058 m) se aprovecha totalmente durante todo el período de diseño; para primera etapa únicamente se colocará una válvula de aire de 200 mm, tipo antisurge.

Las lagunas de reserva y presedimentación existentes (4 lagunas, Volumen útil Vu= 41800 m3) que disponen de una autonomía de reserva de 11 horas, se aprovechan en su totalidad; para alimentar a los dos módulos de potabilización de 1200 l/s, se instalará una tubería de acero, e=9.5 mm, DN=500 a 1500 mm, paralela al canal distribuidor.

La potabilización con capacidad para procesar 3.2 m3/s, mantiene la línea de procesos convencional con ligeros equipamientos para optimizar las tareas operacionales; está integrada por un módulo de Q=0.8 m3/s (planta existente, rehabilitada) y dos módulos nuevos de 1200 l/s cada uno; los módulos nuevos incorporan la tecnología de lavado por agua y aire a presión.

El sistema de Bombeo de agua potable, lo conforma la estación existente (rehabilitada) y la Nueva, las características son similares, tanto en sus instalaciones como en el equipamiento, para obtener amplia flexibilidad operacional del sistema. Cada estación tiene capacidad de bombeo de 1600 l/s para la altura total de 180.5 m (final del período); están adecuadas y diseñadas para funcionar con succión positiva (para mejorar las características operacionales); las bombas son centrífugas horizontales de iguales características, la capacidad de bombeo de cada una es 400 l/s, el funcionamiento para primera etapa prevé la instalación de 8 bombas, 6 en operación y 2 en stand by; mientras que para la segunda etapa funcionarán 8 bombas



permanentemente y mantendrá 2 bombas en stand by.

Línea de impulsión de agua potable; desde las estaciones de bombeo de la planta potabilizadora hasta el tanque de carga es aprovechada íntegramente (DN 1200 mm, L=180m y DN 2x900 L=66747m) en el nuevo sistema; a esta línea se conectarán directamente los manifold de las dos estaciones de bombeo; la capacidad de transporte de la línea es para 3.2 m3/s.

Para mantener la seguridad operacional de la línea, se ha diseñado un sistema de protección mediante válvulas de alivio de presión y válvulas de aire, equipamiento a ser instalado como parte de las obras de primera etapa.

Tanque de carga existente; la capacidad instalada es de 2000 m3 y cota de instalación (180.6 msnm), estructuras e instalaciones, con ligeros ajustes, son aprovechados íntegramente en el nuevo sistema regional; cumple dos funciones: regular el encendido-apagado de las bombas de agua potable, y, mantener la presión hidráulica de las líneas de conducción que abastecen a las reservas.

Los ajustes, básicamente se refieren a las adecuaciones de las instalaciones iniciales de las conducciones (by pass y medición de caudal independiente), y, ajustes menores dentro de las instalaciones; así como la construcción de un camino de acceso para cumplir las actividades de operación.

Conducción de agua potable; conformada por dos líneas principales, una para abastecer a las poblaciones de Esmeraldas y Balnearios del sur hasta Tonchigue, y otro para abastecer a las poblaciones del Norte, hasta el tanque de Rocafuerte.

La longitud total de líneas de conducción, es de 120.67 km (67.99 km sistema Esmeraldas-Balnearios y 52.68 km del sistema Rocafuerte). El ramal Esmeraldas-Balnearios es totalmente nuevo; en su trayecto, se conectan los ramales que abastecen a: Winchele, Villas de Petroecuador y San Rafael, Refinería, 15 de Marzo, Guacharaca, Aire Libre, Santa Cruz, Betania, Chone y Autoridad Portuaria y otro ramal que se dirige hacia el sur, y abastece a los tanques de Buen Pastor, Tonsupa, Atacames, Súa y Tonchigue. El ramal Norte, desde su inicio hasta Camarones (17+800) aprovecha la tubería e instalaciones existentes; desde dicho sitio hasta el tanque de Rocafuerte, el sistema es totalmente nuevo; en su trayecto alimenta a los tanques de San Mateo, Tachina, Piedras, Camarones y Pegue; la línea continua transportando el caudal remanente prestablecido para los poblados de: Cabuyal, Palestina, Rioverde y Rocafuerte.

Sistema de Distribución; integrado por 19 zonas de distribución, cada una con su propio centro de reserva (Tanque); las tuberías instaladas como parte de la rehabilitación (eliminación de las redes de asbesto-cemento), se integran totalmente al nuevo sistema de distribución.

Los tanques de reserva existentes, se integran al nuevo sistema regional, en todas las unidades existentes, se realizará la reposición de las instalaciones y accesorios de interconexión y control, tales como: válvulas, tramos de tubería, tuberías de descarga, medidor de caudal, etc.; y las mejoras estructural y estético.





Se consideran como reserva existente las que se encuentran en proceso de construcción (Chone (2500 m3 y Aire libre de 3600 m3); por otra parte, no se incluyen los tanques de Cabuyal, Rioverde y Rocafuerte, debido a que en dichos poblados se encuentran en proceso de ejecución un sistema independiente. De igual manera, no incluyen los tanques de Autoridad Portuaria, Refinería ni Villas Petroecuador, debido a que la administración es privada.

Las unidades y sistemas de energía (fuerza) existentes se integran directamente al nuevo sistema regional, ésta funcionarán adecuadamente durante la primera etapa del proyecto.

Sistema de control y comunicaciones. Este componente tiene la función de monitorear en tiempo real las condiciones y características operacionales del proyecto.

La Ilustración presenta el esquema general de las obras y componentes del nuevo sistema regional de agua potable Esmeraldas.

6.5.2 Diseño de la Estación de Bombeo e Impulsión de Agua Cruda

6.5.2.1 Configuración del sistema de bombeo de agua cruda La captación existente (compuertas de 1.00x1.00m en una base de 20 cm de alto sobre el umbral de ingreso del agua –cota +1-000 msnm-), para un nivel del río de 1.27 msnm (nivel mínimo), el caudal de ingreso a los pozos de bombeo es únicamente de 148 l/s, mientras que las bombas tienen una capacidad de 550 l/s. (ver Anexo 1.1) Para que las bombas funciones adecuadamente, con el caudal necesario para bombeo, se requiere eliminar la base de las compuertas de entrada y ampliar el ancho de las compuertas (aprovechar el ancho de la bocatoma B=2.00 m), con estas acciones, y con el río con un nivel mínimo de 1.27 msnm, el caudal de ingreso a los pozos de bombeo, es de 646 l/s, con lo que con todas las bombas funcionando, se tiene un caudal de bombeo de 3230 l/s, que satisface normalmente la demanda hasta el final del período de diseño. Por lo tanto, además de las acciones previstas dentro del plan emergente, en la estructura de captación, se deben realizar los siguientes ajustes:

Profundizar todos los pozos de bombeo hasta la cota -1.00 msnm

Ampliar el orificio de ingreso B=2.00 m, y remplazar las compuertas existentes -1.00x1.00m- por compuertas de 2.00x1.00m (BxH), a fin de asegurar el caudal de ingreso a los pozos de bombeo.

Con los ajustes indicados, los equipos de bombeo –incluyendo los pozos y línea de impulsión de agua cruda- están diseñados para un caudal suficiente que permita la operación continua de las bombas, con un tiempo adecuado entre arranque y parada de las mismas. En horas de alto consumo trabajarán todas las bombas, mientras que en horas nocturnas –cuando el consumo es menor- algunas bombas podrán descansar y alternarse, para igualar sus horas de funcionamiento. Bajo esta configuración, las bombas que se necesitan son de poca altura de bombeo, puesto que la cota mínima de salida de la cámara de bombeo está en 1.27 msnm (estiaje del río) y la cota de descarga (punto más alto de la línea de impulsión) está en los 24.08 msnm, lo que significa una carga estática máxima de 21.68 metros; por otra parte, dadas las características hidráulicas de la instalación, se estima que la vida útil de los equipos de



bombeo está entre 5 y 7 años; en estas condiciones, se realizan los cálculos (ver Anexo 1.2) del sistema de bombeo de agua cruda, para todas las condiciones de operación, esto es: para el final del período de diseño (a fin de verificar la capacidad de la línea de impulsión existente), para la primera etapa de operación (2013 a 2025), y, para operación mínima (funcionando únicamente una bomba). Las características topológicas del sistema de bombeo se indican en el esquema siguiente;

Fluido: Agua de Río AC Temperatura media 23 °C Lon: m DN. mm1058.2 1200

CARACTERÍSTICAS BOMBEO DE AGUA CRUDA

22.08

0+000

Manifold

Succión Descarga Múltiple Impulsión

N. mín

N. med

N. máx

V. Aire 24.08C. Lagunas

0+454.1

1+058.2

0

Flujo a presión

6.5.2.2 Análisis para el final del período de diseño La verificación de la capacidad de las instalaciones para el final del período de diseño (2040), donde se tiene que bombear 3.2 m3/s, manteniendo las estructuras existentes (5 pozos de bombeo y tubería de impulsión de 1200 mm de diámetro), se requerirán 4 bombas operativas y una en stand by, cada bomba tendrá una capacidad de bombeo de 800 l/s y un TDH de 31.8 m; con este resultado se concluye que, para cubrir la demanda al final del período de diseño, será necesario únicamente ampliar la capacidad de las bombas previstas en la primera etapa de operación del sistema; la velocidad del agua en la línea de impulsión (con el caudal de 3.2 m3/s), estará alrededor de 2.83 m/s, lo que se considera hidráulicamente adecuada para este tipo de sistemas. El análisis hidráulico para el final del período de diseño, se presenta en el cuadro siguiente.










Nivel medio de succión 2.10


Carga estática media 20.78











6.5.2.3 Diseño para primera etapa El diseño hidráulico para primera etapa prevé la instalación de 5 bombas de igual capacidad, 4 en operación y una en stand by; al igual que lo previsto para el diseño emergente, a estructura de captación se unificará (profundización del fondo del pozo), con ello, todas las bombas se diseñan para un caudal de 550 l/s y TDH de 26.54 m, al igual que las ya instaladas en la etapa emergente; en estas circunstancias, el caudal máximo de bombeo es de 2200 l/s. El diseño para la primera etapa se presenta en el cuadro siguiente.










Succión: Diámetro interno de la tubería Di m 0.35

Caudal q m3/s 0.55


Descarga: Diámetro interno de la tubería Di m 0.50

Caudal q m3/s 0.55


Múltiple: Diámetro interno de la tubería Di m 1.20

Caudal q m3/s 2.20


Impulsión: Diámetro interno real Di m 1.20

Caudal q m3/s 2.20

Velocidad del flujo Vi m/s 1.95

Longitud Li m 454.10








Aplicando el diseño hidráulico a las condiciones existentes de instalación, se define la curva de operación del sistema (curva de resistencia) –gráfico siguiente-; ésta representa los requisitos de funcionamiento, o sea las características particulares exigidas para el funcionamiento del sistema.

Definida la curva del sistema, habrá de buscar una bomba que relacione el caudal bombeado con otros parámetros tales como: altura total de bombeo, altura de succión mínima necesaria, eficiencia mecánica y potencia mecánica absorbida, representadas en una bomba cuya familia de curvas (curvas de la bomba) se interrelacione con las curvas del sistema. La intersección entre las curvas de bombeo del equipo y del sistema, definen el punto de operación real, es decir el caudal realmente bombeado, la eficiencia del sistema y la potencia mecánica absorbida. Por lo tanto, la curva del equipo que mejor se adapte a la curva del sistema –en el punto de operación-, será la que ofrece mejor respuesta al sistema. Este análisis, considera que el caudal es uniforme y la descarga de bombeo se realiza en el punto más alto de la línea, por lo tanto, implica que en algunas horas del día sea necesario el bombeo de varias bombas simultáneamente, y en otras horas (noche), sea suficiente el bombeo de una sola bomba; obviamente, este bombeo exige otros requerimientos, los que debe cumplir también el tipo de bomba seleccionada; esta necesidad se presenta en el gráfico siguiente.

18.00

19.00

20.00

21.00

22.00

23.00

24.00

25.00

26.00

27.00

28.00

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500

PARAMETRO SIMBOLO UNIDAD Q mín










Caudal q m3/s 0.55



Caudal q m3/s 0.55



Caudal q m3/s 0.55



Caudal q m3/s 0.55




CÁLCULO DE LA ALTURA DINÁMICA TOTAL (Q mínimo)



Todas estas complejidades han sido estudiadas mediante un modelo de simulación cuyo resultado final se presenta en el Anexo 1, en el que se incluye además, los criterios de diseño, cálculos, criterios de preselección de bombas.

6.5.2.4 Diseño de la protección para la línea de Impulsión El análisis hidráulico determina que la línea de impulsión de agua cruda, abscisa 0+454.11, requiere ampliar la capacidad de venteo, y especialmente la protección anti-hock, por lo tanto, a fin de mejorar el grado de seguridad de la línea, se instalará una válvula de aire de 200 mm, 4F (expulsión de aire -tubería a presión-, inclusión y expulsión de gran cantidad de aire durante el vaciado y llenado, y, protección antiariete), Tipo 200RBXcb 1931.

6.5.3 Diseño del sistema de potabilización El sistema de potabilización del agua del sistema regional tendrá una capacidad de 3.2 m3/s; está compuesto por la planta existente rehabilitada, que de acuerdo al estudio de diagnóstico (ACSAM 2012) tiene una capacidad de potabilización de 800 l/s; y la planta nueva con capacidad para 2400 l/s, ésta última en módulos iguales con capacidad de producir 1200 l/s cada uno. La planta existente, con los trabajos de rehabilitación previstos en el Plan Emergente, seguirá funcionando hasta el final del período de diseño, el caudal de producción de la planta complementa la demanda requerida por el proyecto. Por lo tanto, forma parte directamente del sistema, sin análisis mayores; el diseño y cálculos de rehabilitación de la planta existente se presentan en el Anexo 2.2. Por lo tanto, el análisis tecnológico se realiza únicamente para los nuevos módulos a implementar, incluyendo la alimentación de agua cruda a la planta.

6.5.3.1 Calidad del agua cruda y línea de procesos La fuente de abastecimiento de la PTAP es el río Esmeraldas, la calidad de sus aguas está directamente influenciada por las características de su cuenca tributaria, las actividades antrópicas que se desarrollan en ésta; y por las condiciones climáticas. Los principales problemas de la calidad del agua cruda conocidos, tienen relación con sus características físicas, especialmente en los parámetros de turbiedad y color; así como su calidad microbiológica, a partir de sus indicadores como la concentración de coliformes termotolerantes y totales, estas últimas, debido a las descargas sanitarias de las poblaciones por las que atraviesa el río. Durante los períodos de precipitaciones en la cuenca alta, la calidad física de la fuente se deteriora alcanzando en éstos parámetros, niveles importantes (turbiedad hasta 1200 NTU); al mismo tiempo que en sus parámetros químicos y microbiológicos disminuyen, debido al efecto de dilución que ocurre al incrementarse el caudal en el río. Por otra parte, la importante actividad agrícola que se desarrolla en la cuenca baja del río Esmeraldas, torna necesaria la vigilancia de otras substancias orgánicas provenientes de fertilizantes y pesticidas, cuyo incremento en el tiempo en las aguas del río, podrían alcanzar una importancia sanitaria; sin embargo, a la fecha, éstos parámetros no son perceptibles, estableciéndose que para estas condiciones, el agua cruda es susceptible de tratamiento convencional.



Por otra parte, la caracterización y tratabilidad realizados durante el Estudio de Diagnóstico (ACSAM 2012); así como, los resultados de una nueva prueba de tratabilidad, realizada el 25 de enero del 2013, confirma parámetros hidráulicos considerados para este tipo de proceso, esto es la línea de tratamiento de ciclo completo, integrada por las etapas de coagulación química, floculación, sedimentación, filtración y desinfección, como la tecnología más adecuada a la calidad del agua cruda de la fuente. Las soluciones propuestas permitirán producir a futuro agua potable de calidad con amplio cumplimiento de la Norma Nacional de Potabilización del Agua NTE INEN 1108:2011.

6.5.3.2 Diseño de la tubería de ingreso de agua cruda La alimentación de la planta de agua potable se realiza desde las lagunas de presedimentación y reserva; dada la limitada carga disponible entre las lagunas y la planta de potabilización, y la necesidad de mantener el proceso operativo y de mantenimiento de las lagunas, se vuelve necesario que la tubería de alimentación hacia la planta, se coloque paralela a la tubería existente (que alimenta a la planta de 800 l/s), y se conecte desde el inicio con dicha tubería (ver Anexo 1.2). La tubería tiene un diámetro entre 900 y 1500 mm, es de acero e=7.9 mm; y, se desarrolla en una longitud de 840 m hasta la descarga en cámara de ingreso del parshall; a través de las interconexiones (DN 500 y 450 mm) conectados paralelas al ingreso a lagunas; la tubería tiene capacidad para transportar 2.4 m3/s, lo que cubre la capacidad de producción de la planta nueva.

6.5.3.3 Diseño de los procesos de potabilización A base de los registros de calidad del agua cruda, de la eficiencia del módulo existente; así como, de las pruebas de tratabilidad efectuadas, se define que la línea de tratamiento de Ciclo Completo; o, tradicionalmente conocida como “convencional”, es la más apropiada para los procesos de potabilización de la PTAP del Sistema Regional Esmeraldas. Adicionalmente, la línea de tratamiento armoniza con las actividades de operación del módulo existente, aprovecha las instalaciones existentes, y optimiza los costes de inversión inicial y de operación. El diseño del sistema de potabilización se presenta en detalle en el Anexo 2.2; la línea de procesos, se presenta en resumen, a continuación:

a. Mezcla rápida hidraúlica constituida por un cajón de llegada de la tubería que transporta el agua desde las lagunas de presedimentación y un canal de sección constante, con cambio brusco de pendiente, este sistema permite obtener de forma económica, fiable y óptima la dispersión del coagulante, en un tiempo apropiado a los requerimientos del mecanismo de coagulación por barrido; las dimensiones de esta unidad se calculan para el caudal total de 2.4 m3/s.

La mezcla rápida se logra a través de la pendiente pronunciada del canal y el cambio brusco a un tramo plano, en el que se obtiene el resalto hidráulico que permite dispersar de manera homogénea el coagulante –sulfato de aluminio- en la masa líquida.

b. Floculadores La fase de floculación tendrá un sistema de agitación que permite ajustar el gradiente de velocidades a las condiciones hidráulicas óptimas, de acuerdo a la calidad del agua cruda. Cada módulo dispondrá de tres líneas independientes de floculación;



cada línea está constituida por 4 compartimientos de floculadores mecánicos en serie. Esta configuración permite el escalonamiento gradual del gradiente de velocidades, para garantizar la eficiencia del proceso; por otra parte, se obtiene un tiempo efectivo de floculación entre 25 y 30 minutos. Las dos primeras cámaras de las líneas de floculación, están equipadas con agitadores tipo turbina de flujo axial (aspirante/impulsante), adecuados para los gradientes elevados; las cámaras tercera y cuarta, estarán dotadas con agitadores de paletas planas verticales paralelas al eje, adecuados para conseguir mayor uniformidad con los gradientes bajos. Ambos tipos de agitadores contaran con moto reductores y variadores de frecuencias que le permitirán variar de forma precisa, la velocidad de giro y consecuentemente el grado de agitación. Bajo este esquema, el sistema dispondrá de alta flexibilidad operacional, requerida para atender las variaciones de calidad del agua cruda.

c. Sedimentación: las unidades son del tipo de alta tasa, dotado de sistemas de placas planas paralelas e inclinadas, que permiten un flujo laminar y alta eficiencia de remoción. Cada módulo de potabilización, está constituido por una batería compuesta por diez unidades de sedimentación independientes que funcionan en paralelo; cada sedimentador tiene capacidad para procesar 120 l/s y cuenta con dos zonas de sedimentación separadas por un canal central.

En el diseño se priorizan cuatro aspectos básicos: (a) la distribución uniforme de agua floculada a cada sedimentador; (b) la distribución interna a cada unidad de sedimentación del afluente por debajo de las placas; (c) la recolección uniforme del agua decantada; y (d) la extracción eficiente de los lodos depositados de sus tolvas. El canal central tiene dos niveles: el inferior, que será el múltiple de distribución de agua floculada que funciona a presión; y, el superior, un canal de recolección del agua sedimentada, el cual funciona a lámina libre. Dispone de sistemas eficientes para distribución uniforme de caudal a las unidades dispuestas en paralelo; e internamente, en cada unidad por debajo de placas de plástico ABS. El área de sedimentación es definida a base de la velocidad crítica de remoción de partículas, obtenida a base de las pruebas de jarras, aplicando coagulante (sulfato de aluminio tipo A) y ayudante de floculación (polímero sintético); el sistema utilizará placas ABS (3 mm de espesor con separación entre si de 7.5 cm, en conjuntos de 7 a 10 placas). La recolección del agua decantada se realiza mediante 11 tubos de DN 150 mm, con orificios de 32 mm, perforados cada 170 mm, en cada zona de sedimentación, de manera que con la longitud total (54 m), resulta una tasa de recolección de 2,23 l/s/m (límite máximo de 2,50 L/s/m). La carga hidráulica sobre la clave de la tubería -orificios para la recolección- es de 3 cm. Para la recolección de lodos, en el fondo de cada tolva se diseña un múltiple recolector de lodos, una tubería (PVC-DN315 mm), con orificios -Do=25 mm- a ambos lados de la tubería, separados uniformemente 30 cm entre centros, formando 57 pares de orificios. La tubería de recolección descargará en un ducto de hormigón armado (sección 0,70m x 0,80m) exclusivo para las unidades de floculación y sedimentación que conduce sus efluentes de limpieza, al sistema de desagües general de la PTAP.



La limpieza de los sedimentadores consiste en el vaciando total, asistido por un lavado de la superficie del sistema de placas y, en las tolvas de recolección de lodos, mediante chorro de agua (de la red de servicios de la PTAP).

d. Filtración, consistirá en un sistema de filtros de capa dual de antracita y arena, y de propiedades hidráulicas que le permitirán el método de operación de tasas declinantes variables (FTDV), el mismo que garantiza una alta eficiencia de remoción, duración de las carreras de filtración y economía en el lavado.

Cada módulo de potabilización está compuesta por seis filtros, de manera de garantizar las condiciones óptimas mediante el método de operación FTDV. Los fondos falsos son de tipo Bloques Universales de polietileno de alta densidad, fabricados por la firma LEOPOLD, los cuales garantizan durante el lavado, una distribución de agua y aire de manera uniforme y con una mínima pérdida de carga hidráulica.

El sistema de lavado –debido a las limitaciones de carga hidráulica en el sistema de tratamiento-, consistirá en la aplicación de aire y agua en forma independiente; un sistema de tres bombas sumergibles instaladas al interior del tanque de agua filtrada, este último dimensionado para abastecer de agua durante el lavado de dos filtros, sin suspender el abastecimiento de agua al sistema de impulsión de agua tratada a la ciudad de Esmeraldas. Este procedimiento permite mayor control durante el proceso de filtración, y especialmente el control de caudal de lavado de filtros.

El origen de agua para el lavado de filtros, proviene de un sistema de bombeo instalado sumergido en el tanque de agua filtrada impulsando directamente agua a un sistema de distribución de lavado de filtros, obteniéndose menor altura en estas unidades que posibilita la descarga de los efluentes de lavado; así como, el vaciado de las mismas, a gravedad a la red de desagües de la PTAP.

e. Desinfección. Finalmente, el agua filtrada pasa a ser desinfectada mediante la adición de cloro gaseoso, que se realiza en una cámara de contacto provista de paredes deflectoras que permiten que se consiga un tiempo de retención adecuado. El volumen de esta cisterna o tanque de agua clara es suficiente para compensar las pérdidas de agua que se producen en la planta, que pueden llegar a ser de un 5%, debido al agua que se utiliza para el lavado de los filtros y para servicios generales, de tal manera que la conducción de agua tratada conduzca el mismo caudal de 3.2 m3/s hacia el tanque de carga.

f. Descarga de lavados: En la línea de residuos se muestran los flujos que se producen en los sedimentadores, a esta línea se envía también el agua de lavado ocasional de floculadores, cuya periodicidad será por lo menos anual; el agua de lavado de los filtros será conducida también a la línea de desechos. Finalmente, todo el efluente líquido transportado por la línea de desechos, se enviará a una quebrada cercana, aguas abajo del sitio de la planta, puesto que esta quebrada descarga en el río Esmeraldas. Para brindar flexibilidad y confiabilidad al sistema, varios de los procesos se realizarán en sub-módulos o unidades paralelas, cuyo número depende del tipo de proceso y de las dimensiones de los reactores. En el cuadro siguiente se presenta la división propuesta para los diferentes procesos, y el caudal correspondiente para un módulo de 1200 l/s.



División de los procesos para un módulo de 1200 l/s

Proceso Número de

Unidades

Caudal por

Unidad (l/s)

Mezcla rápida hidráulica 1 1200

Floculación mecánica 3 400

Sedimentación de alta tasa 10 120

Filtración arena-antracita 6 200

Cámara de contacto-desinfección 1 1200

Pozos de bombeo 4+1 240

Una vez analizadas las condiciones tecnológicas para el lavado de filtros, se concluye que el lavado mediante sistema presurizado es el más adecuado para el sistema de potabilización, por cuanto permite que esta actividad pueda realizarse sin ninguna interferencia con los procesos operacionales siguientes; por lo tanto se la adopta como parte del sistema de potabilización del proyecto regional. Los criterios de diseño, cálculos, y análisis se presenta en el Anexo 2.2 de este informe.

6.5.4 Diseño del sistema de bombeo de agua potable

6.5.4.1 Configuración de la estación de bombeo de agua potable La configuración definitiva del sistema de potabilización (un módulo de 0.8 m3/s y dos módulos de 1.2 m3/s cada uno) conlleva a la implementación de dos estaciones de bombeo de características similares en cuanto a caudal y altura, de tal manera de establecer un sistema de bombeo flexible para mantener similares condiciones de operación y funcionamiento del sistema; esto es mantener las condiciones Q-H –caudal/altura- idénticas en cada estación. Las bombas que se necesitan son bombas de gran altura de bombeo (carga estática 170.8 m), por lo que es necesario estandarizar el caudal unitario de bombeo, de tal manera que tanto las bombas de la estación rehabilitada como de la estación nueva operen en condiciones similares de caudal y altura total de bombeo, tanto para la primera etapa como para la segunda. Por otra parte, la vida útil de los equipos de bombeo (para este tipo de bombas, con funcionamiento permanente, se estima una vida útil de 10 años), conlleva a homogenizar las estaciones de bombeo, de tal manera de obtener una modulación integral del sistema de bombeo; estas consideraciones conllevan a estandarizar los caudales de demanda (2400 l/s y 3200 l/s). Para lograr la estandarización del caudal de bombeo, la producción de agua potable (un módulo de 800 l/s y dos módulos de 1200 l/s) es canalizada hacia dos unidades de bombeo, de tal manera de que cada una de ellas bombeen un caudal uniforme de 1600 l/s; lo que se logra mediante la interconexión del módulo central (1200 l/s), del cual se reparten 800 l/s al módulo rehabilitado y 400 l/s al módulo nuevo. Para regularizar la presión de servicio, se unifican las cotas de las bombas, tanto de la estación nueva como de la estación existente; esta unificación conlleva a mantener la succión positiva, para ello, las bombas de la estación existente, deben ubicarse en un nivel inferior al existente; de esta manera, las dos estaciones de bombeo trabajarán bajo el



mismo régimen hidráulico de caudal y presión. Con estas explicaciones, se establece la modulación de bombeo, por lo que, cada bomba se diseña para un caudal de 400 l/s y la TDH de 180.48 m, hasta el final del período de diseño; una TDH de 177.51 m hasta el fin de la primera etapa; y, una TDH de 174.52 m al inicio de operaciones del sistema de bombeo (año 2013). Las características de bombeo, se presentan en el figura siguiente.

6.5.4.2 Análisis de las condiciones de instalación Definidas la configuración y características de bombeo, se realiza el análisis de las condiciones y estructuras donde se instalarán las bombas, especialmente en lo que tiene que ver con los niveles de succión, volumen del cárcamo y altura de succión, (ver Anexo 3). Los procesos hidráulicos de potabilización definen los niveles de agua disponibles para el bombeo (en el cárcamo, módulo de 800 l/s y, en la cámara de contacto de cloro, módulo de 1200 l/s); para mantener la succión positiva (criterio asumido para mejorar las condiciones de funcionamiento de las bombas) dentro de un margen permanente, al nivel disponible (14.228 m) se aplica una altura de seguridad, a fin de que la altura de succión se mantenga siempre positiva; en este análisis, se define la cota 13.5 msnm como nivel máximo de agua en el pozo de bombeo, a fin de que las bombas funcionen con succión positiva. Al realizar la correlación entre la geometría del pozo de bombeo y el régimen hidráulico característico de las bombas, se determina al altura de agua requerida por cada ciclo de bombeo; por otra parte, el análisis de las condiciones de las instalaciones de la succión determina la sumergencia mínima requerida por el sistema. Estas dos alturas de agua (por ciclo de bombeo y por sumergencia) definen la cota de ubicación del eje de las bombas, lo que garantiza la profundidad o altura de agua (nivel

CARACTERÍSTICAS PARTICULARES DEL SISTEMA

10.67

11.00

9.00

15.45

14.25

10.00

13.00

Manifold

185.00

Succión

Descarga

Múltiple

Impulsión

180.60



mínimo de agua) para que las bombas trabajen sin riesgo de cavitación. La definición del eje de las bombas se presenta en detalle en el Anexo 3.1 de este informe, y el resumen del análisis indicado, se presenta en el cuadro siguiente.

Definición de la cota del eje de las bombas

CAMARA DE BOMBEO UNIDAD 2040

Condiciones de diseño

Caudal de operación l/s 1600.00

Número de bombas identicas en servicio N 4.00

Tiempo entre arranques (ciclo de bombeo) min 7.50

Capacidad de bombeo (1 bomba) m3/s 0.40

Niveles de agua

Nivel máximo de agua msnm 13.50

Altura neta de agua m 1.22

Nivel mínimo de agua m 12.28

Sumergencia m 1.56

Cota del eje de la bomba msnm 10.72

Altura del eje de la bomba al fondo 1 m 1.67

Cota del fondo del cárcamo msnm 9.05 Bajo las condiciones de instalación de las bombas, se realiza el análisis de la altura de succión, a fin de asegurar que los equipos a colocarse se sujeten estrictamente a las necesidades del sitio y condiciones de instalación; aplicando las ecuaciones para instalación en cámara seca, nivel mínimo de agua en el pozo, para sumergencia mínima, etc., el NPSH disponible en el sitio es amplio, sin embargo, los equipos a instalar deberán mantener un NPSH requerido menor a 8 m, a fin de asegurar que no se presentará cavitación. El cálculo detallado se presenta en el Anexo 3.2 de este informe, y el resumen del análisis indicado, se presenta a continuación.

Parámetros Simb. u. 2040

Datos de cálculo

Qmáx l/s 1600.0

Nivel mínimo de agua en el pozo Nmin msnm 13.50

Cota del eje de la bomba Cb msnm 10.67

N° u 4

Suave

Q m3/s 0.4

Sumergencia

Velocidad de entrada del agua v m/s 2.04

Número de Froude Fr 0.92

Sumergencia mínima Sm m 1.56

Altura de succión disponible NPSHdisp.

Nivel de succión disponible NPSHd m 12.63

Límite práctico de succión ** NPSHd m 7.6

Condiciones de operación No Cavita

Caudal máximo Total

Caudal en cada bomba

Arranque de las bombas

N° bombas funcionando



6.5.4.3 Diseño de la estación de bombeo Para el diseño de los equipos de bombeo, se parte del criterio que, el sistema –de bombeo- se encuentra íntimamente ligado a la línea de impulsión y condiciones de descarga del bombeo, por tanto, el análisis y diseño del sistema, considera, los requisitos de implantación de la estación, las tuberías y accesorios, partes y piezas requeridas desde el pozo de succión, los acoples de las bombas y manifold, y, la tubería de impulsión y sus accesorios; este proceso implica diseñar cada una de las partes y verificar las condiciones de funcionamiento, y con ello definir los requerimientos del conjunto. Los procesos de cálculo se presentan a detalle en el Anexo 3 de este informe; los criterios y resumen del diseño de cada una de las partes, se indican a continuación:

El dimensionamiento de cada una de las partes y piezas, se realiza para el final del período de diseño (2040); por lo tanto, las instalaciones, las secciones y dimensionamiento de las partes y piezas de todo el sistema (dentro de la estación y la impulsión), son diseñadas para cubrir las demandas para el año horizonte de proyecto, al que corresponde el caudal máximo de diseño, por lo tanto se consideran permanentes; por otra parte, la implementación de los equipos (bombas-motores, etc.) debe cubrir la demanda hasta finales de la primera etapa (año 2024); bajo estas condiciones, se busca un equilibrio operacional de las partes diseñadas, tanto para el caudal total del proyecto y para las condiciones de operación iniciales e intermedias.

E sistema reutiliza íntegramente la tubería de impulsión, la cual permite la descarga de bombeo directamente a la atmósfera (tanque de carga).

El sistema se diseña para el caudal máximo futuro, y se comprueba para los caudales de los períodos intermedio e inicial de operación, esto es para.

Caudal máximo para el final del período de diseño 3200 l/s Caudal máximo para fin de primera etapa (año 2025) 2400 l/s Caudal máximo para el inicio de operaciones 1200 l/s Caudal mínimo de operación (una bomba) 400 l/s

El sistema está configurado con dos estaciones de bombeo de características y geometría similares, en cada estación, para el final del período de diseño (año 2040) se mantendrán 4 bombas operativas y 1 bomba en stand by (cada una para Qb=400 l/s y una TDH similar, para condición de bombeo).

Durante la primera etapa, en cada estación se mantendrán 3 bombas operativas y una en stand by. Bajo estas consideraciones, los tiempos netos de operación variarán progresivamente de acuerdo al crecimiento de la demanda, durante las horas de gran demanda podrán funcionar las 6 bombas simultáneamente, y en las horas de menor demanda (noche) la mínima cantidad de bombas.

Para evitar el riesgo de cavitación por presión de succión, el eje de las bombas se ubica bajo el nivel mínimo de agua en el pozo de succión y asegura mantener la succión positiva (ventajas operacionales).

Los pozos de bombeo (pozo húmedo) están diseñados para el caudal de diseño de la bomba; el tiempo de retención en los pozos es de 4 minutos (recomendado <5 minutos).

El diseño del diámetro de la succión está orientado a minimizar las pérdidas de energía y aprovechar al máximo la velocidad de succión permitida a fin de reducir los problemas de cavitación.



De acuerdo a la disponibilidad de espacio (geometría de la estación) y los requerimientos para reparación y limpieza, se determina la longitud, diámetro, tipo y características de los accesorios (codos, te, ye, válvula de retención, reducción, válvula de aislamiento, etc.). A los accesorios utilizados se les aplica el factor K de la pieza determinada (requiere únicamente que el flujo sea turbulento, independiente del diámetro, velocidad y naturaleza del fluido) (Azevedo Netto, Vol I, pág. 217).

La descarga se realiza en el tanque de carga (cota 185 msnm), sobre la campana del rebose (descarga libre), y por condiciones de diseño el eje de las bombas se mantiene bajo el nivel mínimo de agua, la succión es positiva, estas condiciones determina que la carga estática máxima y mínima sean de 172.74 y 171.50m, respectivamente.

Las consideraciones anteriores, y al análisis de pérdidas por fricción y menores (por accesorios) de los componentes de la estación (descarga, múltiple y línea de impulsión), determinan la altura total de bombeo.

Los materiales de las tuberías y accesorios en los tramos de succión, descarga, múltiple y línea de impulsión, son de acero; para estos materiales se toma C=130.

Todas estas complejidades han sido estudiadas mediante un modelo de simulación cuyo resultado final se presenta en el Anexo 3 de este informe; el análisis se realiza para cada período de diseño (inicio, primera etapa y horizonte de diseño), los resultados de cálculo y los parámetros principales, se presentan en el cuadro siguiente. El análisis determina que, el sistema de bombeo mantiene un equilibrio armónico dentro de los rangos de operación, las bombas trabajarán adecuadamente con tolerancias entre ±10% en cuanto a caudal y TDH, por otra parte, las velocidades en la línea de impulsión se encuentra dentro del rango (1>v (m/s)<3) de trabajo adecuado que permiten mantener dentro de valore normales la sobrepresión por golpe de ariete.

2013 2025 2040

Líquido a bombear: A. Potable A. Potable A. Potable

Temperatura media del agua °C 23 23 23

Contenido de sólidos % 0 0 0

Instalación Paralelo Paralelo Paralelo

Bombas funcionando N° 3 6 8

Caudal total m3/s 1.20 2.40 3.20

Caudal nominal por bomba l/s 0.400 0.400 0.400

Piezométrica inicial m 187.40 190.39 193.36

Piezométrica final m 185.62 185.62 185.62

Carga estática mínima m 171.50 171.50 171.50

Carga estática máxima m 172.74 172.74 172.74

Carga máxima TDH m 174.52 177.51 180.48

Pérdidas de carga total m 1.78 4.77 7.74

Temperatura del ambiente °C 26.00 26.00 26.00

Altura sobre el nivel del mar msnm 14.25 14.25 14.25

Longitud de la impulsión m 847.70 847.70 847.70

Material del tubo Acero Acero Acero

Diámetro de la tubería mm 1200 1200.00 1200.00

Velocidad para Q total m/s 1.06 2.12 2.83

Potencia total consumida kw-h 2779.25 5653.69 7664.48

Parámetros uAGUA POTABLE

DISEÑO DE LA ESTACIÓN DE BOMBEO DE AGUA POTABLE



6.5.4.4 Diseño de los equipos de bombeo Identificadas las necesidades, características y condiciones de bombeo (instalaciones, geometría, materiales, diámetros, etc.) para el caudal del horizonte de proyecto, se realiza la corrida para determinar los requerimientos y funcionamiento hidráulico más ajustadas a la demanda de primera etapa de operación, y con ello definir el tipo de equipos que se adaptarían a las necesidades operacionales e hidráulicas requeridas. El diseño hidráulico del sistema, que funcionará has final de la primera etapa de los Diseños Definitivos, se presenta a continuación.

PARAMETRO SIMBOLO UNIDAD Año 2025



Cota del eje de las bombas Cb msnm 10.67



Cota mínima descarga Cmd msnm 185.00











Longitud Li m 847.70


Características y requerimientos



DISEÑO SISTEMA DE BOMBEO DE AGUA POTABLE

6.5.4.5 Selección de los equipos Para la selección de los equipos electromecánicos se toma en cuenta las características propias de bombeo –caudal, altura dinámica TDH y eficiencia de los equipos) y todos los parámetros de selección (cuadro anterior) que involucran los costos y condiciones de operación tales como, diámetro de las tuberías, volumen y tiempo de bombeo, la operación (paralelo), el tipo de agua, y las variaciones de nivel en la succión y la descarga; estas consideraciones determina la curva del sistema –curva de resistencia- (representa la cantidad de energía que hay que suministrar para salvar la altura estática y las pérdidas de energía en la estación de bombeo con diferentes caudales), la que se representa en el gráfico siguiente.

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180

181

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

ZmínimaZmáxima



Para las condiciones indicadas, y con la aplicación de los software de diseño de los diferentes proveedores; se realizan las corridas respectivas y se establecen los productos que mejor se acoplan a las condiciones locales; por lo tanto, para cumplir adecuadamente el servicio y para las características propias de las instalaciones del sistema, el sistema se enmarcará dentro de las siguientes características:

Dos estaciones de bombeo, líquido a bombear, agua potable,

En cada estación se instalarán 4 bombas, 3 bombas operativas y una en stand by,

Cada bomba tendrá una capacidad de bombeo de 400 l/s y un TDH= 177.5 m

Punto de operación óptimo, dentro de un rango de bombeo en términos de caudal y altura dinámica de ±10% (puntos extremos de operación)

Eficiencia de operación > al 80%

Potencia requerida del motor

NPSH requerido < 8 m

En estas condiciones, los equipos que se ajustan a dichos requerimientos, y sus respectivos contactos, se indican a continuación:

Marca Procedencia Representante Ubicación e-mail

Vanessa Escalante Ecuador ´+593999849681 ´+59322262154 [email protected]

Alejandro Gil Houston, Texas ´+17138034434

Marcelo Alterio Colombia ´+5710931427

Antonio Galván Alemania ´+496233862267 [email protected]

Frank Heibich Alemania ´+4934548265132 ´+4934548264686 [email protected]

Segio Marcel Ecuador `+59322040761 `+593998912434 [email protected]

Fernando de la Maza Chile [email protected]

Teléfonos

FLOW SERVE USA

KSB Alemania

PENTAIR USA

6.5.4.6 Espesor de la chapa de acero Los accesorios, partes y piezas de la estación de bombeo y línea de impulsión, a más de la presión interna debido a las condiciones de servicio, se encuentran influenciadas por una serie de factores y la combinación de cargas, en este caso específico, el diseño del espesor de la pared de las tuberías considera la presión normal de operación, la sobrepresión y subpresión y los factores de seguridad normalizados de acuerdo al material de la tubería. El objeto del diseño de la chapa de las piezas y accesorios del sistema, es el de asegurar que el material pueda por si solo absorber las fuerzas estáticas y dinámicas que se prevé se presentarán en el sistema. El cálculo del espesor de la tubería se presenta en el Anexo 3.4 de este informe, para el análisis se rige por la normativa de la AWWA que prevé el diseño del espesor de la pared del tubo para las presiones normales positivas y sobrepresiones, y el mínimo espesor requerido para la protección contra la presión manométrica negativa –subpresiones- a fin de reducir los riesgos por colapso; para lo cual se considera las siguientes características: la especificación del material de la tubería de acuerdo a ASTM A 53, Grado B; el límite elástico del acero, la máxima presión de operación normal de cada tramo, la presión por ariete, la presión estática, la combinación de la presión de operación y la presión por ariete, la presión atmosférica, la presión de vapor, y, los coeficientes de eficiencia de soldadura recomendado para tuberías de agua potable (ANSI B 31.1). En resumen, el diseño conlleva la definición de la máxima presión entre la presión estática + ariete y la presión de colapso (falla de la tubería), a la cual se le adiciona 1 mm para prevención de la corrosión, el factor de tolerancia para el material (norma ASTM A 53) y la



corrección por eficiencia de soldadura (ANSI B 31.1); este espesor debe ser contrastado a los estándares de producción, y sujetos a la recomendación sobre el mínimo espesor 6.35 mm (0.25 pulgadas) previsto por la normativa para agua potable (ANSI B36.10). Bajo estos criterios, se determina que el espesor mínimo para las instalaciones en la estación de bombeo es de 20 mm.

6.5.4.7 Transiente Hidráulico En virtud de que la línea de impulsión existente es aprovechada íntegramente en el nuevo sistema regional, se tiene énfasis especial en el análisis de las singularidades hidráulicas, a fin de mantener los valores de sobrepresión por golpe de ariete, dentro de los parámetros normales y la línea pueda soportar satisfactoriamente la incidencia de las singularidades hidráulicas esperadas dentro de los procesos operacionales normales. Para la valoración de flujos no permanentes o flujos transitorios en la tubería de impulsión de agua potable, se utiliza el software de diseño Bentley Hammer V8i, el mismo que permite la valoración dinámica e integran de las líneas de transmisión de fluidos. Mediante este análisis se trata de identificar las condiciones críticas de operación de la línea de impulsión, y con ello, establecer las medidas de seguridad más adecuadas para salvaguardar la integridad de la infraestructura y los equipos de la estación de bombeo. El detalle de este análisis se presenta en el Anexo 3.5 de este informe; la modelación establece tres escenarios –que se describen a continuación- considerados los más incidentes en la seguridad del sistema, se prevén otros incidentes operacionales, pero su incidencia no es significativa.

1. El primer escenario, considera el arranque secuencial (cada 5 minutos) de las bombas del sistema (refleja las características de puesta en marcha y operacionales que tendrá el sistema); para este escenario, no se prevén elementos de protección, la sobrepresión que se produce es similar a la presión máxima de operación normal, además no presenta ningún efecto debido a que mantiene la descarga libre en el tanque de carga.

2. El escenario de apagado secuencial de las bombas, de igual manera, este escenario

prevé que la inercia de la bomba-motor son los únicos elementos de protección; en este caso, la simulación determina que los apagados secuenciales en tiempos cortos conlleva a la presencia de sobrepresiones mayores a 225 m y subpresiones menores a 1.5 m, por tanto es recomendable que el intervalo de apagado sea mayor a 1 minuto, con lo que se garantiza la propagación libre del golpe de ariete; además, se recomienda que el apagado sea de una en una, ya que un apagado simultáneo de dos o más bombas genera sobrepresiones mayores a 250 mca.

3. Escenario de apagado súbito de las bombas; efecto imprevisto que puede producirse por falla del suministro de energía, esta situación se la considera la condición más critica de funcionamiento del sistema; el análisis de este efecto se realiza considerando el fallo sin ningún elemento de protección y modelando válvulas de alivio de presión.

a. El apagado súbito sin elementos de protección presenta sobrepresiones hasta de 300 m y el tiempo de retorno del ariete máximo es de 3 segundos; luego de e segundos después de apagado el sistema, la sobrepresión alcanza 250 m, siendo este el intervalo máximo para la apertura de válvulas de seguridad.



b. El apagado súbito con elementos de protección; para este caso se modularon dos

válvulas de alivio de presión, una de 250 mm, programada para que se abra automáticamente (mando hidráulico y piloto solenoide) cada vez que la presión supere los 250 m, produciendo simultáneamente una descarga de 400 l/s; y, una válvula de 600 mm, que se abrirá automáticamente (hidráulica con solenoide) a la par de la primera, una vez que la presión supere los 275 m, esta válvula tiene una capacidad de descarga de 2800 l/s. La descarga del ariete se realizará directamente a las unidades de la planta potabilizadora.

Este análisis determina que los efectos de sobrepresión en la línea de impulsión e instalaciones de la estación de bombeo, no son fuertemente significativos, sin embargo, deben ser controlados; por otro lado, los efectos de subpresión requieren atención mediante elementos comunes. Este análisis establece las siguientes conclusiones:

El análisis de transitorios determina que el sistema controlado mediante uso de válvulas de alivio de presión accionadas automáticamente (mando hidráulico y piloto solenoide) disminuyen significativamente los peligros de daños al sistema.

Para condiciones operacionales menores, las sobrepresiones no son significativas, sin embargo, es necesario controlar las singularidades hidráulicas mediante válvulas de aire.

La presencia de presiones negativas –subpresión-, debe ser controlados mediante válvulas de aire tipo antishock –antiariete- ubicadas convenientemente a lo largo de la línea de impulsión.

Por lo tanto, para proteger el sistema bombeo-impulsión de los efectos del golpe de ariete, se instalará una estación de alivio de presión, conformada por:

1 Válvula de alivio de presión, tipo globo, de pistón, de control automático mediante mando hidráulico y piloto solenoide, programada para abrirse con presiones mayores a 250 mca, DN 250 mm y capacidad de descarga de 400 l/s, y

1 Válvula de alivio de presión, tipo globo, de pistón, de control automático mediante mando hidráulico y piloto solenoide, programada para abrirse con presiones mayores a 275 mca, DN 600 mm y capacidad de descarga de 2800l/s.

6.5.4.8 Válvulas de aire De acuerdo a lo indicado en el Anexo 3.5 de este informe, el diseño de la estación de bombeo implica el análisis integrado de la línea de impulsión, pues cualquier efecto o singularidad que se presente en la línea de impulsión, incide directamente en el sistema de bombeo. El apagado accidental del sistema (por suspensiones en el abastecimiento de energía eléctrica), genera sobrepresión y consecuentemente subpresiones, aunque no se espera valores altos de subpresión, es necesario que los mismos sean controlados, a fin de evitar casos extremos que en un momento determinado podrían conducir a que la tubería colapse. En caso de falla de suministro de energía, las válvulas de aire tanto en la estación de bombeo como en la línea de impulsión, tienen como función principal la protección de los componentes mecánicos de las bombas (giro inverso) y la estructura misma de la tubería de



impulsión; por lo tanto, éstas válvulas serán tipo anti-shock y anti-vacío constante –contra golpe de ariete en todo momento-, además permitirá la expulsión de aire bajo presión, el ingreso o salida de aire en grandes cantidades, durante el vaciado o llenado de la tubería, respectivamente. Por lo indicado, para protección de las bombas y la línea de impulsión, se colocará válvulas de aire que mantengan las características siguientes:

En cada bomba: 1 Válvula de aire, modo anti-shock constante, DN 100 mm, Tipo 100 RBXb 2531, B.

En la línea de impulsión: 3 Válvulas de aire, modo anti-shock constante, DN 200, Tipo 200 RBXb 2531, B; se instalará una válvula en los siguientes punto: 0+237, 0+517 y 0+670.

Para su dimensionamiento, se consideraron los siguientes criterios:

Las funciones de admisión-expulsión de aire se dimensionan para el mayor de los siguientes caudales:

Caudal de llenado de la línea (capacidad de expulsión de aire) Caudal crítico (máximo) de vaciado de la línea, correspondiente al evento de rotura accidental de la línea de conducción.

Para las funciones de admisión /expulsión de grandes cantidades de aire, las válvulas son diseñadas para:

Permitir el ingreso de cantidades significativas de aire durante el vaciado de la línea (por efectos e falla de energía) y, Permitir la máxima expulsión de aire durante el llenado de la línea luego de una suspensión del servicio.

6.5.5 Diseño de las instalaciones en el tanque de carga El tanque de carga existente (tipo superficial, circular con cúpula, volumen útil de 2000 m3) con pequeños ajustes se integra al nuevo sistema regional de agua potable Esmeraldas.

6.5.5.1 Aspectos operacionales en el tanque de carga El tanque de carga cumple dos funciones básicas: dar una presión adecuada a las líneas de conducción que alimentan a los tanques de reserva; y, regular el funcionamiento de las bombas de agua potable.

Debido a que la totalidad del agua bombeada llega a este tanque, esta unidad se convierte en el regulador de bombeo, para ello, el sensor ultrasónico de nivel mediante el sistema Scada establecerá las condiciones de encendido-apagado de las bombas de agua potable, el cálculo hidráulico parte de la consideración que el nivel mínimo de agua (debe ser mantenido permanentemente) se encuentra a un metro sobre el fondo del tanque (cota 182.6msnm), mientras que el nivel máximo está en la cota 185 msnm, estos límites de nivel de agua determinan el número de



bombas en operación (mayor número de bombas en nivel mínimo y menor número de bombas en nivel máximo).

Para mantener la presión en todas las conducciones de agua potable, el cálculo hidráulico considera como carga permanente el mismo nivel mínimo ya establecido; para asegurar que la presión se mantiene en las conducciones principales y ramales de abastecimiento a tanques, y con el propósito de evitar flujos preferenciales hacia las reservas ubicadas en las cota bajas, en cada tanque se colocan válvulas de regulación con doble función -altitud y sostenedoras-.

6.5.5.2 Mejoras de las instalaciones del tanque de carga Dadas las funciones que cumple el tanque, no tiene ninguna incidencia la capacidad del mismo, sin embargo, si tiene importancia el tiempo de residencia del agua dentro del tanque, el análisis determina que para caudal máximo al final del período de diseño (3200 l/s), el tiempo de retención es de 10 minutos, mientras que para caudal al final de la primera etapa (2400 l/s), se tiene un tiempo de 13 minutos; estos tiempos de retención aseguran que se pueden mantener los niveles máximo y mínimo de agua, para los procesos y funciones establecidas. Las instalaciones de entrada (sobre el nivel máximo de agua) y salida (cajón de fondo) existentes, se mantienen, y además se aprovecha los orificios y pasa-muros de las tuberías de salida. Para definir los ajustes a las instalaciones, se realizan los cálculos del sistema de tuberías (rebose, entrada, salida, vaciado y limpieza); diseño del by pass (para mantener la alimentación a las conducciones, en caso de que se presenten casos fortuitos o de reparación general del tanque/salidas), y el diseño de los macromedidores de caudal, tanto para la conducción a Esmeraldas-Balnearios como para la conducción a Rocafuerte; los cálculos se presentan en el Anexo 4 de este informe, y el detalle de los ajustes recomendados para el tanque de carga, se presentan ene los planos respectivos. Las instalaciones previstas requieren un mayor espacio físico, lo que conlleva a construir cámaras par los by pass y para las unidades de medición de caudal; además de otras obras civiles como: nuevo cerramiento y mejoras en los patios de operación y jardineras; y camino de acceso para el desarrollo de las actividades operacionales; estos aspectos constituyen los ajustes a esta unidad del sistema regional.

6.5.6 Diseño de las conducciones de agua potable

6.5.6.1 Configuración del sistema de conducciones De acuerdo a la priorización de alternativas (Diseños de Factibilidad) recomendado por la EAPA San Mateo, prevé que el sistema regional está conformado por dos conducciones principales independientes, el esquema de las líneas, se presenta a continuación. Conducción unificada Tanque de Carga a Esmeraldas y Balnearios, y, Conducción de agua potable Tanque de Carga a Norte, hasta Rocafuerte; en los dos casos, se incluyen las transmisiones hacia las reservas (como ramales secundarios).



La configuración de las conducciones de agua potable, se la establece en función de las características topológicas existentes entre el tanque de carga y los tanques de reserva, la cota ubicación de las reservas y sus respectivas zonas de servicio.

Conducción Tanque de Carga – Esmeraldas/Balnearios



La demanda para cada una de las conducciones y sus respectivos períodos de diseño, se presentan en el cuadro siguiente; éste considera la demanda prevista para abastecer a la ciudad y poblaciones circundantes, los cuales serán conectados por varios ramales de tuberías de aducción que conectan desde la línea principal a los reservorios; el diseño prevé el abastecimiento a futuro.

2013 2025 2040

TC a ESM/Balnearios 1780 2232 2748

TC a Rocafuerte 128 174 200

Total conducciones 1909 2405 2948

ConducciónQMD l/s

El caudal de diseño, con el que se define la sección de cada uno de los tramos de las conducciones, corresponde al máximo diario más un 3%. Para evitar flujos preferenciales en la conducción, al inicio de la derivación a Esmeraldas y la derivación a Balnearios, se instalarán sendas cámaras de regulación de caudal, éstas cámaras están equipadas con válvulas modulantes a fin de calibrar el paso del piloto en función de los caudales máximos demandados en Esmeraldas o en Balnearios; bajo el mismo principio –evitar flujos preferenciales-, se coloca una cámara reguladora de caudal en la derivación a Aire Libre. El trazado de las conducciones se realiza en la mayor parte, llevando las tuberías a la vera de los caminos existentes, lo cual tiene la ventaja de facilitar el acceso para construcción y para mantenimiento. Durante los recorridos por el trazado de las conducciones, no se evidencian problemas geológicos de magnitud, debiendo eso sí, tomarse las debidas precauciones para evitar el desmoronamiento de las zanjas durante el proceso constructivo, y la reposición de las condiciones originales del terreno por donde pasan las zanjas. No existen riesgos de inundaciones o sismos que pongan en peligro la estabilidad de las tuberías, pero en puntos específicos se recomienda efectuar obras de protección para evitar la socavación o desmoronamiento de taludes.

6.5.6.2 Diseño hidráulico Para el diseño hidráulico se considera la fórmula de Hazen-Williams, apropiada para flujo de agua en régimen turbulento: Donde: Hfi: Pérdidas de carga por fricción en la línea (m) Ki: Factor de mayoración de la longitud real de la línea de impulsión para considerar el efecto de

las pérdidas menores en accesorios. L: Longitud de la línea de impulsión (m) C: Coeficiente de pérdidas de carga, dependiente del material de la tubería. Di: Diámetro real interno de la tubería (m).

Los valores de los coeficientes a ser aplicados en el proyecto son:

Factor de mayoración de longitud Ki=1.00 Coeficiente de fricción:

Para tubos de PVC C=120 Para tubos de HD y acero C=120

87.4851.1

851.1

*

**65.10*

DiC

QLKiHfi



Las pérdidas localizadas debido a los accesorios de las instalaciones se calcularon con la ecuación de Darcy-Weisback, aplicando los coeficientes tabulados para cada accesorio; la expresión matemática de esta ecuación es: Donde: hf: Pérdida de carga en un accesorio (m) Ks: Sumatoria de los coeficientes de pérdida de carga en accesorios V: Velocidad del flujo (m/s) g: Aceleración de la gravedad (9.81 m/s2)

El coeficiente de pérdidas de la ecuación de Darcy-Weisback K, es independiente del diámetro, velocidad y naturaleza del fluido (requiere únicamente que el flujo sea turbulento), Azevedo Netto, Vol I, pág. 217. Las pérdidas de carga totales en cada ramal de la línea de succión se determinan considerando la sumatoria de los coeficientes de pérdidas de todos los accesorios existentes en cada ramal. Para el efecto, se consideran los coeficientes correspondientes a cada uno de ellos, cuyos valores constan en varios manuales de hidráulica. Otras criterios aplicados en el diseño hidráulico, se indican a continuación:

El diseño hidráulico se realiza para estado estable, mediante la utilización del software Epanet 2e, el análisis hidráulico se realiza para tuberías a presión, y flujo por gravedad. Una vez determinadas características de análisis en régimen estático o permanente, mediante el Modelo Aquis se verifican el funcionamiento para en régimen dinámico.

El cálculo hidráulico toma como demanda base la demanda futura de las zonas y sectores de servicio y se comprueba para las condiciones iniciales de demanda.

La tubería principal de conducción parte del tanque de carga (cota de fondo 180.6 msnm), se considera una carga inicial de 2.0 m. Las conducciones principales alimentan a sendos tanques de reserva mediante ramales secundarios.

En la nueva ruta de las conducciones y cálculo hidráulico, se mantiene fija la cota de: túneles existentes, interconexión de las conducciones secundarias, cruce de ríos y quebradas, y tanques de reserva (nuevos o existentes).

Dadas las condiciones sismológicas y geotécnicas de toda la zona de la provincia Esmeraldas (suelos altamente expansivos y proclives a deslizamientos -en presencia de humedad-, fuertes pendientes y morfología muy variable), se establece que el material de los tubos desde 400 mm en adelante debe ser de acero, bajo la norma de fabricación ASTM A 53; mientras que para diámetros menores, la tubería será de PVC, norma de fabricación AWWA C 900.

La longitud de los tramos de tubería, ubicación de elementos especiales, pasos de ríos y quebradas, etc., se basan en valores obtenidos de los planos de las rutas y trazado de las líneas (levantamiento topográfico).

La presión de la descarga en los tanques de reserva se fija en 10 m. La velocidad máxima en los tramos de las conducciones debe ser menor a 3.0 m/s.

Las válvulas de aire se diseñan para la condición extrema y se homogeniza para

g

VKshf

*2*

2



todos los puntos de requerimiento de inclusión/expulsión de aire y los puntos de presión permanente; dada la incidencia de depresiones prolongadas, las válvulas de aire tendrán además la función anti-shock, para absolver presiones negativas en caso de rotura súbita de la tubería..

Las válvulas de purga se calculan para apertura con vaciados controlados. Una vez definidos los datos característicos de las líneas (longitud, cotas, puntos de demanda, rutas, puntos característicos, etc., se realiza una corrida base, para el caudal total a final del período de diseño, cuyos resultados son analizados y verificados los criterios hidráulicos principales. A los resultados de la corrida base se realizan los ajustes de diámetro, especialmente para lograr presiones de llegada a los tanques, ajuste de velocidad de los tramos y pérdida de carga unitaria; este proceso se realiza varias veces, hasta obtener un equilibrio hidráulico en toda la línea.

Finalmente se realiza una corrida de verificación, esto es para definir los parámetros hidráulicos en diferentes condiciones de caudal demandado en cada punto de descarga y así comprobar las presiones de llegada y velocidades de los tramos; si se encuentran valores inferiores a lo establecido, se vuelven a ajustar los valores de los diámetros de los tramos, hasta obtener características hidráulicas adecuadas, tanto para inicio del periodo como para el final, de tal manera de asegurar especialmente que, los diámetros seleccionados satisfacen la presión mínima aceptada. Los cálculos, análisis y procesos de diseño, se presenta en el Anexo 5.1 de este informe; el resumen de las líneas de conducción de agua potable diseñadas en este anteproyecto determina que la longitud total de conducciones es de 122,6 km, la longitud de la línea Tanque de carga a Esmeraldas /balnearios es de 70,74 km y la línea Tanque de Carga a Rocafuerte es de 51,86 km; el descriptivo por diámetros y presión, se presentan en el cuadro siguiente.

Características de las conducciones del Sistema Regional de Agua Potable Esmeraldas

DN (mm) Long. (m) Esp. (mm) Long. Total (m) DN (mm) Long. (m) Pres (Mpa) Long. Total (m)

2772 19.1 18000 existente 18000

700 22.0 23925 1.25 23925

340 24.0 315 2615 1.25 2615

960 25.4 200 4707 1.25 4707

668 22.0 200 340 1.25 340

560 20.0 160 254 existente 254

2938 19.1 1238 existente 1238

788 17.5 484 1.25 484

1761 15.9 92 existente 92

4612 14.3 207 1.25 207

1460 12.7 Total tubería de PVC 51862

3384 11.9

1679 12.7 Total Conducción TC- Rocafuerte 51862

3047 11.9

7936 11.1

600 6834 9.5 6834

500 824 9.5 824

5157 9.5

16751 9.5

Total tubería de acero 63171

DN (mm) Long. (m) Pres (Mpa) Long. Total (m)

315 4160 1.25 4160

250 963 existente 963

964 1.25 964

346 existente 346

540 1.25 540

595 existente 595

Total tubería de PVC 7568

Total Conducción TC- Esm/Balnearios 70739

900

800

400

TANQUE DE CARGA - ESM/BALNEARIOS TANQUE DE CARGA - ROCAFUERTE

TUBERIA DE PVC

110

355

110

50

TUBERIA DE ACERO TUBERIA DE PVC

160

4772

6715

9456

12662

21908

1500

1200



6.5.6.3 Chapa de acero y cordón de soldadura E diseño del espesor de la pared de las tuberías considera la presión normal de operación, la sobrepresión y subpresión generadas por efectos del golpe de ariete y los factores de seguridad normalizados de acuerdo al material de la tubería. El análisis se rige por la normativa de la AWWA que prevé el diseño del espesor de la pared del tubo para las presiones normales positivas y sobrepresiones, y el mínimo espesor requerido para la protección contra la presión manométrica negativa –subpresiones- a fin de reducir los riesgos por colapso; para lo cual se considera las siguientes características:

la especificación del material de la tubería de acuerdo a ASTM A 53, Grado B;

el límite elástico del acero,

la máxima presión de operación normal de cada tramo, la presión por ariete, la presión estática,

la combinación de la presión de operación y la presión por ariete, la presión atmosférica, la presión de vapor, y,

los coeficientes de eficiencia de soldadura recomendado para tuberías de agua potable (ANSI B 31.1).

La definición del espesor de la tubería de las conducciones, parte de los mismos criterios expuestos en 6.5.4.6, y el siguiente proceso:

el cálculo se realiza para cada uno de los puntos de la progresiva;

se realiza un primer cálculo para definir el espesor de la chapa, considerando las presiones de servicio y estática;

con el espesor definido para las condiciones anteriores, se calcula la sobrepresión generada por el ariete hidráulico (ver Anexo 5.2), este valor se incorpora a la tabla de cálculo;

se realiza una nueva corrida bajo las condiciones de carga combinada (presión normal + sobrepresión por ariete;

el espesor así calculado, es mayorado por el factor de tolerancia para el material (norma ASTM A 53) y la corrección por eficiencia de soldadura (ANSI B 31.1);

el espesor de diseño queda definido por la presión dominante, esto es el calculado para la máxima presión entre la carga combinada y la presión de colapso (falla de la tubería); al valor del espesor resultante, se le adiciona 1 mm para prevención de la corrosión;

el espesor de diseño se contrasta con los espesores estándar de producción de tuberías (norma ASTM e ISO), y se adopta el espesor normalizado que más se aproxima al calculado.

De acuerdo a la normativa para agua potable (ANSI B36.10), el espesor debe ser mayor a 6.35 mm (0.25 pulgadas).

Finalmente se estandarizan los tramos con espesores similares, lo que representa los rangos de presión que soportará la tubería para las condiciones máximas esperadas.



La longitud de las tuberías de acero, para cada diámetro y espesor, considera el porcentaje necesario para fabricación de piezas y accesorios y reposiciones (mantenimiento).

El cordón de soldadura para cada diámetro y espesor del tubo, incluye: el desarrollo de la suelda en todo el perímetro del tubo, con el número de pasadas normalizadas, el sandblasting interno y externo, el recubrimiento interno con epoxico 500 um grado alimenticio, el revestimiento externo con 500 um de epoxico; tintas penetrantes, rayos X; materiales, maquinaria y equipo para todo el proceso de pega y montaje de tramos contiguos.

Los cálculos, análisis y procesos de diseño, se presenta en el Anexo 5.3 de este informe, en el que se incluye además, los criterios de diseño adoptados. El esquema del diseño mecánico de las líneas de conducción en acero, se indica en la Ilustración adjunta.

6.5.6.4 Revestimiento y recubrimiento de la tubería de acero El diseño de la protección de la tubería depende si la degradación es permanente o no, y tiene que ver con la resistencia a la penetración y absorción del agua, las propiedades de aislamiento eléctrico, la resistencia a los ácidos orgánicos, la alcalinidad y acción bacteriana del suelo. La efectividad de la protección depende de las características y facilidades de aplicación la adherencia, la compatibilidad del uso de la protección catódica y un costo razonable. Los requerimientos de recubrimiento (externo) están orientados para la protección y control de la corrosión, varía con las condiciones ambientales; mientras que el revestimiento (interno) debe ser juzgado por el mantenimiento de la superficie lisa y sin ningún efecto toxicológico. En todo caso, los requerimientos para recubrimiento externo y revestimiento interno son diferentes, cada caso es considerado separadamente, con el criterio de anticiparse a corrosión severa; en este sentido, se establecen las funciones y características previstas para las tuberías para el proyecto.

Recubrimiento La corrosión potencial en tuberías de acero es difícil de juzgar por la variedad de ambientes encontrados, sin embargo, para asegurar su durabilidad de las tuberías del proyecto, se selecciona el recubrimiento con pintura epoxica, y un espesor mínimo de 250 micras, este obedece a la capacidad de resistir a los factores externos más críticos, tanto para las instalaciones enterradas (alta resistencia a los esfuerzos y cargas externas, aislamiento eléctrico, la presencia de flujos de agua, resistencia a la abrasión y al impacto), como para las instalaciones aéreas (resistente a la exposición de rayos ultravioleta y a impactos, y, a las variaciones de temperatura).

Revestimiento La función del revestimiento es el de prevenir la corrosión interna y mantener la superficie lisa a fin de mejorar la capacidad de flujo; por lo tanto, el revestimiento seleccionado para las tuberías del proyecto deben ser de esmalte epoxico grado alimenticio (norma NSF 61), con un espesor de 500 micras; por cuanto es un excelente inhibidor de corrosión y prevé una superficie lisa, e inclusive, crea un aislamiento eléctrico y tiene alta resistencia al daño físico.





6.5.6.5 Análisis del transiente hidráulico El objetivo del análisis de transitorios, es verificar el comportamiento y respuesta de la línea de conducción de agua potable hacia los distintos centros de reserva del sistema regional de agua potable Esmeraldas (incluyen todas las localidades y Balnearios servidos por el proyecto), frente a las operaciones normales y de rutina tales como: cierres y apertura de válvulas, vaciado y llenado de tuberías, o hechos inesperados y/o imprevistos, como son: roturas de tuberías y operaciones inadecuadas de los componentes del sistema. Basándonos en este análisis, se tomarán los correctivos necesarios para que el sistema responda de manera adecuada y eficiente a estos fenómenos o hechos, a costos económicos razonables, protegiendo tanto la infraestructura existente como la que se construirá en el proyecto. Para el análisis de los transitorios se utilizó como herramienta, el programa “HAMMER” de la casa Bentley, que permite analizar transitorios en sistemas de distribución de agua y conductos a presión. Este programa resuelve las ecuaciones diferenciales que gobiernan el régimen no permanente causado por los transitorios en las tuberías a presión, mediante el método denominado de “Las Características” que es una solución numérica del sistema, mediante la cual se realiza una “discretización” del sistema. Conocidas las condiciones iniciales y condiciones de contorno se procede al cálculo de la carga y caudal en cada punto de interés del sistema. Con la finalidad de determinar la condición más desfavorable y el comportamiento del sistema ante estos eventos se analizan los siguientes escenarios:

a. Primer escenario: Régimen permanente del sistema de distribución

Es el escenario base sobre el que se ejecutarán las perturbaciones causantes de los transitorios. En este escenario, el perfil de la línea de conducción, la línea envolvente de presiones máximas, la línea de gradiente hidráulico y la línea envolvente de presiones mínimas registradas, -en el caso del régimen permanente- coinciden en una sola línea (ver Anexo 5.7). Para mantener esta condición es necesario mantener control sobre caudales y presiones a la llegada de las reservas y control de flujo en los puntos de bifurcación de la línea de conducción hacia las poblaciones de Balnearios, Esmeraldas y Aire Libre.

b. Segundo escenario: Cierre brusco simultáneo en cuatro tanques En este escenario, se simula un cierre brusco de las válvulas que alimentan a los tanques de: Tonchigue, B. Pastor, Petroecuador y Chone. Los resultados que se obtienen muestran que no se presentan problemas en la línea de conducción, ya que las envolventes de presiones tanto máxima como mínima son menores que las presiones de trabajo de diseño de la tubería y tampoco se alcanzan la presión de colapso cuando se producen presiones negativas.

c. Tercer escenario: Rotura de la tubería. Este escenario considera la rotura de la tubería en un punto cercano a los tanques de Atacames y Tonsupa. El modelo determina que la presión cae por efectos de la rotura y se producen presiones negativas, principalmente en los puntos elevados del perfil de la conducción.



Para contrarrestar la caída de presión las válvulas de aire se activan permitiendo la entrada de aire al sistema, el caudal máximo descargado estaría en el orden de los 500 l/s, considerando una rotura del 40 a 50% de la sección de la tubería, la rotura causa un descenso en la presión de 40 mca. Se puede observar que el efecto de la rotura no es significativo en la línea de conducción que va hacia Chone. En conclusión:

La configuración, materiales y características de sus componentes, responden adecuadamente a las solicitaciones hidráulicas del sistema.

Debe respetarse estrictamente los espesores de la chapa de acero en cada tramo de las conducciones; de igual manera, las válvulas de aire deben ser ubicadas –tanto en dimensiones, cantidad y características- en los sitios previstos, a fin de obtener el trabajo hidráulico dentro de los rangos de diseño.

El control operacional de las válvulas de regulación, tanto de las cámaras derivadoras como de las de altitud, debe ser permanente, a fin de evitar desajustes en el seteo de control.

6.5.6.6 Válvulas de aire y de purga Las válvulas de aire y de purga en las conducciones están dimensionadas como elementos de seguridad del sistema, por lo que tanto su diseño como implementación se sujetan a estrictas condiciones operacionales, a fin de asegurar el funcionamiento hidráulico de las líneas de conducción, y también para garantizar la vida útil de las instalaciones, los criterios y procesos de diseño se aplican tanto para tuberías de acero como para tuberías de PVC.

a.- Válvulas de aire Como ya se ha dicho en otros apartados de este proyecto el dimensionamiento de los equipos de entrada y salida de aire se realiza independientemente, para garantizar el correcto funcionamiento de los mismos. Para el diseño de válvulas de aire se utiliza el modelo dinámico, mediante el cual se determina el uso de válvulas combinadas (admisión y expulsión de grandes cantidades de aire; y, alivio de ariete para condiciones de sobrepresión y subpresión, las que están ubicadas en puntos estratégicos de la línea. Para su dimensionamiento, se consideraron los siguientes criterios:

Una expulsión de aire de elevado caudal, durante el llenado de la conducción.

Una expulsión controlada de pequeñas cantidades de aire, que son evacuadas cuando la línea está bajo presión –operación normal-.

Una entrada de aire (función antagónica de las anteriores) durante las fases de vaciado de la conducción, para evitar el colapsamiento de la misma o el deterioro de las juntas por la depresión que se crea en su interior; para este caso se considera el vaciado controlado de la línea (para operación normal de limpieza); y en casos



extremos, por fallas de la línea, con sección máxima de falla de 50% de la sección del tramo en análisis.

En caso de vaciado del tanque de carga o paradas repentinas de las bombas, a fin de reducir o limitar los efectos del ariete; para ello, se prevé la inclusión de aire cuando se produce la separación de columna de líquido y oscilaciones del líquido, simultáneamente expulsión de aire cuando la columna de líquido separado vuelve a unirse –generación de altas presiones-.

Las ecuaciones de cálculo para las funciones de: a) expulsión de aire con el tubo a presión, b) admisión y expulsión de grandes cantidades de aire, son las mismas tanto para válvulas combinadas comunes, como para las válvulas antisurge, ya que estas funciones siguen el mismo principio dinámico; la diferencia radica en el diseño y funcionamiento específico para disminuir o atenuar los efectos del ariete en sus dos modalidades (sobrepresión y subpresión), funciones que únicamente cumplen las válvulas diseñadas específicamente para dichas condiciones de funcionamiento. Experimentalmente se sabe que el aire disuelto en una tubería a presión está entre el 5% y el 2% del caudal circulante por la misma, y que el caudal máximo de purga de la tubería a presión está dado por la velocidad sónica 200 m/s. El caudal de aire requerido en el momento del vaciado de la tubería, es el mismo caudal que es evacuado por la tubería, por lo que en primer lugar en cada sitio de desagüe se determina la capacidad de desague de la tubería entre los puntos altos anterior y posterior que producen el mayor desnivel al sitio de desague; este criterio se basa en la relación directa con el desnivel y la sección de apertura, cuando se trata de purgas controladas; para casos de purgas no controladas –accidentales- debido a roturas de tubería, se calcula como máximo para el 50% de la sección del tubo. Para el llenado de las tuberías, el caudal de aire a incorporar corresponde al caudal generado por el fluido circulando por la tubería, con una velocidad máxima de 0,5 m/s. El análisis para alivio del golpe de ariete -protección antishock-, considera dos aspectos;

la cantidad de aire a ser descargado para reducir los efectos de la sobrepresión generada por el ariete; y

para el análisis de las condiciones de vacío por efectos de subpresiones, se determina la cantidad de aire a introducir para compensar la presión de colapso del tubo (material, espesor, diámetro y factor de seguridad).

Los criterios indicados y la aplicación de las ecuaciones de cálculo, para las conducciones del sistema regional Esmeraldas, se presentan en el Anexo 5.4. La recomendación técnica sobre el tipo de válvulas se basa en las características de las presiones de servicio, estáticas, sobrepresiones por ariete y presión de colapso, por lo tanto, las válvulas cumplirán estrictamente a los siguientes requerimientos:

Cuerpo y carcaza: Hierro Dúctil, Asientos y sellos: EPDM, Flotadores: Polietileno de alta densidad en (HDPE), Tornillos y arandelas: acero inoxidable. Conexiones estándar: Bridada ANSI 150 (19 bar) Conexiones específicas: Bridada ANSI 300 (25 bar)



Debe realizar las cuatro funciones en un solo cuerpo:

Venteo en el llenado de la tubería (separación de columna)

Protección automática contra sobre presiones (golpes de ariete)

Venteo de aire en tubería a presión (eliminación de bolsones de aire)

Protección contra el creado de vacío al drenar las tuberías (descaraga controlada y roturas accidentales)

b.- Desagües Para asegurar el normal funcionamiento de la red, es necesario disponer de cámaras y válvulas de desagües en los puntos bajos, con las finalidades de limpieza de sedimentos y vaciado total de la tubería, en caso de reparación o mantenimiento de la instalación. La ubicación de válvulas de desagüe depende de las zonas de depresión entre dos puntos altos, el tiempo mínimo de evacuación (30 minutos); se establece como limitante que el área de la purga no sobrepase del 25% del área de la línea principal, por otra parte, se han previsto válvulas de purga en sitios donde sea posible la descarga en cuerpos receptores que se encuentren cercanos a las líneas; bajo estos criterios se han diseñado las válvulas de purga. En el Anexo 5.5, se presentan los cálculos y dimensionamiento de válvulas de purga de las líneas de conducción de agua potable; dado que las válvulas de purga se encuentran bajo presión, la instalaciones serán con válvulas anulares, a fin de que las operaciones de apertura y cierre sean de fácil manipuleo. Tanto las válvulas de aire como las de purga se instalarán en sendas cámaras de hormigón, y con respectivos elementos de control y seguridad, las mismas que deben ser operadas únicamente por personal asignado para tal función.

6.5.6.7 Anclajes en tuberías de acero La necesidad de bloques de anclaje y bloques de empuje para los puntos angulares, depende del tipo de junta de la tubería; en las tuberías de acero, el uso de las juntas soldadas la convierte en un sistema rígido. Ésta rigidez proporciona una ventaja considerable cuando se requieren largos vanos, y en la contención de los codos en suelos de baja capacidad de carga. Las uniones soldadas son capaces de resistir golpes causados por el cierre de válvulas o por cambios en la dirección de una tubería; las uniones soldadas permiten transmitir dichos empujes en una distancia suficiente, la fuerza de fricción es absorbida por la superficie externa a través del material de relleno contra el tubo. En kla tubería soldada, la soldadura es suficientemente fuerte como para transmitir la fuerza de una sección de tubería a la siguiente. De acuerdo a lo indicado en el Manual AWWA M 11, toda tubería soldada enterrada en zanja no necesitan de bloques de anclaje, excepto en los extremos de pendiente fuerte (mayores a 70°) –al inicio y pie de la pendiente- y en las discontinuidades, donde la tubería ha sido cortada para acoplarse a válvulas o accesorios. Por otra parte, las instalaciones aéreas, son aseguradas mediante sujetadores o abrazaderas, a fin de resistir los cambios de temperatura cuando la tubería está vacía.



Bajo estos principios, el diseño de anclajes se realiza únicamente para los tramos donde la tubería es instalada con pendientes mayores a 70°; y, en las estaciones de bombeo de agua potable, en las además se diseñan los elementos de sujeción, para absorber las fuerzas de empuje, debido a que las tuberías se encuentran descubiertas. Los macizos diseñados serán de una sola pieza, éstos se componen de dos partes, a) una pieza de fijación que abraza al accesorio de la tubería y transmite los desequilibrios hacia b) un macizo estabilizador. El diseño implica el análisis de las de las fuerzas hidrostáticas (desestabilizadoras) en concordancia con las fuerzas estabilizadoras (empuje del terreno y la fuerza de rozamiento); cuando las fuerzas desestabilizadoras (fuerzas hidrostáticas) son mucho mayores a las fuerzas estabilizadoras, se diseñan anclajes de hormigón, El principio general de diseño, aplicado tanto a los casos de las tuberías de acero como para las conducciones de PVC, incluye:

Cálculo de las fuerzas desestabilizadoras,

Empuje debido a la presión hidráulica en los cambios de dirección, en otros accesorios, y en reducciones (cada uno tiene formulas de cálculo diferentes)

La fuerza debida a la velocidad del agua, se considera despreciable para presiones inferiores a 150 mca o velocidades menores a 4 m/seg. Cuando la presión de trabajo es muy baja, se considerado como máxima posible la presión estática incluida los fenómenos transitorios.

Cálculo de las fuerzas estabilizadoras

Empuje del terreno; fuerza de rozamiento, movilizadas por el peso propio y el peso de las tierras.

Se comprueban la relación entre las fuerzas estabilizantes (suma del empuje del terreno y de la fuerza de rozamiento) y la fuerza desestabilizante (empuje hidráulico); esta relación debe ser menor o igual al coeficiente de seguridad. Se dimensionan las medidas y volumen de hormigón sea para macizos de fijación o macizo estabilizador; este procesos se realiza mediante aproximaciones, a fin de ajustar el dimensionamiento a las condiciones y facilidades existentes en cada caso específico. En el Anexo 10.6 se presentan los cálculos de los macizos tanto para la línea de conducción como para los sujetadores de tuberías en las estaciones de bombeo en general.

6.5.6.8 Particularidades de las conducciones de PVC Para las conducciones de PVC, una vez definidos los diámetros mediante el cálculo de la capacidad hidráulica, se realiza el análisis y verificación del grado de seguridad y confiabilidad de la línea para diferentes condiciones operacionales, especialmente el fenómeno del golpe de ariete, clase en las tuberías de PVC (norma AWWA C 900); tanto el cálculo de las válvulas de aire, así como las de purga, siguen el mismo procedimiento indicado en el numeral 6.5.6.5.



El análisis de anclajes sigue el mismo procedimiento indicado en el numeral 6.5.6.6.

6.5.7 Diseño de los centros de reserva

6.5.7.1 Conformación de las reservas El sistema de distribución del Sistema Regional de Agua Potable Esmeraldas está conformado por 19 redes de distribución con sus respectivos centros de reserva; esta configuración se la estructura a base de los siguientes criterios: El criterio de centros de reserva obedece a los siguientes criterios:

satisfacer la demanda horaria de cada zona de servicio (compensar las variaciones en el consumo durante el día),

mantener una reserva de agua para el combate de incendios,

mantener una reserva para atender casos de emergencia por accidentes, reparaciones o deficiencias en el abastecimiento a tanques; y,

mantener la presión adecuada a la red de distribución. Desde el punto de vista hidráulico, tanto para primera etapa –hasta el año 2025- como para la segunda, se mantiene la geometría y forma de los tanques existentes, esto es circulares superficiales y volumen de acuerdo a la estandarización de estructuras de los tanques. Los tanques son tipo IEOS, con el propósito de evitar la diversificación de formas y tamaños de las unidades, y para el aprovechamiento de la capacidad de las estructuras existentes. La modulación prevé la demanda para segunda etapa, por lo tanto, en los centros de reserva se prevén los espacios e instalaciones para segunda etapa. Para las nuevas zonas de servicio, los tanques se ubican a 20 m sobre la cota estática más alta de la red, esto es a 20 m sobre la cota de servicio. El volumen de reserva se determina según lo recomendado por las Normas del Ex-IEOS, que expresa que el volumen total de almacenamiento es igual a la suma de los volúmenes de regulación, emergencia, y el volumen para incendios, bajo los siguientes criterios:

Volumen de regulación: igual al 25% del volumen consumido en un día, considerando la demanda media diaria al final del período de diseño.

Volumen de protección contra incendios= Vi = 100 P; en donde: P = población en miles de habitantes Vi = volumen para protección de incendios en m

3.

Volumen de emergencia: igual al 25% del volumen de regulación.

6.5.7.2 Modulación de las reservas El cálculo del volumen para cada una de las reservas aplica los criterios indicados anteriormente, cuyo detalle se presenta en el Anexo 6.1; de allí se obtienen los siguientes volúmenes y modulación que se indican en el cuadro siguiente.



Volumen de reservas del Sistema Regional de Agua Potable Esmeraldas

Al año

2040Estándar

1ra Etapa

2012-2024

2da Etapa

2025-20402012-2024 2025-2040

Chone 3623 3500 2500 1000 0 1x1000 0

Betania 2359 2500 2500 0 0 0 0

Santa Cruz 1947 2000 2500 0 0 0 0

Guacharaca 3986 4000 1000 2000 1000 1x2000 1x1000

Aire Libre 5435 5500 3600 1000 1000 1x1000 1x1000

15 de Marzo 5122 5500 2500 1500 1500 1x1500 1x1500

San Rafael 3251 3500 2000 0 1500 0 1x1500

Winchele 4221 4500 0 4500 0 1x2000+1x2500 0

San Rafael (Nuevo) 4611 5000 0 2500 2500 1x2500 1x2500

Buen Pastor 725 750 300 0 500 0 1x500

Buen Pastor (Nuevo) 1311 1500 0 1500 0 1x1500 0

Tonsupa 4612 4500 0 2500 2000 1x2500 1x2000

Atacames 4045 4000 2500 0 1500 0 1x1500

Súa 1560 1500 1000 0 500 0 1x500

Tonchigue + Same 2346 2500 1000 0 1500 0 1x1500

San Mateo 546 500 100 500 0 1x500 0

Tachina 1213 1500 300 1000 0 1x1000 0

Piedras 200 200 30 300 0 1x300 0

Camarones 313 300 100 300 0 1x300 0

Total 51424 53250 21930 18600 13500 13 10

En Camarones se cambia de sitio el tanque.

Centros de Reserva

Volumen necesario

(m3)ModulaciónCap.

Existente

(m3)

Vol requerido

(m3)

De este cuadro se concluye que: El volumen total para el proyecto –al final de la segunda etapa, año 2040-, alcanza a 53250 m3, mientras que el volumen en 19 tanques existentes es de 21930 m3, incluyendo los tanques que se encuentran en construcción (2012); sin embargo, la demanda para primera etapa es de 40530 m3, por lo que para cubrir la demanda, es necesaria la implementación de 13500 m3, lo que implica la construcción de 13 nuevos tanques, dejando para segunda etapa la construcción de 10 nuevas unidades. Esta modulación integra los tanques Chone y Aire Libre que se encuentran en construcción, por lo que este análisis lo considera como existentes; por otra parte, no se consideran los tanques existentes de Tonsupa y Camarones, el primero debido a que presenta fallas estructurales por lo que debe ser remplazado, mientras que el segundo, no tiene capacidad ni cota para atender la cobertura requerida, por lo que debe ser reubicado y ampliada su capacidad. Además, se explica que debido a la falta de espacio físico para la implementación de nuevos tanques de reserva para la red Santa Cruz, fue necesario reducir el área de servicio de esta red, y adicionar a las redes colindantes (Chone, Betania y Aire Libre); obviamente la población y caudales demandados, se modifican en cada red involucrada. Los asentamientos sobre la cota de servicio y/o sin servicio, tales como, las Tolitas, Víctor Estupiñan, Buen Pastor y San Rafael, en el primer caso, y amplias zonas adyacentes a las vías principales, tal el caso de Winchele, la vía Tachina-San Mateo, la zona de Buen pastor, etc., en el segundo, serán abastecidas desde un centro de reserva propio.



6.5.7.3 Equipamiento y control En todos los centros de reserva, se realiza el diseño de las tuberías e interconexiones manteniendo la estandarización, esto es, la misma configuración hidráulica para el sistema de tuberías; obviamente, el sistema de tuberías se diseña para las condiciones específicas de demanda de cada centro, de tal manera que el centro opere adecuadamente para los caudales requeridos.

Entrada: la tubería que llega desde la conducción principal alimenta proporcionalmente a cada tanque del centro de reserva –en función de la capacidad de almacenamiento-. Existe una interconexión de by pass, que conecta la entrada al tanque con la tubería de salida, en caso de emergencia da la posibilidad de conectar directamente la tubería de conducción a la red, para el caso en que el tanque se encuentre fuera de servicio o en mantenimiento a fin de abastecer directamente a la red –sin pasar por el tanque-. Además, cada tanque está equipado con una válvula reguladora, en condiciones normales ésta trabajará únicamente con la función de altitud (control de nivel de los tanques) y en otras con doble función, altitud y sostenedora de presión, para evitar flujos preferenciales (especialmente en los centros de reserva de cota baja); la válvula reguladora emite las señales requeridas al centro de control operacional. El diseño de las tuberías de los centros de reserva, se encuentra en el Anexo 6.2, y el diseño de las válvulas reguladoras, en el Anexo 6.4.

Salida: la tubería de alimentación a la red de distribución es calculada para cubrir la demanda de su respectiva red, en ésta se coloca un medidor electromagnético con registrador totalizador (ver cálculo en el Anexo 6.3) y transmisión al centro de control operacional Se ha diseñado con un cuarto de válvulas exterior, que comunica entre dos tanques contiguos, en donde se alojarán las válvulas que controlarán el ingreso, la salida o la purga para limpieza de los tanques y además para el medidor de caudal. Se aclara que en todos los centros de reserva se realiza el ajuste de las instalaciones, lo que conlleva a que todas las tuberías y accesorios, a excepción de los pasamuro de los tanques (para no debilitar la estructura del tanque) deben ser cambiados (debido a que sus dimensiones y diámetros no cumplen los requerimientos hidráulicos para su funcionamiento adecuado, y, la mayor parte de accesorios están en franco deterioro físico). Por otra parte, se prevé el mejoramiento estético en todos los centros de reserva, cuyos trabajos incluyen:

reparaciones menores (filtraciones, revestimientos, etc.),

pintura interior y exterior en todos los tanques;

adecuación de jardineras y patios de operación,

mejoramiento y/o readecuación de cerramientos existentes,

iluminación y seguridad,

casetas de control y de vigilancia,

comunicaciones y operación; aspectos que se encuentran cuantificados y presupuestados en la tabla de cantidades del proyecto. El equipamiento y sistema de control de cada tanque, se indica en el cuadro siguiente.



6.5.8 Red de distribución El Sistema Regional de Agua Potable Esmeraldas tiene una cobertura muy amplia, que incluye la ciudad de Esmeraldas, todos los barios del sur ubicados alrededor de la Refinería, los poblados y asentamientos ubicados a lo largo de las vías que van a los balnearios del sur y del norte, y los centros urbanos de Tonsupa, Atacames, Sua, Ame y Tonchigue por el sur y a San Mateo, Tachina, Piedras, Camarones por el norte.

6.5.8.1 Configuración de las redes de distribución Los criterios y conceptualización que definen las características y estructuración de las redes de distribución, incluyen:

La delimitación física de las áreas de servicio corresponde en primer lugar a la

DN DN (mm)

Total 3500 0.204 500 144.44 41.16 400 250

Existente 2500 0.146 250 144.44 41.16 10 250 400

1ra Etapa 1000 0.058 150 144.44 41.16 6 150 350

Betania Existente 2500 0.127 400 120.23 65.37 8 200 355 200

Santa Cruz Existente 2500 0.102 400 90.00 95.6 8 200 315 200

Total 3000 0.227 400 150.89 34.71 400 300

Existente 1000 0.057 300 150.89 34.71 6 150 400

1ra Etapa 2000 0.114 250 150.89 34.71 10 250 450

Total 4600 0.318 400 89.71 95.89 500 300

Existente 1800 0.208 250 89.71 95.89 10 250 500

Existente 1800 250 89.71 95.89 10 250 500

1ra Etapa 1000 0.058 150 89.71 95.89 6 150 350

Total 4000 0.276 400 100.57 85.03 450 300

Existente 2500 0.125 250 100.57 85.03 10 250 400

1ra Etapa 1500 0.075 150 100.57 85.03 6 150 400

San Rafael Existente 2000 0.160 400 80.46 105.14 10 250 400 250

Total 4500 0.219 400 163.00 22.6 450 250

1ra Etapa 2000 0.098 300 163.00 22.6 8 200 450

1ra Etapa 2500 0.122 300 163.00 22.6 10 250 4500

1ra Etapa 2500 0.233 133.00 52.6 8 200 400 250

1ra Etapa 2500 0.116 300 133.00 52.6 8 200 350

Buen Pastor Existente 300 0.026 110 76.35 109.25 4 100 200 100

Buen Pastor (N) 1ra Etapa 1500 0.049 315 148.50 37.1 6 150 315 150

Total 4500 315 87.00 98.6 450 300

1ra Etapa 2500 0.243 315 87.00 98.6 6 150 400

1ra Etapa 2000 0.135 315 87.00 98.6 6 150 400

2da 2000 87.00 98.6

Atacames Existente 2500 0.209 315 74.65 110.95 6 150 400 250

2da 1500 0.13 74.65 110.95

Súa Existente 1000 0.060 160 62.61 122.99 4 100 315 150

2da 500 0.04 62.61 122.99

Tonchigue + Same Existente 1000 0.106 400 72.70 112.9 4 100 315 200

2da 1500 0.04 00

Total 1300 0.059 160 52.15 133.45 315 150

Existente 300 0.012 100 52.15 133.45 4 100 200

1ra Etapa 1000 0.039 100 52.15 133.45 4 100 300

Total 330 0.006 63 36.30 149.3 0 110 75

Existente 30 0.001 63 36.30 149.3 4 100 110

1ra Etapa 300 0.009 63 36.30 149.3 4 100 110

Camarones 1ra Etapa 300 0.011 110 88.00 97.6 4 100 160 75

Total 600 0.022 160 52.12 133.48 160 100

Existente 100 0.00 100 52.12 133.48 4 100 150

1ra Etapa 500 0.02 150 52.12 133.48 6 150 200

* Al año 2040

San Rafael (N)

Tonsupa

Tachina

Piedras

San Mateo

Chone

Guacharaca

Aire Libre

15 de Marzo

Winchele

DN

Sal.

DN Med.

(mm)

Vol.

(m3)

QMD*

(m3/s)RESERVA Estado

Válvula de altitudDN Entr.

(mm)

Cota+

(msnm)

P. Estát.

(mca)



capacidad de alimentación de los centros de reserva, por lo que en la gran mayoría de las redes, los límites de servicio mantiene la configuración de red existente.

Para las zonas que se encuentran sobre los tanques de reserva, se han creado nuevos centros de reserva a fin de ampliar la cota de servicio.

La cobertura de servicio de cada red incluye el perímetro urbano, las calles con toda su infraestructura vial, las áreas de desarrollo futuro ubicada dentro de la cota de servicio; para el diseño de las futuras redes de distribución dentro del área no planificada, el caudal requerido se lo incorpora como carga de demanda, de esta manera, se asegura el abastecimiento de toda la zona a lo largo del período de diseño.

Se ubican los posibles puntos de mayor demanda (hospitales, centros escolares e institucionales, comercios, y otras demandas), y se establecen las demandas de gran consumo, a fin de que las redes no se vean afectadas por la concentración de la demanda ubicada.

Desde el punto de vista de funcionamiento hidráulico se configuran redes cerradas o mallas, se aprovechan los diámetros de las tuberías existentes siempre y cuando éstas contribuyan a la mejor distribución de presiones y caudales en la zona, velocidades menores y una mayor flexibilidad en la operación y mantenimiento del sistema.

En las zonas de baja densidad se han previsto redes abiertas (por razones físicas), con posibilidad de incorporar a futuro tuberías para el cierre de las mallas (con la incorporación de nuevas zonas de servicio).

Dentro de una misma zona de servicio, cuando existen grandes desniveles altimétricos, se ha subdividido la red en varias zonas de presión, de tal manera que en cada zona se dé cumplimiento a las exigencias de presión mínima y máxima, permitiendo que en los puntos bajos las presiones no sean exageradamente altas y en los puntos altos no sean muy bajas.

En cada una de las redes se establecen sectores de servicio, los cuales son alimentados desde la red secundaria por dos puntos específicos, este criterio permite el aprovechamiento óptimo del recurso agua, favorece las labores de operación y mantenimiento, agiliza el control efectivo de las pérdidas de agua, y, define las zonas de presión.

Eliminar totalmente el abastecimiento directo de las conducciones principales, a redes de distribución; toda red por más pequeña o privada que sea debe ser abastecida a través de un tanque de reserva.

El manejo privado, por concesión, operadora turística, etc., únicamente podrá ser autorizado por la entidad a cargo del servicio y su demanda será cuantificada a través de macromedidores.

6.5.8.2 Diseño hidráulico de las redes de distribución Los principales aspectos considerados en el diseño de las redes, se indican a continuación. La modelación de las redes se ha realizado con el software WATERGEMS V8i, como datos de partida se requiere un esquema de ubicación de los tanques de reserva, cotas de los



mismos así como de los nudos ya sean estos de demanda o simplemente de paso, diámetros de las tuberías y longitudes de las mismas. Todos los datos de partida arriba indicados son obtenidos de los planos del sistema, la distribución poblacional, densidad de uso del suelo, demandas por sectores y zonas de servicio, recorridos de campo, ubicación de grandes consumidores; se ha respetado las longitudes y cotas del levantamiento topográfico; además con el criterio de aprovechar al máximo las tuberías existentes, se incorporan al diseño de las redes nuevas, los diámetros de las tuberías existentes y las longitud de las mismas, obtenidas de la medición en plano. El criterio de diseño aplicado incluye:

Definir los sectores de servicio de acuerdo a cotas homogéneas, esto es para zonas altas con un abastecimiento independiente del sector de las zonas bajas.

Delimitar los sectores de servicio en función de la capacidad de la reserva que lo alimenta.

Delimitar sectores de servicio de fácil control operacional, esto es que mediante dos o máximo 3 válvulas de control se puedan aislar del sistema de distribución, sin afectar a los sectores vecinos o colindantes.

Definir transmisiones (alimentación de tanque a red) de manera independiente para áreas ubicadas en cotas bajas y altas, de tal manera de que la zonificación del servicio tenga como cota máxima dinámica alrededor de 50 mca y la cota estática controlada con métodos hidráulicos.

En vista que no se dispone de un área industrial definida, el caudal previsto para usos industriales se lo distribuye en las redes: 15 de Marzo, Buen Pastor, Tonsupa, Atacames, Súa, Same y Tonchigue, la distribución considera la variación de la demanda durante el período de diseño del proyecto.

La aplicación del modelo implica determinar el área global a la que cada uno de las redes sirve, con ello, mediante el uso de sistemas de información geográfica (SIG) la sectorización del servicio, lo que conlleva a determinar el caudal que le correspondían a cada sector. Posteriormente se procedió a subdividir este caudal asignando para cada nudo su correspondiente demanda, de acuerdo a la división demográfica establecida para el proyecto.

Por otra parte, en el diseño se controla que la velocidad en cada tubo sea menor a 3 m/s, que la pérdida de carga sea menor a 7 m/km; todo ello con el fin de los costos de las redes mantengan un equilibrio entre servicio y duración.

En general el material de las tuberías de las redes y transmisiones es PVC, la presión de trabajo de las tuberías en 1 MPa y los diámetros internos de acuerdo a lo especificado para la presión indicada, mientras que en los planos se indica el valor del diámetro comercial correspondiente.

En el Anexo 7.1 se presentan el detalle de los criterios y análisis del diseño de las redes de distribución; mientras que en el Anexo 7.2 se presentan los reportes del diseño hidráulico de tramos y nudos de cada una de las redes, que permiten observar de manera fácil y clara los resultados obtenidos para cada tramo; por otra parte, cada red presenta los esquemas de la configuración, sectores de servicio y elementos de operación.

Las simulaciones hidráulicas para cada red de distribución se realizan para caudales correspondientes al máximo horario para el fin del periodo de diseño, esto es el año 2040, considerando el valor de coeficiente de mayoración como coeficiente máxima horario. Se ha hecho uso también de una curva de variación de consumos, para analizar el comportamiento de la red para condiciones extremas. Como se mencionó, debido a condiciones topográficas, la red distribución de agua potable



de la ciudad de Esmeraldas se encuentra dividida en varias zonas de distribución, los mismos que han sido delimitados básicamente considerando: rangos de presión (entre 20 y 45 mca); cota del centro de reserva; tuberías existentes; configuración de calles y avenidas. Las longitudes de los diferentes tramos son obtenidas del plano urbano de la ciudad, y levantamiento de complementación y verificación, realizados en campo Una vez configuradas las diferentes mallas, se procedió ha determinar las cotas de los diferente nudos (levantamientos taquimétricos realizados en el presente estudio).

6.5.8.3 Área de cobertura La zona de influencia del sistema de agua potable, se divide en dos grandes áreas: la primera corresponde a los Balnearios en la parte Sur Oeste de Esmeraldas, en donde está ubicada prácticamente la totalidad de la ciudad, y la segunda corresponde a la zona Norte, que comprenden importantes equipamientos urbanos como es el Aeropuerto y zonas de expansión urbanas. En la ilustración se presenta el área de servicio del sistema de agua potable de la ciudad de Esmeraldas y la potencial zona de servicio.

Configuradas las diferentes mallas en tramos y nudos, se procede a definir las áreas servidas por cada nudo para lo cual de manera general se trazo por los puntos medios de los tramos perpendiculares a los mismos de manera que cada nudo tenga un área cerrada.



6.5.8.4 Población servida La cobertura del servicio de agua potable para cualquier período de análisis, es el 100%; en el cuadro siguiente se presenta la población (fija y flotante) en cada zona de servicio. Es necesario señalar que la población de Cabuyal, Rioverde y Rocafuerte, será abastecida con el 50% del caudal de su demanda, debido a que dispone de sistema propio.

6.5.8.5 Caudal de diseño Del análisis de población se obtienen los valores de los diferentes sectores de densidad para el final del periodo de diseño, esto es el año 2040, además para períodos intermedios. Determinada la población, se determinan los caudales medios diarios ha ser abastecidos para cada nudo y por tanto por cada reserva. Las simulaciones hidráulicas para cada red de distribución se realizan para caudales correspondientes al máximo horario para el fin del periodo de diseño, esto es el año 2040.

2013 2015 2020 2025 2030 2035 2040

39139 39498 40416 41364 42341 43349 44390

18163 17251 20332 22081 23866 25693 27473

19033 19240 19772 20325 20898 21494 22113

36431 37240 39347 41586 43965 46492 49178

50444 51610 54654 57895 61344 65017 68929

39479 44722 49114 50254 51109 51811 52581

3574 4721 5643 5846 6101 6379 6679

18798 20780 21568 23043 24538 26065 27562

24874 29646 33997 35743 37347 38884 40426

Total ESM 3075.31 249935 264707 284844 298137 311509 325184 339331

26998 31623 32575 34350 36131 37941 39731

1436 1487 1610 1728 1845 1962 2079

2456 2544 2755 2956 3156 3358 3557

25938 27456 31267 35115 38976 42893 46841

21254 22566 25786 28944 32036 35089 38077

6675 7090 8086 9036 9941 10809 11630

8799 9342 10682 12007 13316 14619 15907

Total Balnearios 3182.43 93557 102108 112761 124137 135400 146672 157823

7823 10293 12280 12722 12861 12821 12798

890 921 998 1070 1143 1216 1288

1639 1698 1838 1972 2106 2240 2373

554 574 621 667 712 757 802

588 612 670 727 782 835 887

6661 6926 7582 8226 8852 9458 10042

6721 7024 7771 8506 9207 9877 10513

Total Norte 2538 24877 28048 31760 33889 35663 37204 38704

3360 3480 3768 4043 4317 4593 4865

Total Proyecto 8796 371728 398343 433133 460206 486889 513653 540722

Zona de servicioPOBLACIÓN (hab)Area

(ha)

297.99Chone

Betania 140.01

Santa Cruz 64.82

Guacharaca 224.14

Aire Libre 602.34

15 de Marzo 759.30

V. Petroecuador 36.31

San Rafael 415.14

Winchele 535.26

San Rafael Nuevo 215.24

Buen Pastor Nuevo 199.03

Buen Pastor 203.60

Tonsupa 1380.34

Camarones 219.20

Atacames 313.85

Súa 351.68

Tonchigue + Same 518.69


DISTRIBUCIÓN POBLACIONAL POR LAS ZONAS DE SERVICIO

Rocafuerte 286.12

San Mateo 395.35

Pegue 672.33

Cabuyal

Ríoverde 595.33

Tachina 640.93

Piedras 124.19



Se ha hecho uso también de una curva de variación de consumos, para analizar el comportamiento de la red para condiciones extremas. El sistema de agua potable, a parte de la población, abastece a otros usuarios especiales (Autoridad portuaria, Refinería y sector industrial); la demanda total (población fija, flotante, usos especiales e industrial), se presenta en el cuadro siguiente.

0 1 2 3 5 10 15 20 25 30

2010 2011 2012 2013 2015 2020 2025 2030 2035 2040

Q. Chone 125.8 126.4 127 127.669 128.923 132.125 135.431 138.843 142.365 146

Autoridad Portuaria 94 95 97 98 101 109 117 126 136 147

Q. Betania 60.73 60.6 60.16 59.357 56.4411 66.6854 72.5571 78.5441 84.6663 90.6266

Q. Sta Cruz 61.09 61.44 61.8 62.1541 62.8792 64.7407 66.6743 68.6831 70.77 72.9382

Q. Guacharaca 115 116.3 117.6 118.972 121.705 128.839 136.426 144.498 153.085 162.223

Q. Aire Libre 159 160.9 162.8 164.733 168.669 178.96 189.928 201.619 214.085 227.377

Especial 10 11 11 11 12 15 18 22 27 33

Q. 15 de Marzo 120.7 126.7 133.1 140.378 158.608 176.038 183.319 190.335 197.659 206.212

Refinería 6 6 6 6 6 7 8 9 10 11

Q. Petroecuador 7.717 8.872 10.18 11.6781 15.4449 18.5099 19.2104 20.0772 21.0225 22.031

Especial 10 11 11 11 12 15 18 22 27 33

Q. San Rafael 62.18 65.72 69.21 72.7886 80.2721 85.6884 93.9043 102.882 112.813 123.674

Especial 15 16 16 17 18 22 27 33 40 49

Q. Winchele 78 84 91 98 115 134 145 156 169 182

Total ESM 890 912 935 960 1016 1101 1167 1237 1311 1391

Especial 15 16 16 17 18 22 27 33 40 49

Q. San Rafael (Nuevo) 84.11 90.78 97.79 105.269 121.894 129.268 140.156 152.105 165.416 180.201

Especial 5 5 5 6 6 7 9 11 13 16

Q. Buen Pastor 9.473 9.771 10.07 10.3723 11.0093 12.7561 14.7715 17.1357 19.9295 23.2374

Especial 10 11 11 11 12 15 18 22 27 33

Q. Buen Pastor (Nuevo) 17.67 18.24 18.8 19.3885 20.6125 23.9858 27.9023 32.5168 37.9899 44.4926

Especial 10 11 11 11 12 15 18 22 27 33

Q. Tonsupa 84.97 87.99 90.83 93.6897 99.5474 114.598 130.334 146.829 164.359 183.021

Especial 10 11 11 11 12 15 18 22 27 33

Q. Atacames 72.98 75.65 78.22 80.8186 86.1187 99.5266 113.298 127.563 142.557 158.367

Especial 5 5 5 6 6 7 9 11 13 16

Q. Súa 24.79 25.71 26.59 27.4955 29.3412 33.9947 38.786 43.7809 49.0808 54.7455

Especial 10 11 11 11 12 15 18 22 27 33

Q. Tonchigue + Same 36.14 37.48 38.79 40.1175 42.8513 49.9853 57.6437 65.9537 75.1012 85.2322

Total Balnearios 330 346 361 377 411 464 523 586 654 729

Q- Tachina 14.32 19.52 22.33 25.5664 33.675 40.2774 41.8029 42.3274 42.2492 42.2186

Q. Piedras 2.74 2.8 2.854 2.90712 3.01464 3.27215 3.51747 3.76147 4.00715 4.24956

Q- Camarones 5.049 5.158 5.257 5.35575 5.5538 6.02819 6.48012 6.92961 7.38222 7.82879

Q. Pegue 1.706 1.743 1.777 1.81018 1.87712 2.03747 2.19022 2.34215 2.49513 2.64607

Q. Cabuyal 1.757 1.8 1.839 1.87787 1.95586 2.14875 2.33761 2.5211 2.69827 2.86854

Q. Ríoverde 19.89 20.38 20.82 21.2571 22.14 24.3235 26.4613 28.5384 30.544 32.4714

Q. Rocafuerte 20.43 20.97 21.46 21.9637 22.9811 25.4868 27.9479 30.3015 32.5458 34.6786

Total Norte 66 72 76 81 91 104 111 117 122 127

Q. San Mateo 10.35 10.57 10.78 10.9797 11.3857 12.3582 13.2847 14.2062 15.1341 16.0496

Total Proyecto 1296 1341 1384 1429 1530 1681 1814 1953 2102 2263

Caudal medio diario (l/s)


CAUDAL MEDIO DE DEMANDA POR ZONAS DE PROYECTO

Zona de servicio



Se aclara que demanda del sector industrial, al no estar centralizada y no se dispone de un área específica para la distribución, en este proyecto se considera que la misma se puede desarrollar en las futuras zonas de expansión (dentro del área de proyecto), por tal razón, el caudal de demanda industrial se lo distribuye proporcionalmente en las redes que al momento presentan amplias áreas de expansión. Para los sectores Cabuyal, Rioverde y Rocafuerte, no se realizan diseños a detalle (debido a que disponen un sistema propio), pero se incluye el caudal remanente (demanda prevista en el proyecto regional, menos lo disponible en su sistema), de tal manera que siguen siendo parte del sistema regional de la EAPA San Mateo.

6.5.8.6 Estructuración del Sistema de Distribución El sistema de distribución está integrado por 19 redes independientes que son abastecidas de igual número de centros de reserva; cada una de las redes, dependiendo de su tamaño u orografía, está integrada por una o varias zonas de presión; y, éstas a su vez tiene varios sectores de servicio. Esta estructuración obedece al principio de optimización del proceso operacional, lo que engloba los siguientes conceptos:

Zonas de Presión: depende básicamente de la topografía del área de servicio, el tamaño de la red, las políticas de operación, y, la cota de la reserva; específicamente en nuestro sistema de distribución, la zonificación o división en zonas de presión se realiza en los sectores que 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, debido a que la topografía es muy irregular.

La mayoría de las zonas de presión se abastecen de los centros de reserva, sin embargo, cuando las zonas altas se encuentran muy distantes de los centros de reserva, se ha previsto la instalación de cámaras de regulación –rompepresión-.

Sectores de Servicio: Conformada por áreas con rangos de presión similares, y se realiza para la el aislamiento de una zona de abastecimiento; desde el punto de vista operativo, la alimentación a estas áreas se realiza a través de un mínimo número de válvulas, de tal manera que se pueda realizar el trabajo en un mínimo tiempo y con el manipuleo de pocas válvulas; por otra parte, facilita el control de pérdidas de agua. Éstas zonas pueden interconectarse –momentáneamente- con sectores adyacente.

Redes principales: Se implementan para desarrollar el trabajo hidráulico del sistema de distribución, éstas rigen el funcionamiento de la red, alimentan a la red secundaria; no se permiten conexiones domiciliaras a la red principal.

Las tuberías principales existentes se incorporan al nuevo sistema, sea como red principal o como red secundaria, de tan manera que forman los circuitos hidráulicos que alimentan a redes auxiliares que garantizan el balance hidráulico de cada red.

Redes Secundarias: Estas líneas de distribución son las encargadas de direccionar el flujo de agua dentro de cada sector desde los puntos de interconexión con la red principal.



De igual manera, no se permiten conexiones domiciliarias, las redes de este tipo abastecen a las redes terciarias a fin de contar con un servicio uniforme dentro de toda la red.

Redes Terciarias: Las redes terciarias o también llamadas de relleno son aquellas con las cuales se puede llegar a cubrir los niveles de cobertura planteados dentro de los objetivos del proyecto. Las conexiones domiciliarias solo son permitidas a etas tuberías.

Si bien las redes de relleno se encargan de distribuir el agua a todos los extremos del sector a la vez que garantiza una distribución equitativa de los caudales, dada la densificación de estas redes representa un aporte importante en la capacidad y eficiencia del sistema de distribución.

6.5.8.7 Resultados La aplicación de los criterios y parámetros explicados, el sistema de distribución del Sistema Regional de Agua Potable Esmeraldas deberá tener al final del período de diseño 840.51 km de red de agua potable, de lo cual el 45% corresponde a red existente, y el 55% corresponde a tubería que debe implementarse periódicamente (nueva y de sustitución), en función de la saturación de los sectores de servicio. En el cuadro siguiente se aprecia la cantidad de tubería de la red de distribución, tal como se espera al final del período de diseño; del total de tubería (840.51 km de tubería), el 8% corresponde a tubería principal, el 21 % a tubería secundaria y el 71 % a red de relleno o terciaria. De estos valores, se debe emprender de manera inmediata la reposición (sustitución) de 120.48 km de tubería, que de acuerdo al diseño, corresponde a tramos sin capacidad hidráulica, tramos cortos que se convierten en cuello de botella dentro de los circuitos y que básicamente se encuentra conformando la red de relleno. La tubería de relleno, al igual que las conexiones domiciliarias, se instalarán conforme a la demanda, esto es únicamente cuando los sectores urbanos se encuentren consolidados. La tubería nueva, que corresponde en su mayor parte a tuberías de relleno, deberá instalarse en función de la demanda y de acuerdo al crecimiento y saturación del área urbana, por lo tanto ésta no requiere construcción inmediata, a excepción de las tuberías principales, necesarias para el balance hidráulico de las redes. Las válvulas de corte y aislamiento de las redes de distribución se colocarán conjuntamente con la tubería instalada, las válvulas desde 300 mm en adelante se colocarán en caja de hormigón y tapa metálica para alto tráfico, para diámetros menores, se instalarán directamente en la zanja, éstas deben tener caja válvula para su operación.

Principal Secundaria Relleno Total

Existente 20076 74725 281574 376375

Nueva 30356 64581 248717 343654

Sustituir 19679 35340 65458 120477

Total 70112 174647 595748 840506

Red (m)Tubería



El resumen del diseño de las redes de distribución, se presentan en el cuadro siguiente; los cálculos y modelación, se presentan en el Anexo 7.2 de este informe.

Resumen del diseño de la Red de Distribución del Sistema Regional de Agua potable Esmeraldas

En el anexo 7.1 se presentan las características particulares de cada red de distribución; los planos contienen en forma secuencial:

a. la delimitación de la red y zonas de presión e identifican los sectores de servicio;

b. la ubicación de la red principal en el contexto de los sectores de servicio;

c. la ubicación de las redes principal y secundaria y los puntos de alimentación cada sector de servicio; y,

d. el detalle de las redes, con sus accesorios y válvulas de control y aislamiento, la interconexión con las redes existentes, los tramos de sustitución, además se identifican los nudos y datos propios de cada tramo (material, longitud y diámetro comercial);

e. para el conjunto de las redes, se establecen planos típicos para la zanja tipo, conexiones domiciliarias, éstas para diferentes materiales de conexión domiciliaria, y, los detalles de instalación de hidrantes.

A manera explicativa, a continuación se presenta las características y forma de presentación de las redes:

Red 15 de Marzo El sector denominado 15 de Marzo se abastece desde el centro de reserva emplazado en el punto de coordenadas UTM WGS84 17N E647294.84 N103908.99 ubicado a 96.50msnm. Para efectos de garantizar una correcta operación y mantenimiento de la red de distribución

Zonas

presión

Sectores

servicio

Max

(mca)

Min

(mca)Total Exist. Nueva Sust. Total Exist. Nueva Sust. Total Exist. Nueva Sust.

1 Chone 2 11 70 9.7 3656 2866 639 151 9767 8337 828 602 40566 21734 8970 9862

2 Betania 2 7 88.9 6.8 3159 2960 8 190 6801 4588 1799 415 20822 11592 7253 1977

3 Santa Cruz 1 5 77.6 25 1502 1502 5340 4064 1064 212 17858 5420 10256 2182

4 Guacharaca 2 11 92.08 8.65 5483 1845 2252 1386 16355 8043 3720 4592 27359 11155 9180 7024

5 Aire Libre 2 17 66.7 12.1 7102 3675 3019 409 1227 1119 109 93600 46300 33149 14151

6 15 de Marzo 2 16 77.3 10.6 7730 64 2167 5499 19962 6930 5136 7895 45719 38461 4145 3112

7 Buen Pastor Alto 2 8 63.4 7.7 5260 5260 9112 2605 6338 169 24770 9326 13548 1895

8 Winchele 3 9 74.6 9.7 8019 7246 773 8900 3034 3293 2573 26699 10522 11977 4200

9 San Rafael 1 6 54.7 9 1976 1976 7414 2325 1601 3488 27708 15950 8476 3282

10 Buen Pastor 1 6 60.3 24.6 1400 1400 4107 1574 1140 1393 5790 2033 3317 440

11 Tonsupa 2 14 67.9 9.7 10823 2788 3206 4828 29893 15844 11223 2826 94188 48938 45243 6

12 Atacames 1 11 66.6 13 4344 1980 301 2063 17004 7924 5561 3519 44382 14693 22905 6784

13 Sua 1 6 49.3 23.1 2102 733 790 578 3916 998 2028 890 12831 5190 6788 852

14 Same-Tonchigue 2 9 106.6 16 2052 0 1676 377 11546 388 8297 2861 19239 5829 10629 2781

15 San Rafael alto 2 13 80.4 5.8 2374 1135 1239 5224 2908 2316 50562 27746 21078 1738

16 San Mateo 1 6 40.7 6.6 287 142 146 4060 2131 1929 12528 279 10631 1618

17 Tachina 1 4 37.8 7.9 1274 191 1083 12401 3349 7961 1091 16429 5118 9968 1342

18 Piedras 1 3 24 11.9 263 149 114 532 532 4816 4228 588

19 Camarones 1 3 79.5 8.1 1306 528 672 106 1087 696 37 354 9884 1288 6975 1621

30 165 70112 20076 30356 19679 174647 74725 64581 35340 595748 281574 248717 65458

Secundaria (m) Terciaria (m)

TOTAL

DescripciónID

Diseño

PresiónSectorización Principal (m)

Longitud de red



se ha estructurado la red con las siguientes categorías: Zonas de Presión: Considerando la orografía del área de servicio de esta red, se considera pertinente distribuir el área en DOS (2) zonas de presión que cuentan con abastecimiento directo desde la reserva. Sectores de Servicio: Desde el punto de vista operativo y en cumplimiento de la normativa nacional vigente se procede a dividir la red en DIECISÉIS (16) sectores de servicio. De los cuales dos (2) pertenecen a la zona alta, mientras que los otros catorce (14) forman parte de la red de la zona baja. El sector catorce corresponde al área de Petrocomercial, el cual se abastece de forma directa mediante una reserva independiente alimentada desde la línea de conducción. El esquema a continuación muestra la sectorización de la red.



Esquema de ubicación de la red principal en el contexto de los sectores de servicio.

Esquema de ubicación de las redes principal y secundaria con los sectores de servicio



6.5.9 Sistemas de regulación hidráulico

6.5.9.1 Configuración del sistema de seguridad El Sistema Regional de Agua Potable Esmeraldas, en general se desarrolla en una topografía muy irregular, con áreas plana extensas y zonas de laderas pronunciadas (desde la estación de bombeo de agua potable, las conducciones, la ubicación de los tanques de reserva, y, las redes de distribución), lo que requiere que el análisis de funcionamiento y balance hidráulico del sistema se realice con factores de seguridad a fin de evitar el desbalance por flujos preferenciales, sobrepresiones o colapso de la tubería. Además de los elementos hidráulicos propios de los componentes del sistema, tales como válvulas de aislamiento, corte o guardia (on off), válvulas antiretorno (check surgebuster), válvulas de aire anti-shock, etc., para mantener un grado de seguridad adecuado con costos racionales, para varios componentes se han diseñado válvulas de regulación hidráulica –que realizan su función solas, sin necesidad de operarios-, las mismas que cumplirán funciones específicas; de no colocar esta solución, hubiese sido necesario construir grande tanques elevados a fin de reducir la presión por ejemplo.

6.5.9.2 Equipamiento del sistema de seguridad Para el sistema regional, se prevé instalar válvulas reguladoras en los siguientes componentes:

En la impulsión de agua potable, válvulas de alivio de presión, para reducir al máximo las sobrepresiones por golpe de ariete.

En la conducción de agua potable, válvulas anulares para el sistema de purga de la línea.

En la conducción de agua potable, válvulas reguladoras de caudal, a fin de regular los caudales tanto a Esmeraldas, Balnearios y Aire Libre

En los tanques de reserva, válvulas de altitud simples y doble función (altitud y sostenedora)

En las redes de distribución, válvulas reguladoras de presión.

a. Línea de impulsión de agua potable Válvulas de alivio anticipadora de ariete

El sistema de seguridad implica el análisis de del golpe de ariete (cálculo estático y dinámico), el cálculo para varios escenarios del impacto se presenta en el respectivo componente del proyecto (Anexo 3.5); para reducir y/o minimizar el efecto de sobrepresiones, se consideran válvulas de alivio; éstas, ante la ocurrencia de excesos de presión, se abren y permiten la descarga de un cierto volumen de agua, evitando que la presión supere el valor predeterminado. En nuestra línea de impulsión se coloca un sistema dual, en las que el piloto y la válvula permanecen cerrados hasta que la presión de entrada sobrepasa el valor del piloto; la primera válvula se activará cuando la sobrepresión exceda un 10% sobre la presión máxima dinámica de bombeo, y la segunda válvula se activará cuando en la línea se produzcan presiones superiores a 250 mca, que corresponde a la sobrepresión esperada por golpe de ariete.



Las válvulas especificadas son de tipo de accionamiento hidráulico automático, es decir mediante pilotos hidráulicos, conectados a la línea matriz y la descarga a la cámara de contacto de cloro de la planta potabilizadora. El dimensionamiento se efectúa considerando las recomendaciones de cada fabricante, que definen para cada valor de presión máxima admisible en la línea de impulsión, el tamaño nominal de la válvula de alivio de sobrepresiones. El diseño determina que el diámetro óptimo de la válvula principal es de 600 mm y la válvula menor de 250 mm.

b. Conducción de agua potable, Válvulas anulares

Los aspectos de seguridad de la línea de conducción se relacionan con el vaciado controlado (v<0.5 m/s) de la línea a través de las válvulas de purga o desagüe, y la derivación controlada de caudal que debe ser transportado en cada ramal, evitando además flujos preferenciales; el control y/o regulación de estos aspectos, se logra mediante válvulas anulares. Las válvulas anulares están provistas de un obturador interior en forma de émbolo que se mueve axialmente (en la misma dirección del agua) y perpendicularmente al asiento, para dejar en cualquier posición un paso anular al agua. El sistema obturador es tal que puede desplazar el émbolo sin problemas ante una posible incrustación de sólidos en el órgano disipador. La forma del émbolo y del cilindro que lo contiene debe ser hidrodinámica, de modo que garanticen mínima perdida de presión y ausencia de cavitación. El émbolo de cierre constará de un cuerpo cilíndrico con cono de cierre y anillo hermetizante perfilado, de goma o caucho natural, que garantice la estanqueidad del cierre en ambas direcciones de flujo.

Estas válvulas son utilizadas como elementos de regulación de caudal mediante la disipación de la energía, tanto para las descargas de los sitios de purga como para las derivadoras de caudal (Cámaras derivadoras de: Esmeraldas DN 800 mm, Balnearios DN 600 mm y Aire Libre 400 mm), las que son equipadas con válvulas y accesorios auxiliares que permitan aislarlo para efectos de mantenimiento, el sistema se completa con un by pass, este último únicamente para efectos de mantenimiento.

c. Tanques de reserva, Válvulas de altitud

Para el control de nivel de agua en los tanques de reserva y en algunos casos (válvulas con doble función) como sostenedora de presión en la línea, a fin de evitar que se produzcan flujos preferenciales, en este proyecto se utilizan válvulas de altitud de función simple y/o doble función. Este tipo de válvula permite el paso del flujo de agua hacia el reservorio con el objeto de mantener el nivel máximo asignado; la válvula modula para mantener el nivel del tanque, a medida que desciende el nivel del reservorio, la válvula abre proporcionalmente para incrementar la tasa de llenado. La sostenedora de presión permite que en el llenado, el cierre de la válvula sea suave, a fin de evitar golpes de ariete en la tubería de conducción, por cierre brusco.



d. Red de distribución, Válvulas reguladoras de presión

Debido a que las redes de distribución se desarrollan en zona plana y en laderas, es necesario definir zonas de presión del servicio, de tal manera que las partes altas de la red no queden desabastecidas y por otra parte, las partes bajas no tengan presiones muy altas; el mecanismo que permite regular esta situación es a través de las válvulas reguladoras de presión, colocadas en la tubería principal entre las zonas de presión; son válvulas de control que reducen la presión en un punto y permiten regular la presión aguas abajo de la misma, introduciendo una pérdida controlada e independiente del caudal que pase a través de ella. En caso de no contarse con ella, se causaría una presión excesiva aguas abajo. La válvula reguladora de presión es una válvula automática, accionada por piloto, que reduce una presión de entrada alta a una presión de salida menor y constante, cualquiera que sea la variación en el caudal y en la presión de entrada. La válvula debe ser capaz de soportar una presión nominal de trabajo de 1,38 MPa (200 psi) y estar controlada por válvulas auxiliares (piloto y agujas). La instalación dual es requerida debido a que en la red se presentan fluctuaciones de caudal, implica la instalación de dos válvulas, una grande y una pequeña, con caudales pequeños, funciona únicamente la válvula pequeña (la grande permanece cerrada), mientras que con grandes caudales, funciona las dos válvulas. La conexión entre dos zonas de presión a través de válvulas reguladoras de presión, está dotado de válvulas auxiliares que permitan aislarlo para efectos de mantenimiento, así como también de un filtro que impida las posibles obstrucciones del sistema. En todo el sistema de distribución se ha prevista la instalación de 12 cámaras reguladoras de presión, cuyas características se indican en el cuadro siguiente, se destaca que la red Winchele, dada su extensión y área de servicio, requerirá de 4 cámaras reguladoras de presión, mientras que las redes La guacharaca y Buen Pastor, se instalarán 2 cámaras en cada una, debido a que las zonas de servicio se desarrollan en el área plana y en ladera.

V. pequeña V. Grande

Chone 1 Dual 150 300

Betania 1 Dual 80 100

1 Dual 150 400

1 Dual 50 80

1 Dual 80 100

1 Dual 80 100

1 Dual 80 80

1 Dual 150 250

1 Dual 50 80

1 Dual 50 80

San Rafel (N) 1 Dual 150 300

Tonsupa 1 Dual 200 300

Guacharaca

Winchele

Buen Pastor

Diámetros (mm)Instalación

N°

CámarasRed



6.5.10 Diseño de caminos de acceso

6.5.10.1 Objetivo y Alcance El objetivo general de este componente radica en la construcción de un camino carrozable que permitan el tránsito de vehículos pesados y maquinarias durante el proceso constructivo, y sirva posteriormente para el acceso con fines operativos del Sistema Regional de Agua Potable Esmeraldas. Para lograr este objetivo se diseña el camino de acceso al Tanque de Carga, con facilidades para un flujo razonable y seguro, que permita durante la construcción de las obras y componentes, la movilización organizada de maquinaria y posteriormente que facilite el acceso para la realización de las labores de operación y mantenimiento en los componentes del Sistema Regional de Agua Potable Esmeraldas.

Para los diseños se aplican los requisitos previstos en la normativa específica vigente a nivel nacional e internacional en cuanto tiene que ver con el dimensionamiento geométrico y estructura vial, y la durabilidad de las obras del sistema regional de agua potable.

6.5.10.2 Parámetros de diseño La funcionalidad del camino, previsto básicamente para realizar las actividades de operación, debe tener el mismo período de diseño de las obras del sistema regional, aplicando el mantenimiento rutinario para el tipo de camino. Por lo tanto, se asumen los parámetros previstos para Caminos de Bajo Volumen de Transito (BVT), por lo tanto, los caminos se clasifica como parte del Sistema Vecinal, esto es caminos de carácter local para unir puntos específicos, donde el volumen medio de tráfico es menor a 50 vehículos por día, con las siguientes características:

Parámetro Permanente Ancho total del camino: 6.0 m No de carriles: dos (condiciones iniciales de operación)* Estructura del camino: Base/sub-base Calzada DTSB/Asfalto Velocidad de Diseño 30 K/h Radio mínimo de curvatura 30 m (asumido) Pendiente máxima asumida 10% Bombeo: 2.0 % Ancho del vehículo: 2,60 m (camión, bus) Alto del vehículo: 4,10 m (camión, bus) Largo Camión rígido: 11,50 m (2 Ejes); 12,20 m (3 Ejes) Longitud crítica de gradiente 140 m Longitud mínima de curvas verticales cóncavas L = 7.254 A Longitud mínima de curvas verticales convexas L = 4.759 A A = Diferencia algebraica de gradientes Drenaje de obras menores Cunetas y alcantarillas.



6.5.10.3 Trazado y estructura vial La estructura del camino está constituida por sub-base colocada sobre la subrasante -los espesores estarán en dependencia de las condiciones geotécnicas de los suelos-, y la carpeta de rodadura –asfalto o doble tratamiento superficial bituminoso; de tal manera que el cambio de las características de conducción, no afecte las funciones del conductor.

6.5.10.4 Diseño del camino Sección transversal tipo, calzada de dos carriles de 2.50 m cada uno que dan una superficie de rodadura de 5.00 m, y mantendrá un sobreancho de 0.50 m a cada lado, obteniendo un ancho total de 6.00 m; no se estiman espaldones (características funcionales). Todas las secciones de camino tendrán un bombeo de 2% (a partir del eje del camino). Los taludes de corte y relleno para los suelos del sector de implementación de caminos es de 1:2 (H:V), manteniendo las recomendaciones para Carreteras y Caminos.

Diseño Geométrico Horizontal El diseño geométrico horizontal, establece las siguientes características:

Adecuado alineamiento horizontal a fin de permitir la operación ininterrumpida del tráfico, tratando de conservar la misma velocidad directriz de mayor longitud posible.

El radio de las curvas y de la velocidad directriz se ajustan a las condiciones del relieve del terreno.

Se ha conjugado los alineamientos horizontales buscando que sea homogéneo, esto es que tangente y curva se sucedan armónicamente.

Se han evitado deflexiones pequeñas; los radios mínimos se han adoptado únicamente para el enlace con las vías existentes.

Las curvas tienen un peralte de 6%.

No se ubican sobreanchos, debido a la funcionalidad principal del camino.

Los diseños incluyen todas las características técnicas, lo que se presentan en los respectivos planos.

Diseño geométrico Vertical Para el diseño vertical se aplican factores como la alineación, gradiente y distancias mínimas de las curvas que mencionamos anteriormente. Los criterios generales utilizados para el alineamiento vertical son:

En zonas planas se adoptan subrasantes similares a la del terreno natural, tanto en razón de la operación de los vehículos cuanto por costo.



La resultante del diseño depende de la pendiente máxima y la longitud crítica pero que permita la aplicación y adaptación al terreno, formando una línea continua.

Se evitan badenes con curvas verticales muy cortas, para que en el perfil resultante no se pierdan las condiciones de seguridad y estética del camino.

Se procura evitar el desarrollo de dos curvas verticales sucesivas en la misma dirección.

Con la franja topográfica se establecen las pendientes –manteniendo los criterios indicados y las inflexiones del terreno-, sin perder de vista las recomendaciones sobre visibilidad, seguridad y estética; con ello se obtiene el perfil de la rasante del proyecto (software CivilCad), de igual manera, se obtuvieron los perfiles laterales , manteniendo siempre el talud previsto en requisitos de diseño (1H:2V), de manera que estos puntos sirvan de guía para las mejoras que se hagan en el alineamiento vertical.

6.5.10.5 Movimiento de Tierras y Curva de Masas. De la franja topográfica, afinada con los datos del eje replanteado y nivelado, se extraen las secciones transversales, en estas secciones se calculan las áreas de corte y relleno en cada progresiva, y luego calcula el volumen correspondiente a dos abscisas consecutivas. El volumen de movimiento de tierras para cada tramo de camino alcanza en corte el 98% del total, en tanto que en relleno es de apenas el 2%, lo que expresa que el concepto de caminos ha cumplido con las expectativas. Por efectos de compensación, se ha aplicado al relleno un coeficiente de expansión 1.25% para la cuantificación de cantidades de obra. En los planos del proyecto se presenta los cuadros el cálculo de los volúmenes de movimiento de tierras de todo el proyecto vial.

6.6 Diseño Estructural

6.6.1 Alcance del diseño En este capítulo se presenta el resumen de los Cálculos Estructurales de las unidades que forman parte del Diseño Definitivo del Sistema Regional de Agua Potable Esmeraldas.

Se analizan los siguientes elementos principales:

Estación de bombeo de agua potable Planta potabilizadora Cámaras para accesorios de las reservas Profundización de los pozos de bombeo de agua cruda Pozos para bombas en la estación de bombeo de agua potable Pasos elevados metálicos reticulares. Anclajes para línea de conducción y estación de bombeo de agua potable Cámaras para válvulas de aire y purga Cámaras para válvulas de alivio de presión Cámaras para válvulas derivadoras de caudal Cámaras para válvulas reguladoras de presión Tanques de almacenamiento circulares. Protección de tubería para pasos subfluviales.



6.6.2 Diseño de la estación de bombeo de agua potable La metodología de análisis y diseño estructural de este componente, se presenta en detalle en el Anexo 10.1 de este informe, el resumen y criterios aplicados en el diseño de la cimentación, columnas, vigas y estructura de cubierta, se describen a continuación. Para el cometido se han considerado varios factores fundamentales: - La revisión del estudio geotécnico. - El análisis y diseño de la cimentación y estructura formada por losas, vigas, columnas de

hormigón armado y estructura de cubierta metálica. - Diseño de los diferentes elementos, de acuerdo a las condiciones de carga. Para el cálculo y diseño de los diferentes elementos estructurales de los edificios se consideraron los siguientes códigos:

- El Código Ecuatoriano de la Construcción. - La normativa para edificaciones en acero AISC. - El reglamento para construcciones de concreto reforzado del American Concrete

Institute (ACI-318). - El reglamento de ingeniería medioambiental para estructuras de concreto del

American Concrete Institute (ACI-350).

6.6.2.1 Concepción del modelo estructural La Estructura esta soportada por un sistema de cimentación conformado por zapatas aisladas y losa de cimentación, vigas de amarre que conectan los pedestales, todos estos de hormigón armado. La estructura en general está formada por zapatas aisladas, losa de cimentación, vigas, columnas y la estructura metálica para la cubierta. La estructura se modelo con elementos finitos tipo Shell (losa de cimentación, muros) y elementos tipo Frame (vigas y columnas), los cuales se unen entre sí por medio de nudos.

6.6.2.2 Análisis sísmico (dinámico) Para analizar el comportamiento de la estructura sometido a solicitaciones sísmicas, se consideró el espectro de aceleración dado en la norma del NEC-11. (Norma Ecuatoriana de la Construcción, Capitulo de Diseño Sismo-Resistente) según el tipo de suelo y dentro de la zona sísmica que se encuentra. Tipo de suelo: Limo de mediana Plasticidad. Zona sísmica: IV Factor de importancia: I=1.5

Configuración Elevación E=0.9

Configuración Planta P=1.0 Factor de respuesta: R=7.0 (Para la estructura) Espectro para el Análisis Sísmico



6.6.2.3 Análisis estructural El análisis estructural se basa en un modelo tridimensional, el mismo que consta de: Losas, vigas y columnas formadas de hormigón armado y la Estructura metálica formada de acero. El análisis de las estructuras se realizó con la ayuda de un programa de elementos finitos (SAP2000), con la opción de modelado mediante el elemento FRAME para las columnas, vigas y estructura metálica y mediante el elemento SHELL para las losas y muros. Se modelaron las estructuras con los mencionados elementos para los diferentes niveles y secciones, según las medidas geométricas proporcionadas por el proyecto Arquitectónico. Las fuerzas internas de cada elemento FRAME son: - P : Fuerza axial - V22 : Fuerza cortante en el plano 1-2 - V33 : Fuerza cortante en el plano 1-3 - T : Fuerza de torsión - M22 : Momento de Flexión en el plano 1-3 ( alrededor del eje 2 ) - M33 : Momento de Flexión en el plano 1-2 ( alrededor del eje 3 ) Las fuerzas internas de cada elemento SHELL son: - F11 : Fuerza directa de membrana en el eje 1 - F22 : Fuerza directa de membrana en el eje 2 - V13 : Fuerza de corte transversal de placa en el plano 1-3 - V23 : Fuerza de corte transversal de placa en el plano 2-3 - M11 : Momento de Flexión de placa (alrededor del eje 1) - M22 : Momento de Flexión de placa (alrededor del eje 2) - M12 : Momento torsor

6.6.2.4 Consideraciones de diseño de los elementos El criterio de diseño para la estructura de hormigón es el de diseño para resistencia ultima de los elementos sometidos a cargas mayoradas, para lo cual se utilizan las normas de diseño del código de la ACI 318-08. Para el diseño de la estructura se consideran los valores de los resultados (output) del análisis, basándose en los valores críticos tanto para flexión, como para cortante y fuerza axial y se comparan los esfuerzos actuantes respecto a los resistentes para el diseño final de los elementos. Para la realización del diseño se escogieron los elementos con mayores esfuerzos descritos anteriormente. Por la facilidad del programa para ver los resultados se hace una visualización en cada sector más esforzado y se puntualiza el sitio que convenga analizar (o cualquier elemento especifico). En términos generales se aplica la teoría de diseño a la rotura, teniendo en cuenta las hipótesis fundamentales de la misma. Se aplicó la Ec. de diseño por flexión Mn=0.9.b.d^2.f’c.w.(1-0.59w), para obtener las áreas de acero y se calcularon estas para los diferente momentos; considerando, los recubrimientos establecidos r=7.0 cm contacto con el suelo y r=3.0 cm para aire. Las resistencia de los materiales f’c=240Kg/cm2 y fy=4200 Kg/cm2.



6.6.3 Diseño de la planta potabilizadora La metodología de análisis y diseño estructural de este componente, se presenta en detalle en el Anexo 10.2 de este informe, el resumen y criterios aplicados en el diseño, en los que se incluye: - La revisión del estudio geotécnico. - El análisis y diseño de la cimentación y estructura formada por losas, vigas, columnas de

hormigón armado y estructura de cubierta metálica. - Diseño de los diferentes elementos, de acuerdo a las condiciones de carga. Para el cálculo y diseño de los diferentes elementos estructurales de los edificios se consideraron los siguientes códigos:




6.6.3.1 Condiciones de resistencia y de servicio Los elementos estructurales fueron calculados y diseñados verificando las condiciones de resistencia y servicio especificadas por la normativa. Se utilizó un diseño a resistencia última, por cuanto se mayora las cargas de servicio por factores de seguridad según la combinación de carga. Para el diseño de los elementos de acero se consideró varias combinaciones de carga para verificar la resistencia de la estructura y análisis de servicio. En donde, Cu es la carga última o de diseño, CM corresponde a la carga muerta o permanente, CV es la carga viva o de uso, CSx la carga debida al sismo en dirección X y CSy la carga debida al sismo en dirección Y. Ambas solicitaciones sísmicas consideran el 30% de la carga en sentido transversal.

6.6.3.2 Espectro de diseño Para la ciudad de Esmeraldas, la Norma Ecuatoriana de la Construcción NEC-11 en su capítulo 2 correspondiente al Peligro Sísmico y Requisitos de Diseño Resistente, establece una carga sísmica equivalente a una aceleración de 0.50g. Para el análisis del comportamiento sísmico se prefirió realizar un análisis modal espectral. Los parámetros del suelo se obtuvieron de estudios geotécnicos realizados con anterioridad en zonas aledañas al sitio del proyecto, llegando a obtener un suelo tipo C según la tabla 2.3 del capítulo 2 de la Norma NEC-11.

6.6.3.3 Idealización del modelo estructural Para el análisis estructural del complejo se optó por la realización de varios modelos tridimensionales idealizados a través del Método de los Elementos Finitos (MEF).



Al modelar la estructura de forma tridimensional se tiene la ventaja de obtener de forma precisa la interacción de los diferentes elementos estructurales. El complejo se compone de 2 bloques conectados únicamente por tubería, y se realizan 5 modelos estructurales. Según el diseño arquitectónico, sobre las losas de cubierta no está previsto construcción de ningún tipo, a excepción de la zona de la cámara de contacto.

6.6.3.4 Resultados de cálculo Para la determinación de las dimensiones y el refuerzo requerido en cada uno de los elementos se analizó el efecto de las diferentes combinaciones de carga, realizando el diseño para la condición más desfavorable.

6.6.3.5 Cimentación Para el cálculo de la cimentación se dividió al diseño en dos etapas principales. Para dimensionar las losas se utilizó un criterio geotécnico, utilizando las cargas de servicio y obteniendo las dimensiones de manera que los esfuerzos actuantes en el suelo no sobrepasen los esfuerzos admisibles en el mismo. La segunda etapa consiste en reforzar estos elementos utilizando cargas últimas, obteniéndose el área de acero de refuerzo longitudinal y transversal.

6.6.3.6 Proceso Constructivo

a Construcción de losas de piso de fondo Al momento de la fundición del hormigón de las losas de fondo, es conveniente lograr uniones monolíticas y en su defecto dejar juntas especiales de construcción utilizando siempre una banda de PVC, llave de cortante y sellador tal como se especifica en los planos. Estos detalles son de carácter esencial para garantizar la estanqueidad del depósito. Además una capa del hormigón de limpieza de 140 kg/cm

2 se debe colocar sobre

la capa la mejoramiento compactado, al 100% del proctor estándar.

b Construcción de muros Se recomienda la utilización de juntas especiales de construcción para los muros de todas las zonas de la planta, dispuestas aproximadamente cada 2 m en la altura del muro respectivo. Estas juntas incluyen banda de PVC, llave de cortante y sellador tal como se especifica en los planos. La ubicación de estos detalles favorece al sistema de encofrados y al paso de los refuerzos a través del muro.

c Colocación de tubería y rejillas Para el paso de tuberías a través de los muros, es necesario dejar embebido en el hormigón anillos de acero que se podrán anclar posteriormente a la tubería. En el caso de rejillas y marcos para tapa es necesario el debido cosido de huecos con la propia armadura especificada para cada losa, dejando un recubrimiento libre de 5 cm en todos los bordes.



6.6.3.7 Especificaciones de materiales Adjunto a este documento se entregan los planos estructurales que sintetizan los resultados del estudio realizado, así como las cantidades de obras y planillas respectivas para la construcción de los elementos necesarios. Para la resistencia a compresión de todos los elementos de hormigón será de f’c=300 kg/cm

2 y para los replantillos será de f’c=140 kg/cm

2.

El acero utilizado para el diseño corresponde al acero A36. Las uniones se realizan con suelda. Los elementos deberán ser construidos en su mayor parte en taller con suelda MIG o MAG. En obra se utilizará soldadura de arco con electrodo E7018. El suelo sobre el que se va a construir debe cumplir ciertas especificaciones de compactación para evitar asentamientos en la estructura. Como losas de cimentación se aplica una capa de hormigón pobre para nivelación (replantillo f’c=140 kg/cm

2) de 5cm de espesor y debajo de esta una capa de 25 cm de

material de mejoramiento compactado al 100% del proctor estándar. El valor de capacidad portante del suelo asumido según el estudio de suelos proporcionado

adm= 1.0 Kg/cm2.

6.6.4 Diseño de cámaras para accesorios La metodología de análisis y diseño estructural de estos componentes, se presentan en detalle en los Anexos estructurales de este informe, el resumen y criterios aplicados en el diseño, incluyen: - La revisión del estudio geotécnico. - El análisis y diseño de la cimentación y estructura formada por losas, vigas, columnas de

hormigón armado y estructura de cubierta metálica. - Diseño de los diferentes elementos, de acuerdo a las condiciones de carga. Para el cálculo y diseño de los diferentes elementos estructurales se aplican los siguientes códigos:




6.6.4.1 Criterios para el diseño

Se ha considerado que la generalidad de las cámaras que forman parte del proyecto están sujetos al empuje de tierra desde el exterior del mismo. En su interior se encuentran las tuberías y/o accesorios que cumplen diferentes funciones (válvulas de cierre o aislamiento; Válvulas de: aire, purga, altitud, anulares, reguladoras de presión; medidores de caudal, etc.), en algunas cámaras se soportan cargas por tráfico y otras no, por lo tanto, cada una de ellas, tiene características requeridas en cada caso.



6.6.4.2 Cálculo de esfuerzos Para proceder al diseño de las estructuras soportantes, es necesario previamente determinar a que esfuerzos se encuentra sujeto cada uno de los elementos que la conforman, así como las diversas uniones entre ellos, esto se ha realizado con el programa de computación Av.Win y SAP 2000, complementados con programas particulares de diseño.

Para la estructuración se ha considerado los siguientes tipos de elementos:

- Elementos planos verticales (paredes). - Tapas y losas de fondo - Otros

Empuje de tierra.- Se considera el empuje proporcionado por la teoría de Rankine que da la posibilidad de considerar el terreno saturado total o parcialmente. Además se considera una sobrecarga de 60 cm de tierra en el terreno circundante debida al talud posible al lado de la estructura, o a los esfuerzos inducidos por el tránsito de vehículos en caminos adyacentes o aun de vehículos que pudieran ingresar hasta el borde de los elementos considerados. Carga de tráfico.- En las cámaras que se encuentran ubicadas en la vía pública, el cálculo incluye las cargas por tráfico, Tapas y Losas de Fondo.- La tapa se considera con las cargas actuantes sobre ella que incluyen peso propio, carga accidental de 300 kg/m2 y en casos espefíficos, carga por tráfico. Las losas de fondo se calculan tomando en cuenta que la reacción del suelo actúa cargando hacia arriba los elementos planos que constituyen el fondo de la estructura. la carga se determina considerando que la reacción del peso de todas las cargas transmitidas hacia el fondo se reparten en su superficie. No se toma en cuenta en esta carga el peso de la losa de fondo misma, ni del agua contenida (en caso de existir), ya que son equilibrados por el suelo en la misma vertical, y no inducen momentos flectores en la losa de fondo.

Los esfuerzos en todos los elementos se calculan siguiendo las leyes de la estática y los principios de cálculo de estructuras hiperestáticas en las secciones aplicables. Los resultados obtenidos son la base para el diseño.

6.6.4.3 Cálculo y diseño El cálculo de la estructura se realiza mediante el programa Avwin y SAP 2000. Se han realizado en general sección verticales u horizontales representativas, a las cuales se ha aplicado las cargas indicadas en las combinaciones adecuadas para conseguir los mayores esfuerzos previsibles a fin de que el diseño proporciones una estructura que responda adecuadamente durante su vida útil.

Normativa de diseño Código ACI-350

Hormigón Simple f’c= 240 kg/cm2.

Acero fy= 4200 kg/cm2.



Las dimensiones de los elementos y el refuerzo proporcionado satisfacen las normas citadas, además de que se han tomado las precauciones del caso proporcionando los espesores y el refuerzo necesario en las uniones para que los esfuerzos inducidos entre si por los elementos que se interaccionan sean resistidos y transmitidos adecuadamente. En estas estructuras es importante tomar muy en cuenta los recubrimientos de hormigón proporcionados a las varillas, éstos serán los siguientes:

Superficies en contacto con agua 5 cm. Superficies en contacto con tierra 5 cm. Superficies en condiciones normales 3 cm.

Las superficies en contacto con la tierra deberán tener un recubrimiento de 5 cm si se funde las paredes con encofrado exterior y las losas de fondo sobre un replantillo. Cualquier cambio en las condiciones previstas que se determine al momento de la ejecución deberá ser considerado por la fiscalización la cual juzgará la necesidad de notificar a la empresa ejecutora de los estudios para las modificaciones correspondientes.

6.6.5 Tanques Circulares En este proyecto se implementarán tanques circulares con cubierta de cúpula esférica, y de capacidad de almacenamiento 2500, 2000, 1500, 1000, 500 y 100 m3 que serán utilizados como reserva de agua potable. Dado que los centros de reserva incorporan tanques circulares tipo IEOS, fue necesario realizar una revisión del diseño estructural de los tanques (ver anexo), los ajustes que se realizan, se presentan en los planos del proyecto.

6.6.5.1 Diseño de la zona cilíndrica Para el cálculo de la zona cilíndrica vertical, se ha considerado que esta se comporta como un cilindro de paredes delgadas. La compresión ejercida por la tierra circundante, o la presión interior del agua almacenada se calcula como el empuje total en un plano vertical que pasa por un diámetro de la circunferencia base del cilindro, este empuje debe ser soportado en tracción (caso del agua) o en compresión (caso de la presión exterior de tierra), por dos secciones de pared del cilindro que serían las que corta el plano vertical antes mencionado Empuje del Agua, Se calcula considerando que la presión ejercida por el agua a cualquier profundidad es:

P = 1000 h

Donde: P = presión del agua.

1000 = densidad del agua en kg/m3.

H = Profundidad de la sección considerada, en metros. Empuje de tierra.- Se considera el empuje proporcionado por la teoría de Rankine que da la posibilidad de considerar el terreno saturado total o parcialmente. Básicamente la presión a cualquier profundidad se calcula mediante la ecuación:



P= K.h Donde: P= Presión a la profundidad considerada. K= coeficiente que es función del ángulo de estabilidad del terreno. H= profundidad. Además se considera una sobrecarga equivalente al peso de 0,6 m de tierra, debida al talud posible a un lado de la, o a los esfuerzos inducidos por el tránsito de vehículos que pudieran ingresar hasta el borde de los elementos considerados. Para la aplicación en el cálculo se ha dividido el cilindro vertical en un conjunto de anillos horizontales, y se ha determinado la presión ejercida por la tierra en cada uno de ellos. La fuerza proyectada sobre un diámetro, se divide entre dos, siendo esta la fuerza que corresponde a cada lado del anillo. La fuerza dividida entre la sección de hormigón debe estar dentro de los valores permisibles para el esfuerzo de compresión. De igual manera la fuerza interior producida por la presión del agua se divide entre dos y es la que debe ser soportada en cada lado del anillo; en este caso la tracción se asigna al acero de refuerzo, y la cantidad de acero se determina dividiendo la fuerza para la fatiga que puede soportar el acero.

6.6.5.2 Diseño de la cúpula esférica Cuando se trata de proteger elementos de la mayor importancia (aun la vida misma), la naturaleza emplea elementos de doble curvatura, por ejemplo en el cráneo humano, la cáscara de los huevos, el caparazón de la tortuga. La eleva eficiencia estructural de estos elementos se debe a que las cargas en lugar de ser resistidas por flexión (lo cual requiere gran peralte, o gran cantidad de acero), se resisten por proyección de la carga en elementos que los llamaremos meridianos y paralelos (por analogía con el globo terráqueo), a lo largo de dichos elementos se producen principalmente esfuerzos de tracción o compresión, que pueden ser resistidos por las secciones de hormigón de refuerzo, de manera directa; dichos esfuerzos resultan ser muy inferiores a los requeridos por elementos de tipo recto o plano como son las losas y las vigas. Se ha determinado que en una cúpula esférica como la utilizada en nuestro caso, los esfuerzos en los meridianos y paralelos están dados por las fórmulas:

Esfuerzo en meridianos Nq= - w r/(1 + cos Q)

Esfuerzo en paralelos Np= w r (1/(1 + cos Q) - cos Q)

Donde: w = Carga por unidad de superficie. r = Radio central de la cúpula esférica. Q = Ángulo que forma el punto considerado con la vertical.

Determinados los esfuerzos, se sabe entonces cual es la compresión en un área unitaria y si se encuentra dentro de los límites permisibles. En cambio si existe tracción, se determina el área de refuerzo requerida. Las cúpulas esféricas requieren de un anillo perimetral, cuando la cúpula es menor a una semiesfera, este anillo está a tensión como en nuestros casos; el valor de la tensión es: P= W Cos(Q)/(2 PI Sen(Q))

Al borde de la cúpula se ha colocado el anillo perimetral, y una ceja que impide que en caso



de un sismo exista desplazamiento entre el cuerpo del tanque y la cúpula que constituye la tapa.

6.6.5.3 Diseño de la zapata perimetral y losa de fondo En la losa del fondo se ha provisto un área perimetral bajo la pared, que hace las veces de zapata, se ha verificado que su ancho sea suficiente para soportar la carga debida al peso del tanque. En estas circunstancias la losa del fondo, o la losa del fondo más el agua cuando está lleno, son equilibrados directamente por la reacción del suelo. MATERIALES.- Los materiales utilizados, son: Hormigón f’c= 300 kg/cm

2

Varillas de acero fy= 4200 kg/cm2

6.6.6 Pasos elevados metálicos

Cuando se requiere que la tubería atraviese claros a manera de paso o puente, se requiere de una estructura que haga el trabajo estructural, sosteniendo a la tubería de manera segura y funcional. Se ha considerado como cargas las siguientes:

Peso propio de la estructura. Peso del tubo. Peso del agua. Carga accidental 50 kg/m. Carga del viento o del sismo.

La estructura está constituida por dos armaduras laterales, conectadas mediante travesaños y diagonales tanto superiores como inferiores. La tubería va al interior de la estructura. Las cerchas se calculan conforme a los principios de la estática y la mecánica de materiales, determinando los esfuerzos en los diferentes elementos, de la siguiente manera:

Los cordones superior e inferior son los destinados a soportar el momento. Las diagonales verticales serán las que soporten el esfuerzo de corte. Los travesaños inferiores son diseñados para soportar la carga del tubo y transmitirla

a las cerchas laterales. Los travesaños superiores deben soportar las cargas de servicio. Las diagonales horizontales superiores e inferiores, soportan el cortante horizontal

debido al viento o al sismo. Se contará con un apoyo fijo y uno deslizante. Las placas de apoyo reciben la carga de la estructura y la transmiten al bloque de apoyo, en el caso del apoyo fijo la misma placa irá soldada a la estructura y anclada al bloque de apoyo mediante pernos en “J”. El apoyo móvil tiene una placa soldada la estructura, y otra anclada al bloque de apoyo mediante pernos “J”. Entre ellas existe un material que permite el deslizamiento, así mismo se encuentran sujetas entre si mediante pernos soldados en la placa inferior, y que atraviesan la placa superior por ranuras alargadas en el sentido del paso a fin de permitir el movimiento.



Algunos de los pasos cuentan con sus propios bloques de apoyo, diseñados para recibir la carga del paso elevado, y transmitirla al suelo incluido su propio peso. En algunos de los casos se requiere atravesar los estribos de puentes existentes, en estos casos se ha visto la conveniencia de que las placas de apoyo de estos pasos se sustenten en la parte inferior del boque que se practicará para el paso de la tubería. Los materiales a ser utilizados son:

Perfiles de acero A36 (36000 lb/pulg2) laminados en frío.

Hormigón f’c= 210 kg/cm2.

Suelda estructural E70.

El personal que participe debe ser calificado, especialmente el que realice la soldadura (los soldadores deben ser calificados), la misma que debe ser no destructiva, verificada y aprobada por la Fiscalización.

6.6.7 Anclajes La colocación de anclajes tiene la finalidad de evitar que las presiones internas provoquen el desprendimiento de codos y tapones. En el caso de tuberías de acero, no existen uniones de tipo desprendible, y el tubo tiene la capacidad de resistir los esfuerzos en las deflexiones. En general no se requiere anclajes, excepto en casos especiales o puntos en que la unión no sea soldada.

Los elementos se diseñan siguiendo las normas del Código ACI-350 que proporcionan los requerimientos para el diseño estructural de Hormigón Armado por última resistencia para estructuras de ingeniería hidráulica, es necesario mencionar que en los elementos que transportan o contienen agua es primordial tomar las precauciones del caso para evitar agrietamientos o filtraciones, por lo cual se ha prestado especial atención al espaciamiento de las varillas que permite tener un control adecuado sobre los agrietamientos, en este aspecto se ha considerado el factor Z definido en el ACI 318 sección 10.6.4; este factor norma la separación máxima entre hierros en función del recubrimiento a fin de evitar las fisuras y agrietamientos. Cuando ha sido necesario se ha considerado un hormigón de mayor resistencia, característica relacionada directamente con la impermeabilidad, y proporciona un elemento adicional que impida fugas y filtraciones. Las dimensiones de los elementos y el refuerzo colocado satisfacen las normas citadas, además de que se han tomado las precauciones del caso proporcionando los espesores y el refuerzo necesario en las uniones para que los esfuerzos inducidos entre si por los elementos que se interaccionan sean resistidos y transmitidos adecuadamente. En estas estructuras es importante tomar muy en cuenta los recubrimientos de hormigón proporcionados a las varillas, éstos serán los siguientes:

Superficies en contacto con agua 5 cm. Superficies en contacto con tierra 5 cm. Superficies en condiciones normales 3 cm.

Las superficies en contacto con la tierra deberán tener un recubrimiento de 5 cm si se funden las paredes con encofrado exterior y las losas de fondo sobre un replantillo.



6.7 DISEÑO ELÉCTRICO, DE CONTROL Y MECÁNICOS El documento que se puede observar en detalle en el Anexo 8.1, describe la metodología de cálculo de los parámetros eléctricos que se involucran en el diseño de fuerza y control de la planta de tratamiento de agua potable ¨San Mateo¨, de la estación de bombeo de agua cruda ¨San Mateo¨, de los centros de reserva del sistema de distribución de agua potable y de las estaciones repetidoras del sistema de telecomunicaciones inalámbrica que brinda soporte a los criterios de escogencia de los equipos y elementos que se muestran en planos anexos especificados detalladamente y, permiten obtener calidad y confiabilidad en la operación de los sistemas eléctricos de potencia, control, instrumentación y telecomunicaciones de los locales que se detallan a continuación:

Planta de tratamiento de agua potable ¨San Mateo¨ Estación de bombeo de agua cruda ¨San Mateo¨ Tanque de carga ¨San Mateo¨ Centro de reserva ¨Tonchigue¨ Centro de reserva ¨Sua¨ Centro de reserva ¨Atacames¨ Centro de reserva ¨Tonsupa¨ Centro de reserva ¨Buen Pastor¨ Centro de reserva No. 6 ¨San Rafael¨ Centro de reserva ¨Las Tolitas¨ Centro de reserva No. 5 ¨15 de Marzo¨ Centro de reserva ¨La Guacharaca¨ Centro de reserva ¨Santa Cruz¨ Centro de reserva ¨Rocafuerte¨ Centro de reserva ¨Rio Verde¨ Centro de reserva ¨Cabuyal¨ Centro de reserva ¨Pegue¨ Centro de reserva ¨Camarones¨ Centro de reserva ¨Las Piedras¨ Centro de reserva ¨Tachina¨ Centro de reserva ¨San Mateo Centro de reserva ¨Estupiñan¨ Estación repetidora de telecomunicaciones ¨Norte No. 1¨ Estación repetidora de telecomunicaciones ¨Sur No. 1¨ Estación repetidora de telecomunicaciones ¨Sur No. 2¨

La arquitectura del diseño de alimentación y fuerza considera cargas eléctricas:

monofásicas a una tensión de 127 Vac para instalaciones interiores de iluminación y fuerza tal como tomas de corriente de un polo, bifásicas a 220 Vac para los equipos de aire acondicionado y para la iluminación exterior de los campus de la planta de tratamiento de agua potable, de la estación de bombeo de agua cruda, de los centros de reserva y de las estaciones repetidoras del sistema de telecomunicaciones inalámbrica mediante lámparas de descarga de vapor de sodio; trifásicas a 220 Vac para las unidades electromecánicas de tratamiento de agua potable consistente en unidades de agitación, bombeo, soplantes, dosificación, actuadores de válvulas (sedimentadores y lavado de filtros), tomas de corriente trifásicos de uso general en los recintos de bombeo y tableros;

trifásicos a una tensión de 460 Vac para para las unidades de bombeo de agua cruda, sistema tecles trolley, bombeo de sumideros y, trifásicas a una tensión de 4160 Vac para las unidades de bombeo de agua tratada al interior de la planta de



tratamiento. Los sistemas de control emplearán para las señales discretas de entrada 115 Vac y 24 Vdc, para las señales discretas de salida una tensión monofásica de 115 Vac mientras que la tensión de alimentación interna de los autómatas programables así como de los paneles de interfaz hombre máquina HMI, de los transductores de presión y de los relés de protección contra fallas de sobre temperatura e ingreso de humedad suministrados con las unidades de bombeo de agua cruda del tipo sumergible será de 24 Vdc. El desarrollo pormenorizado enfoca los siguientes campos:

Determinación de la demanda de Tableros de Fuerza / Control, elección de equipos de conmutación de estado (switchgear) en función de la carga.

Elección / Evaluación de Transformadores de Potencia.

Sistemas de alimentación en Media Tensión determinados en función de los ámbitos de Ampacidad y Caída de tensión.

Sistemas de alimentación en Baja Tensión determinados en función de los ámbitos de Ampacidad y Caída de tensión.

Estudios de corto circuito – Sistema de protecciones eléctricas al disparo por efecto térmico y magnético.

Sistemas para corrección del factor de potencia.

Sistemas de puesta a tierra.

Sistemas de protección atmosférica zonal.

Sistemas de respaldo de energía para sistemas de control, telemetría, vigilancia y telecomunicaciones en estaciones locales y remotas.

El diseño mecánico fue orientado a determinar los esfuerzos de tensión y tracción de los componentes mecánicos del sistema, tales como piezas y partes de las bombas, de los agitadores de paletas, características mecánicas de las tuberías de acero, etc.; en cada caso se establecen los mecanismos de evaluación, diseño y tolerancias de aplicación. En los planos del proyecto, se presentan los resultados del diseño.

6.8 INVERSIONES Este capítulo describe de manera resumida los componentes de las inversiones requeridas por el proyecto, y los alcances de cada una, insumos que luego formarán parte de las evaluaciones económica y financiera del proyecto; dada la característica de que éste es un Proyecto de Desarrollo Social, la categoría de las inversiones considera los costos iniciales (Presupuestos de Construcción; Costos Ambientales; Costos de operación inicial y puesta en Marcha; Fiscalización y Terrenos), y, Costos periódicos (Costos de Operación y Mantenimiento).

6.8.1 Presupuestos de Construcción

Para el proyecto se ha preparado un documento específico en el cual se presentan los presupuestos de cada componente del sistema, organizados en función de las obras predominantes, así como el análisis de precios unitarios de los rubros respectivos.

Los costos indirectos aplicados en este proyecto alcanzan al 20% sobre el costo directo.

En el documento “Presupuestos” se presentan los presupuestos de cada una de las obras, organizados en función de los componentes: obras civiles y Equipamiento, este último



corresponde básicamente los bienes y suministros de importación; de igual manera, en el mismo documento se incluye el Análisis de Precios Unitarios de cada uno de los rubros de cada obra. En el cuadro siguiente, se presenta el resumen de los costos de construcción del proyecto.

Obras civiles Equipos Total

CAPTACION 44.095.20 1.357.560.42 1.401.655.62 0.95

IMPULSIÓN DE AGUA CRUDA 6.522.65 16.350.70 22.873.35 0.02

CONDUCCION DE AGUA CRUDA 219.524.46 696.484.81 916.009.27 0.62

REHABILITACION PLANTA EXISTENTE (Q=800 l/s) 237.129.77 2.708.224.83 2.945.354.60 2.00

PLANTA NUEVA (DOS MODULOS Q=1200l/s c/u) 7.474.308.50 10.700.345.59 18.174.654.09 12.36

BOMBEO DE AGUA POTABLE (REHABILITACIÓN) 218350.85 2205293.96 2.423.644.81 1.65

BOMBEO AGUA POTABLE (PLANTA NUEVA) 671.648.62 2814420.54 3.486.069.16 2.37

TANQUE DE CARGA 221.727.50 461.221.59 682.949.09 0.46

CAMINO DE ACCESO 174.103.06 0 174.103.06 0.12

CONDUCCIONES AGUA POTABLE 23.702.891.43 56.581.612.96 80.284.504.39 54.59

CENTROS DE RESERVA 7.184.315.97 2.815.593.71 9.999.909.68 6.80

REDES DE DISTRIBUCIÓN 16.449.033.55 5.420.133.38 21.869.166.93 14.87

PEGUE 600.946.48 113.909.53 714.856.01 0.49

SISTEMA ELÉCTRICO Y CONTROL 1169147.61 3507442.84 4.676.590.45 3.18

Total 57.772.799.17 89.284.685.33 147.057.484.50 100.00

PRESUPUESTO REFERENCIAL PARA EJECUCIÓN DE OBRAS

ComponenteCosto USD (Sin IVA)

%

Debido a la fluctuación de los precios en el mercado, el presupuesto está respaldado por las Formulas Polinómicas de Reajuste de precios para la construcción de las obras Se presenta el Cronograma de construcción (Diagrama GANTT) óptimo, éste sirve de referencia para la contratación; se establece que el tiempo y secuencia de ejecución de los trabajos del Sistema Regional de Agua Potable Esmeraldas, se estiman terminarlos en 18 meses, para ejecución de obras, sin contabilizar los procesos de licitación ni la obtención de la Licencia ambiental.

0 3 6 9 12 15 18 21

Procesos licitatorios 3

Licencia Ambiental 3

Importación equipos, tuberías, válv. 6 79999078 19999770

CAPTACION 6 39509 9877

IMPULSIÓN DE AGUA CRUDA 3 7305

CONDUCCION DE AGUA CRUDA 3 245867

REHABILITACION DE LA PLANTA EXISTENTE (Q=800 l/s) 3 265585

PLANTA NUEVA (DOS MODULOS ADICIONALES Q=1200l/s) 15 1674245 1674245 1674245 1674245 1674245

BOMBEO DE AGUA POTABLE (REHABILITACIÓN) 3 244553

BOMBEO AGUA POTABLE (PLANTA NUEVA) 6 376123 376123

TANQUE DE CARGA 3 248335

CAMINO DE ACCESO 3 194995

CONDUCCION TANQUE DE CARGA -ABS. 7008 9 896010 896010 1194679

CONDUCCION ABS 7008-CHONE 12 817542 817542 817542 817542

CONDUCCION ABS 7008-TONCHIGUE 12 2499479 2499479 2499479 2499479

CONDUCCION TANQUE DE CARGA- ROCAFUERTE 12 2573114 2573114 2573114 2573114

CENTROS DE RESERVA 12 2011608 2011608 2011608 2011608

REDES DE DISTRIBUCIÓN 12 4912778 4912778 4912778 3684584

SISTEMA ELÉCTRICO Y CONTROL 3 1309445

COMPONENTESTiempo

(mes)

Año 2014 Año 2015 Año 2016

6.8.2 Costos concurrentes Además de los costos de construcción, para la ejecución de las obras es necesario considerar otros costos que deben ser tomados en cuenta por la EAPA San Mateo, para



fijar el monto del financiamiento requerido, éstos son:

Expropiaciones

Arranque y puesta en marcha de la planta potabilizadora

Plan de Mitigación Social

Fiscalización

Escalamiento y Reajuste de Precios, Obra

Escalamiento y Reajuste de Precios, Fiscalización Los valores estimados para cada componente de costo, se presenta en el cuadro siguiente.

Código Descriptivo % USD

3.1 Expropiaciones 1.50% 2205862.27

3.2 Arranque y puesta en marcha planta potabilizadora 2.00% 2941149.69

3.3 PMA y Plan de Mitigación Social 0.30% 441172.45

3.4 Fiscalización 5.00% 7352874.23

3.5 Supervisión Administración 0.50% 735287.42

3.6 Escalamiento y Reajuste Precios, Ejecución 2.70% 3970552.08

3.7 Escalamiento y Reajuste Precios, Fiscalización 0.50% 735287.42

12.50% 18.382.185.56 Total El calendario de inversiones por componente de obra, cuadro siguiente, refleja el cronograma de las inversiones para las obras, el total asciende a USD 197.52 millones de dólares.

2.014 2.015 2.016

Procesos licitatorios

Licencia Ambiental

Importación equipos, tuberías, válvulas 89284685.33 71427748.26 17856937.07 0.00

Obras civiles 57772799.17 3130154.94 50897356.90 3745287.33

Terrenos 2205862.27 2205862.27 0.00 0.00

Puesta en marcha 2941149.69 0.00 0.00 2941149.69

PMA y PMS 441172.45 223673.71 206262.88 11235.86

Fiscalización 7352874.23 3727895.16 3437714.70 187264.37

Supervisión Administración 735287.42 372789.52 343771.47 18726.44

Escalamiento y Reajuste Precios, Ejecución 3970552.08 2013063.39 1856365.94 101122.76

Escalamiento y Reajuste Precios, Fiscalización 735287.42 372789.52 343771.47 18726.44

Concurrentes 18382186 8916074 6187886 3278226

TOTAL INVERSIONES 165.439.670.06 83.473.976.76 74.942.180.42 7.023.512.88

COMPONENTES TotalInversion Anual USD

6.9 PLAN DE MANEJO AMBIENTAL

6.9.1 Objetivos

El Plan de Manejo Ambiental está orientado a la implementación de acciones y obras que permitan prevenir, mitigar y corregir los posibles impactos y efectos ambientales ocasionados por el proyecto en sus distintas fases (construcción, operación y mantenimiento). Se ha establecido una serie de medidas ambientales que tienen que aplicarse a través de diversos mecanismos institucionales. Dichas medidas ambientales se ven reflejadas en los



siguientes objetivos particulares:

a) Diseñar medidas ambientales, para la etapa de construcción, de acuerdo con los impactos negativos de mayor jerarquía de afectación ambiental.

b) Establecer medidas ambientales que deberán desarrollarse, durante las fases de operación relacionadas con el aprovechamiento máximo de los impactos positivos del proyecto.

6.9.2 Estructura del Plan de Manejo Ambiental

La estructura describe los siguientes Planes de Acción

6.9.2.1 Plan de Control Ambiental, Seguridad y Salud Ocupacional

Tiene como objetivo la reducción de los impactos negativos, optimización de los recursos y el cumplimiento de la legislación ambiental vigente. Los procedimientos que se prevén, sean puestos en marcha, están pensados para que las medidas de mitigación y compensación se conviertan en un compromiso real y de cumplimiento obligatorio por parte de los contratistas en la etapa constructiva de las obras a efectuarse. Los esquemas se ajustan lo más posible a la norma ISO14001 (E) 1996, para el logro de una gestión ambiental óptima.

6.9.2.2 Plan dde compensaciones e indemnizaciones

Se establece de forma ordenada y clara los criterios para las compensaciones requeridas a las personas afectadas de forma directa en la construcción de las obras. Se incluye los procesos de expropiación y servidumbre para el emplazamiento de los diferentes componentes del proyecto. Entre otros se toma en cuenta los valores requeridos por: adquisición definitiva, pago por daños y reposición de terrenos, sembríos de diferentes clases, especies arbustivas, restricciones de uso futuro.

6.9.2.3 Plan de monitoreo y seguimeinto

Se establecen procedimientos para monitorear la implementación de las medidas mitigadoras y los impactos socio-ambientales positivos y negativos del proyecto. Para el caso del Programa de control de obra y de seguridad y salud ocupacional se han definido una serie de listas de chequeo que permitan verificar el cumplimiento de lo estipulado en el plan de manejo. Para los programas paralelos, dependiendo de su tipo (consultorías, implementación, etc.) se han definido indicadores y metas que tienen que ser evaluadas periódicamente para monitorear su avance.



6.9.2.4 Plan de recuperación de áreas intevenidas

Consiste en las acciones que permitan mitigar los impactos producidos durante la construcción de las obras sobre todo en las áreas verdes, incluye revegetación, equipamientos, etc.

6.9.2.5 Plan de participación comunitaria

Se establece la participación de la sociedad civil como eje importante en todas las etapas del proyecto, entendiéndose como una verdadera participación e involucramiento en los procesos de diseño, constructivos y de vida útil del proyecto, en donde se refleje las inquietudes y sugerencias de la sociedad afectada por su implementación.

6.9.2.6 Cronograma de ejecución de las medidas ambientales En el Plan de Manejo Ambiental del proyecto se puede apreciar el cronograma de ejecución y cumplimiento de las medidas propuestas, para cada uno de los planes, cuyos tiempos de estimación están determinados para los primeros 6 meses de vida del proyecto, y cuyos tiempos de aplicación serán similares en los siguientes períodos de la fase constructiva. Se debe mencionar que los impactos producidos por las expropiaciones de los terrenos que sean afectados por el trazado del proyecto, no se consideran como tal puesto que dentro del presupuesto de cada uno de los municipios intervinientes se debe tener un fondo previsto para tal efecto, presupuesto que tiene que estar contemplado fuera de los costos ambientales.

6.10 VIABILIDAD ECONÓMICA El análisis de viabilidad económica y financiera del proyecto engloba los aspectos macroeconómicos (incidencia en los bienes de capital por la insuficiencia de provisión de materiales industriales -acero-) y microeconómicos (comportamiento del mercado nacional); éste análisis e realiza en el mes de marzo de 2013, cuyo informe detallado se presenta en los Anexos 12.3 y 12.4 de este informe; por lo que se debe considerar que a futuro se podrían presentar variaciones en los productos importados, que tendrían incidencia en el análisis económico financiero del proyecto, debido a que el presupuesto de construcción depende fuertemente (53%) de bienes y suministros importados (ver numeral 6.8.1.4 de este informe), aspecto que podría incidir especialmente en los costos de construcción, debido a que los precios corrientes utilizados para valorar los insumos del proyecto, se ven afectados en el futuro por las estimaciones del comportamiento de la economía mundial.

6.10.1 Encuesta socioeconómica Con el objeto de conocer la opinión de la población respecto al servicio de agua potable actual, y como parte de los estudios definitivos para el nuevo sistema de agua potable de los cantones de Esmeraldas, Ríoverde y Atacames, la Empresa ACSAM Consultores realizó una encuesta socioeconómica en el mes de febrero de 2013. Para este fin, se diseñó una encuesta en base a una muestra representativa de hogares de los cantones mencionados. En este estudio se trata de conocer las características de los hogares en cuanto a la disponibilidad de infraestructura, condición de ocupación de la vivienda, el uso de las mismas; además, en este contexto interesa conocer la provisión de servicios básicos, especialmente la cobertura agua potable.



La encuesta fue levantada en la tercera semana del mes de febrero del 2013. A continuación se presenta un análisis de los principales resultados producto del procesamiento de la información y que forma parte del plan de tabulación diseñado para esta investigación. Las encuestas se levantaron en la ciudad de Esmeraldas (71,4%), Atacames (7,1%), Tonsupa (4,8%) Sua (1,6%) Tonchigue (3,2%) Rioverde (3,2%) Rocafuerte (3,2%), San Mateo (2,4%), Camarones (1,6%) y Tachina (1,6%). Es importante señalar que los resultados obtenidos en este informe servirán para caracterizar la zona desde el punto de vista socioeconómico y fundamentalmente argumentar respecto a la disposición al pago estimada con aplicación de la metodología de evaluación contingente. El diseño de la muestra responde a los objetivos y necesidades del estudio: de demanda de agua potable de los hogares del área de influencia del proyecto correspondiente a los cantones Esmeraldas, Atacames y Rioverde, garantizando precisión y confiabilidad a las estimaciones. Para la captura de la información se utilizó el programa CSpro (Buro de los censos de los EE.UU). El mismo que se identifica por ser un programa de entrada de datos, y exportación de datos a SPSS, SAS, STATA y R, esto facilita el procesamiento de datos. El desarrollo de los procesos y metodología de la investigación, se presenta en el Anexo 12.1, de este informe. A continuación se describen los principales aspectos que relacionan la perspectiva de los usuarios versus la calidad del servicio. De la encuesta socioeconómica se establecen los siguientes macro-indicadores:

Existe un alto porcentaje de domicilios conectados a la red pública de agua potable (89%); todos los conectados indican que el servicio es intermitente o limitado; de éstos, el 37% califica de buena calidad, el 55% de regular y el 8% el agua es de mala calidad. De igual manera del total conectados, el 63% dispone de medidor, y, el 65% dispone de tanque de reserva.

Los no conectados (11%), usan agua a través de vecinos (64%), tanqueros (29%), y pozos o río (7%).

El 64% de los usuarios compra agua embotellada para beber, adicionalmente, el 55% hierve el agua de la red pública para tomar.

En los últimos tres meses, en el 77% de hogares, alguien ha sufrido alguna enfermedad.

El 96% de los encuestados cree necesario la construcción de un nuevo sistema de agua potable.

6.10.2 Encuesta sobre Disposición al Pago Como recoge la literatura especializada, no siempre es posible cuantificar directamente los precios a los cuales los consumidores estarían dispuestos a pagar por contar con un bien y/o servicio en cantidad y calidad que satisfagan sus necesidades. La utilización de



métodos alternativos para determinar el valor que asignan los agentes directamente comprometidos con el proyecto, o más concretamente, aquellos que se consideran beneficiarios directos de la ejecución de un proyecto El Método de Valoración Contingente (MVC), originalmente propuesto por Davis (1963), se ha convertido en la principal herramienta de valoración ambiental ante las limitaciones presentadas por aquellas otras técnicas basadas en la conducta de los agentes en el mercado (preferencias reveladas). El método ha sido aplicado para valorar numerosos y diversos bienes públicos ambientales como la calidad del agua, la existencia de especies silvestres, la conservación de espacios naturales, la preservación del paisaje y los daños ambientales (Carson et al., 1995).

Los beneficios que un proyecto genera comprenden todos los efectos positivos que

se derivan de su ejecución, esto significa que es indispensable especificar los

vectores de beneficios relevantes. Cuando el mercado está definido (i.e., agua potable, energía eléctrica) es posible cuantificar las curvas de demanda, de manera que con el proyecto es posible cuantificar directamente los beneficios. No siempre es factible estimar los beneficios directamente, por ello se ha desarrollado algunas técnicas para simular mercados, de manera que la estimación del precio óptimo refleje el comportamiento de los consumidores del bien y/o servicio. Se pretende determinar la medida del cambio en el presupuesto familiar manteniendo el

nivel de bienestar constante, es decir el precio que estarían dispuestos a pagar los

consumidores si se efectiviza el proyecto sin que implique sacrificios en su

presupuesto. Esta metodología se conoce como Valuación Contingente. Este método de estimación de beneficios, denominado también método de referéndum, ha sido ampliamente utilizado en Ecuador a partir del programa de Desarrollo Municipal (1990) liderado por el Banco del Estado, en general la mayoría de proyectos de saneamiento básico, equipamiento urbano, han sido evaluados con base en esta metodología. Partiendo del dimensionamiento de la demanda, los beneficios asociados al proyecto se han obtenido con la aplicación de investigaciones directas (encuestas de hogares) basadas en diseños muestrales que aseguren la representatividad de los datos, especialmente los directamente relacionados con la disposición al pago por el bien y/o servicio. Básicamente, el proceso de validación consiste en realizar una regresión econométrica entre la disposición al pago declarada por los encuestados y una serie de variables explicativas que, al menos teóricamente, se consideran determinantes. La validez de los resultados se juzga en función del cumplimiento de los signos esperados, de la significatividad estadística de los coeficientes estimados y de algún criterio de bondad de ajuste (logaritmo de máxima verosimilitud, Chi-cuadrado, F de Fisher, signos de los coeficientes de las variable significativas). De esta forma, el planteamiento econométrico y, en concreto, el definir y descubrir una estructura funcional adecuada se presenta como una cuestión de suma relevancia en el proceso de validación de los resultados y estimación con pregunta cerrada. Del procesamiento de las encuestas y cruce de variables, se establecen las siguientes conclusiones.



Los resultados obtenidos en los cantones del área de influencia del proyecto (Esmeraldas, Rioverde, Atacames), no presentan variaciones significativas en cuanto a porcentajes.

Para la propuesta de pago mayor a 15 $/mes, el 66% no está de acuerdo;

Para la propuesta de pago entre 10 y 15 $/mes, el 63% si está de acuerdo;

Para la propuesta de pago entre 5 y 10 $/mes, el 41% si está de acuerdo; Como conclusión el precio, ingreso y gasto con sus respectivas transformaciones son las variables que mejor explican la función logística de disposición al pago por el servicio de agua potable para los cantones de Esmeraldas, Atacames y Rioverde, por lo tanto para efectos de cuantificar los beneficios que el proyecto generaría se selecciona la función de la DAP asociada a la variable precio u al agua embotellada. La elasticidad precio demanda de agua potable en los municipios del área del proyecto, se encuentra entre -0,27 y -0,28 para los consumidores conectados al sistema de agua potable; la elasticidad ingreso equivale a 0,0023 en tanto que la de gasto se ubica alrededor de 0,0039. Para los no conectados la elasticidad precio demanda de agua potable se ha cuantificado en -1,22. Los factores de correlación de la DAP, establecen:

los cantones que disponen de un mejor servicio son los que dan mayor porcentaje negativo o están menos dispuestos a pagar por un nuevo servicio de agua potable,

los que consumen más cantidad de agua embotellada (promedio 280.85 litros) son los más dispuestos a pagar por el nuevo sistema.

el Ingreso promedio general es de 507,52 dólares; no están dispuestos a pagar por el servicio de agua potable las familias con ingresos equivalente a USD 424 dólares mensuales; las familias que tienen ingresos mensuales equivalentes a USD 555,73 por mes sí estaría dispuesto a pagar por este servicio.

La diferencia entre los ingresos y gastos totales promedios (declarados por los encuestados) da un valor promedio de 114,17 dólares, con lo cual los usuarios estarían en posibilidad de financiar el costo de una posible tarifa por el nuevo servicio de agua potable

6.10.3 Evaluación económica La evaluación económica de un proyecto mide los beneficios producidos por la inversión como el aumento bruto en el bienestar económico del país resultante de los bienes y servicios generados por proyecto, estos beneficios expresados en términos monetarios, se miden como el monto máximo que la gente, considerada individual o colectivamente, estaría dispuesta a pagar por el producto o servicio generados por proyecto, los costos en cambio se miden a través del valor que los residentes del país asignan a los recursos que tendrán que ser utilizados en otros usos productivos a fin de construir y poner en marcha proyecto que está siendo evaluado, es decir aquí aplicamos el criterio del costo de oportunidad del capital (Haberger & Jenkins: 1993).



Este principio forma la base de la evaluación económica: si el valor de los beneficios excede el de los recursos sacrificados debido a la ejecución del proyecto, los beneficiarios podrían compensar a los que pagan los costos (o efectos negativos del proyecto) y todavía tendrían una ganancia para ellos. La diferencia entre los beneficios de los ganadores y la compensación requerida para los perdedores representa el beneficio neto del proyecto.

6.10.3.1 Criterios de evaluación Este análisis se basa en la cuantificación de:

a. Los costos de inversión, operación y mantenimiento de las obras del Sistema Regional de Agua Potable Esmeraldas.

b. Los beneficios, éstos se basan en los resultados de la encuesta socioeconómica realizada para el área de influencia directa del proyecto en febrero de 2013. Estos resultados permitieron cuantificar los parámetros que sirvieron como insumos para la evaluación económica, concretamente, características de la demanda y elasticidades precio de la demanda de agua potable para consumidores residenciales y nuevos conectados al sistema.

c. Los costos económicos de inversión, obtenidos mediante la aplicación de nuevos

factores de conversión, utilizando para ello una matriz semi-insumo producto con base en la matriz de cuentas nacionales del Banco Central de Ecuador correspondiente al año 2007.

d. La metodología de evaluación económica utilizada es la de costo-beneficio,

mediante la utilización del Modelo de Simulación de Obras Públicas, (SIMOP).

e. Los flujos obtenidos se descontaron a una tasa de descuento social del 12%.

6.10.3.2 Oferta sin Proyecto (actual) El proyecto regional de agua Potable Esmeraldas, fue diseñado en 1987, teniendo como horizonte de proyecto el año 2015; el área de cobertura del sistema debía cubrir 1303 ha, en la que se incluía 18 centros poblados urbanos y las localidades (comunidades) ubicadas a lo largo de las conducciones. Para e el horizonte del proyecto (2015), el Caudal máximo diario –residencial- fue determinado en 1615.86 l/s (para la población proyectada) y 247.8 l/s como consumos especiales; por lo que el caudal máximo diario de diseño alcanzó a 1863.62 l/s; y las obras debían tener las siguiente capacidad: Captación para 2236 l/s, Conducciones para 2050 l/s y Planta potabilizadora para 2050 l/s. Las obras de la primera etapa, cada una con la mitad de la capacidad de proyecto, debían entrar en operación en el año 1989, y las obras de la segunda en el año 2003; las redes de distribución debían implementarse periódicamente de acuerdo al crecimiento de la demanda Obviamente, la implementación de obras se desfasó radicalmente, es así que, las obras previstas para primera etapa entraron a operar en el año 1995, y no se ejecutaron las obras previstas para segunda etapa.



A la fecha de presentación de este informe, el sistema regional de agua potable abastece a la ciudad de Esmeraldas, así como también las poblaciones de Tonsupa, Atacames, Súa, Tonchigüe, San Mateo, Tachina, Camarones, Rioverde, Palestina, Rocafuerte. La capacidad de producción del sistema de agua potable de Esmeraldas asciende a 720 l/s, anualmente se cuenta con una oferta de 22,7 millones de m3.

6.10.3.3 Oferta con proyecto De acuerdo con el balance oferta-demanda, para satisfacer las demandas a largo plazo del área de influencia del proyecto, es necesario considerar tanto el crecimiento real de la población, el desenvolvimiento de las actividades principalmente vinculadas con turismo, industria, el sector institucional y adicionalmente, el crecimiento de la demanda proveniente del nuevo grupo de consumidores que se incorporaría al sistema. Los resultados del análisis técnico, de la población y del nivel de actividad económica del sector turismo fundamentalmente, la propuesta contempla incrementar al caudal actual a fin de cubrir el crecimiento de la demanda hasta el año 2040, esto es construir las obras con la capacidad necesaria hasta el horizonte de proyecto cuya demanda será de 2948 l/s, incluyendo la oferta existente, esto significa que la capacidad total del sistema para el año 2040, permitiría producir unos 93.0 millones de m3 anuales.

Fija Flotante Total l/s Mm3/año l/s Mm3/año l/s Mm3/año

2013 231.638 140.090 371.728 1.909 60.2 720 22.7 1.189 37.5

2015 250.037 148.306 398.343 2.044 64.5 720 22.7 1.324 41.7

2020 275.928 157.205 433.133 2.239 70.6 720 22.7 1.519 47.9

2025 296.580 163.626 460.206 2.405 75.9 720 22.7 1.685 53.1

2030 317.032 169.857 486.889 2.577 81.3 720 22.7 1.857 58.5

2040 358.068 182.655 540.722 2.948 93.0 720 22.7 2.228 70.3

Demanda Oferta DéficitPob Servida (hab)Año

6.10.3.4 Demanda actual y demanda insatisfecha De acuerdo con la información “disponible” la demanda de agua potable comprende a cinco grupos de consumidores, el residencial, comercial, industrial, institucional y aquel grupo que no cuenta con el servicio de agua potable y que se abastece mediante otras formas de abastecimiento. El sistema regional de agua potable Esmeraldas presenta serias deficiencias que se reflejan directamente en la insuficiente cobertura y mala calidad de los servicios. Los principales aspectos que visualizan la problemática del sistema regional de agua potable, se refieren a la gestión del sistema y la capacidad de los componentes del mismo, los parámetros básicos, se indican a continuación: En la actualidad, año 2013, el sistema regional de agua potable Esmeraldas debe cubrir la demanda de 371728 habitantes (2316381fija y 140090 turística); la población servida con el proyecto al inicio de operaciones era de 114455 habitantes (inicio de los 90). La cobertura actual del servicio alcanza a 180640 habitantes, esto significa que únicamente un 51% de la población tiene acceso a los servicios de agua potable. Ello supone una elevada presión demográfica, lo que conlleva a que la distribución del servicio sea racionada (3 días a la semana y por pocas horas), puesto que el sistema no puede brindar servicio las 24 horas del día a toda la población demandante.



La demanda actual es de 60.2 millones de m3, obviamente la mayor cantidad de demanda proviene de los consumidores residenciales, un importante grupo de consumidores es el comercial, en este grupo se encuentra la demanda del sector hotelero y de restaurantes del área de influencia del proyecto. Actualmente la planta de agua potable produce unos 720 l/s, esto equivale a una producción anual de 22,7 millones de m3; por lo tanto el déficit de agua potable equivale a 37.5 millones de m3, situación que se ve agravada porque el área de influencia presenta dos hechos significativos, un crecimiento real de la población superior a la media nacional y un fuerte crecimiento de las actividades turísticas lo que conlleva necesariamente a un crecimiento significativo de la demanda de agua potable en el mediano y largo plazo.

6.10.3.5 Costos del proyecto

a. Costos de Obras Definidas las obras del diseño definitivo desde el punto de vista técnico, se ha cuantificado las cantidades de obra, utilizando los precios vigentes a marzo de 2013, a partir de lo cual se ha realizado una estimación de los presupuestos respectivos, estos se expresan a precios de mercado y por componente. A partir de los costos estimados para cada obra, y con el propósito de eliminar las distorsiones presentes en el mercado nacional; para todos los rubros de inversión se diferenció los componentes nacional e importado, a los insumos importados se descontó las tasas arancelarias y para los bienes nacionales el impuesto al valor agregado, posteriormente se aplicó los factores de conversión disponibles. A partir de los costos expresados a precios de mercado para cada componente de inversión se aplicaron los correspondientes factores de conversión, estimados para este proyecto. Tanto los costos de inversión, como los de operación y mantenimiento transformados a precios de eficiencia forman los flujos de costos económicos, que constituyen la base sobre la cual se estima el valor presente neto económico. Para su cálculo se descontaron los flujos por el costo de oportunidad económico del capital, fijado en el 12%. Las inversiones a precios de mercado ascienden desde USD 204.66 millones de dólares.

b. Costos de Operación y Mantenimiento Dentro de los costos de operación y mantenimiento se han considerado los rubros que se detallan a continuación: Personal Administrativo y de Operación y Mantenimiento: En estos rubros se han considerado los costos anuales de los salarios del personal que se encargará del manejo administrativo y operativo del Sistema de agua potable de Esmeraldas. Combustibles, lubricantes, energía eléctrica y químicos: En este rubro se ha estimado el costo anual por concepto de combustibles diarios, cambios de aceite y mantenimiento en general que requerirá el parque automotor necesario para el proyecto y que estará dedicado a la operación y mantenimiento del sistema de agua potable. Equipos, Herramientas: En lo concerniente a equipos y herramientas se han considerado los indispensables para el óptimo funcionamiento del proyecto.



Químicos: Se consideraron los volúmenes totales que requiere cada planta de tratamiento de acuerdo con la calidad del agua de cada una. Los costos de operación y mantenimiento de la situación con proyecto fueron calculados por los técnicos que elaboraron el presente proyecto y comprenden rubros de mano de obra calificada, no calificada, componente nacional e importado y lubricantes y combustibles, químicos y electricidad. En el flujo de costos de administración, operación y mantenimiento fueron excluidos los impuestos y aranceles con el objeto de eliminar distorsiones2. El valor de los costos de operación y mantenimiento incrementales del sistema de ampliación de cobertura de agua potable para el área de influencia del proyecto alcanza a USD 7,1 millones de dólares, expresado a precios de eficiencia y descontado al 12%.

6.10.3.6 Beneficios La Cuantificación de beneficios del proyecto de Agua Potable se realizó mediante la utilización del Modelo de Simulación de Obras Públicas, (SIMOP). Este modelo simula las curvas de demanda, la distribución y la producción de agua en un sistema público. El objetivo es calcular los beneficios económicos que se obtienen cuando se amplía la capacidad de producción. Este programa permite analizar y desagregar el consumo de agua hasta en 5 grupos de consumidores, cada uno con su función de demanda, política de fijación de precios y costos de suministro alternativo. Además, permite investigar el momento óptimo de iniciación del proyecto y efectuar un análisis de sensibilidad. El análisis se lo realizó para el período de diseño del proyecto (27 años), considerando una etapa de inversión que comprende desde mediados de 2013 hasta el segundo semestre de 2015, además se considera reinversiones cada 7 años, este último corresponde a equipos electromecánicos necesarios para actividades de bombeo.

6.10.3.7 Evaluación económica del proyecto La evaluación económica consiste en identificar los impactos positivos y negativos del proyecto sobre los recursos reales, y, asignarles un valor que refleja el aporte marginal de cada recurso al bienestar nacional. En otras palabras, la evaluación económica mediría el impacto del proyecto sobre cada uno de los elementos de la función de bienestar y asignaría valor a cada impacto. Con base en los parámetros y variables analizadas anteriormente, se realizó la estimación de los indicadores de rentabilidad del proyecto, para esta simulación se utilizó el SIMOP, modelo que a partir de las condiciones impuestas desde el punto de vista técnico (oferta) como económico (funciones de demanda, proyecciones de la demanda, precios y costos de inversión, operación y mantenimiento, además de los costos variables de producción del m3), y de la estimación del ahorro de recursos para los nuevos consumidores, permite estimar los indicadores de rentabilidad más relevantes, es decir, la TIRE y el VANE. Los resultados del análisis costo-beneficio demuestran que el proyecto es rentable económicamente, los resultados positivos y superiores a la tasa social de descuento, en

efecto, la tasa interna de retorno TIRE para la situación con proyecto equivale a 19,60%; el

2 Ver flujos de costos de operación y mantenimiento incrementales, tanto a precios de mercado como de eficiencia.



valor presente neto VANE alcanza a USD 115,1 millones de dólares. El análisis de sensibilidad permite identificar los cambios que podrían darse por efecto de variaciones en variables importantes del proyecto

6.10.3.8 Conclusiones De acuerdo con los resultados del análisis costo beneficio el proyecto de agua potable para la ciudad de Esmeraldas y su área de influencia es la más rentable económicamente, genera importantes beneficios para la población y sobre todo elimina los problemas asociados a la actual gestión operativa del servicio de agua potable.

El proyecto como puede observarse en el análisis paramétrico es muy sensible ante cambios en los costos de inversión y operación y mantenimiento, por lo es pertinente considerar estas restricciones.

Este proyecto debe considerarse como de ampliación de la capacidad del sistema de abastecimiento de agua potable de Esmeraldas y del área de influencia.

6.11 VIABILIDAD FINANCIERA

6.11.1 Premisas para el modelo financiero Una vez que se han dimensionado los componentes de inversión del proyecto, el proceso siguiente es determinar la rentabilidad del proyecto incluyendo además los costos operativos y los ingresos esperados por la venta de agua potable para la situación con proyecto durante el período analizado. Teóricamente el modelo financiero es un instrumento metodológico que permite justificar la factibilidad del proyecto a partir del análisis de las variables y parámetros técnicos y económicos que permiten determinar los posibles cursos de acción en el marco de las condiciones básicas impuestas. El modelo elaborado es determinístico, sus resultados dependen directamente de la magnitud de los parámetros asumidos como de tendencia propuesta en las variables básicas del mismo, por ejemplo, si se producen cambios hacia arriba en las inversiones y se prevé una reducción de la producción y/o tarifa, el efecto previsible es una reducción del nivel de ingresos en la medida que el flujo neto de recursos se contrae hacia abajo. El modelo consta de tres componentes principales:

El primero refiere a los parámetros macroeconómicos la cuestión tributaria, los factores de ajuste de las variables principales de la simulación (ingresos, gastos), tasa de oportunidad, costo promedio ponderado del capital.

El segundo, está conformado por las estimaciones de la producción estimada de agua potable, estos resultados provienen del ejercicio de evaluación económica realizados mediante la utilización del SIMOP, el cronograma de inversiones producto del análisis de las intervenciones necesarias para garantizar la producción hasta el horizonte del proyecto, tanto la producción m3, como los costos de inversión a los cuales debe agregarse los gastos operativos de la empresa que administrará el servicio, constituyen la parte esencial del modelo ya



que de su correcta definición, dimensionamiento y criterios lógicos utilizados para las proyecciones, se podrá obtener resultados creíbles y confiables para la gestión del proyecto;

La tercera, es consecuencia de la segunda, allí se aplican los criterios de depreciación, demanda de financiamiento, la cuestión impositiva, el estado de resultados, el balance general, el cuadro de fuentes y usos, los flujos de caja netos (proyecto, inversionista) y finalmente el análisis de sensibilidad del proyecto para medir los efectos que causaría en los indicadores de rentabilidad la modificación de las variables de ingresos, inversiones y gastos operativos.

La tarifa constituye el parámetro que sobre la base del desempeño del mercado de capitales en el largo plazo (rentabilidad) permite ajustar al modelo a fin de garantizar una tasa de retorno y un valor presente neto que permita el repago de la deuda. Para el presente caso, la tarifa contribuye a la generación de recursos para garantizar la operación y mantenimiento del sistema de agua potable, además para generar recursos capitalizables para reinversiones futuras.

6.11.2 Estimación del modelo El horizonte para el cual se plantea el proyecto es hasta el año 2040, los componentes del modelo en la parte operativa, se vinculan con el objetivo de estructurar una tendencia temporal de cada una de las variables principales que determinan la rentabilidad del proyecto. A continuación se presenta un detalle de las variables importantes del proceso de simulación del modelo de equilibrio, estos son:

Parámetros macroeconómicos y supuestos

Estimaciones de la producción m3/año de agua potable por tipo de consumidores

Tarifas para el período analizado

Ingresos esperados (venta del servicio de agua potable)

Costos de diseño y construcción, correspondiente a los resultados de los estudios y diseños de ingeniería.

Costos de administración operación y mantenimiento

Depreciaciones

Flujo de caja del proyecto

Estimación indicadores de rentabilidad

Período de recuperación del capital

6.11.3 Indicadores de rentabilidad Los indicadores de rentabilidad estimados servirán como parámetros comparativos de la bondad del proyecto en relación con los rendimientos que actualmente se obtienen en el mercado de capitales nacional para inversiones de mediano y largo plazo. Si bien en el mercado existe una tendencia hacia debajo de las tasas de interés para operaciones financieras especialmente corporativas (por ejemplo las tasas de interés para créditos hipotecarios), en el modelo se utiliza el costo de oportunidad. Todos los valores que se expresan a valor presente se han descontado a una tasa del 6%.



Siempre será conveniente efectuar la inversión cuando la tasa de interés de mercado es menor que la tasa interna de retorno, o sea, cuando el flujo de capital en inversiones alternativas genera menos recursos que el capital invertido en el proyecto (Fontaine. 1984:63). El criterio formal de selección considerando el valor presente neto, consiste en aceptar todos los proyectos cuyo VAN sea positivo. Si se trata de elegir entre distintos proyectos igualmente rentables, el VAN es un indicador adecuado.

Si el VAN es mayor que 0, indica que el proyecto es deseable, un VAN menor que 0, aconseja que el proyecto no debe realizarse.

En las dos situaciones se refleja la comparación entre invertir en el proyecto versus colocar el capital a una tasa de interés dada. Los resultados de la simulación muestran que el proyecto es rentable, la tasa interna de retorno para el proyecto sin financiamiento equivale al 13,86%, asociado a este último con un valor presente neto de USD 37 millones de dólares estadounidenses. La Probabilidad de ganancias para la tasa de retorno equivale al 96,5%.

6.11.4 Conclusiones Los resultados del análisis financiero determinan que el proyecto considerando el esquema tarifario y el volumen de demanda por tipo de consumidores, si permite garantizar el pago de los costos operativos y de mantenimiento para todo el período de vida útil del proyecto, el estado de resultados demuestra que es posible incluso capitalizar recursos para reinversiones en el futuro. Es importante señalar que es previsible que con el mejoramiento de la infraestructura de abastecimiento de agua y si paralelamente se trabaja en el componente de alcantarillado sanitario y tratamiento de aguas servidas, se produzca una afluencia de turistas en magnitudes superiores a las observadas en el tiempo reciente. Si Esmeraldas y su área de influencia mejoran sustancialmente la prestación de servicios de agua y saneamiento, pueden calificar a sus playas como libres de contaminación, por tanto de categoría A para el turismo. Si bien el aporte del Estado permitirá ejecutar las inversiones, no es menos cierto que la empresa de agua potable debe emprender en un proceso de mediano plazo en el mejoramiento sustancial tanto de las cuentas como en el esquema operativo, ésta debe cumplir necesariamente lo estatuido en el artículo 277 del COOTAD, lo menos que puede hacer esta empresa es garantizar que los recursos de todos los ecuatorianos sean gestionados con eficiencia y eficacia. Se recomienda por tanto la implementación de un sistema de seguimiento y evaluación con base en metas objetivamente verificables.

7 DOCUMENTOS DEL DISEÑO DEFINITIVO

El presente documento constituye la memoria técnica de los diseños definitivos. También forman parte de esta memoria, todos los anexos de los estudios realizados y los



presupuestos con su respectivo respaldo de los Análisis de Precios Unitarios y fórmulas polinómicas. Los documentos resultantes del Diseño Definitivo del Sistema Regional de Agua Potable Esmeraldas, con los cuales se puede continuar con las siguientes fases del Proyecto como la contratación y construcción, son:

Tomo 1: Informe Final, Memoria Técnica Descriptiva Tomo 2: Anexos técnicos de cálculo 1 a 6, Captación a Conducciones Tomo 3: Anexo 7, Diseño de la red de distribución Tomo 4: Anexo 8 a 10, Diseño Eléctrico, Estructural y Ambiental Tomo 5: Anexo 11, Estudio Geotécnico y de suelos Tomo 6: Anexo 12, Estudios económicos, DAP y Evaluación E&F Tomo7: Manual de Operación y Mantenimiento Tomo 8: Especificaciones Técnicas Tomo 9: Volumen 1: Presupuestos, Memoria de presupuestos

Anexo P1: Presupuesto general Anexo P2: APU´s Explotación de materiales Anexo P3: Costo Horario de equipos Anexo P4: Fórmulas polinómicas Volumen 2: Anexo P5: Cantidades de obra Anexo P6: Catálogos de los equipos Volumen 3: Anexo P7: Proformas de proveedores Volumen 4 Anexo P8: APU´s Rubros 1 a 580 Volumen 5: Anexo P8: APU´s Rubros 581 a 1168

Todos los planos preparados tienen escalas apropiadas, y están en formato A2 (el función de lo acordado), el listado y contenido de los planos de los Diseños Definitivos se indica a continuación:

Cantidad

203

Captación y Estación de Bombeo de Agua Cruda 14

Impulsión de Agua Cruda 2

Reestruturación Arquitectónica 7

Conducción de Agua Cruda: Lagunas-Planta 2

Planta de Potabilización Rehabilitada (800 l/s) 29

Planta de Potabilización 2x1200 l/s 72

Estructurales Planta de Potabilización 40

Estación de Bombeo de Agua Potable (Rehabilitada) 9

Estación de Bombeo de Agua Potable (Nueva) 12

Impulsión de Agua Potable (Rehabilitada) 4

Tanque de Carga (Rehabilitado) 12

LISTA DE PLANOS

Contenido

TOMO 1: Captación a Tanque de carga



237

Planta General de conducciones 1

Tramo 1: Conducción Tanque de Carga a Tonchigue Planta y perfil 76

Derivación a Reservas, Planta y perfil 15

Tramo 2: Conducción Absc 7+008 a Chone, Planta y Perfil 17


Tramo 3: Conducción Tanque de Carga a Rocafuerte, Planta y Perfil 78


Detalles constructivos de las conducciones 35

TOMO 2: Conducciones de agua Potable

134

Centros de Reserva Chone (Norte) 8

Centros de Reserva Guacharaca (Sur Alto) 9

Centros de Reserva Aire Libre (Sur Bajo) 8

Centros de Reserva 15 de Marzo 9

Centros de Reserva San Rafael Bajo (Existente) 6

Centros de Reserva San Rafael Alto (Nuevo) 8

Centros de Reserva Winchele 7

Centros de Reserva Buen Pastor Bajo (Existente) 6

Centros de Reserva Buen Pastor Alto (Nuevo) 6

Centros de Reserva Tonsupa 8

Centros de Reserva Atacames 6

Centros de Reserva Súa 6

Centros de Reserva Same y Tonchigue 6

Centros de Reserva San Mateo 7

Centros de Reserva Tachina 7

Centros de Reserva Piedras 7

Centros de Reserva Camarones 6

Generales y estructurales Tanques 14

TOMO 3: Reservas de agua Potable

207

Red de Distribución Chone 16

Red de Distribución Betania 9

Red de Distribución Santa Cruz 8

Red de Distribución Guacharaca 13

Red de Distribución Aire Libre 19

Red de Distribución 15 de Marzo 21

Red de Distribución Buen Pastor Alto (Nueva) 18

Red de Distribución Winchele 27

Red de Distribución San Rafel Bajo (Existente) 12

Red de Distribución Buen Pastor Bajo (Existente) 11

Red de Distribución Tonsupa 32

Red de Distribución Atacames 21

TOMO 4: Redes de distribución Parte 1



209

Red de Distribución Súa 11

Red de Distribución Same 11

Red de Distribución Tonchigue 10

Red de Distribución San Rafel Nueva 18

Red de Distribución San Mateo 21

Red de Distribución Tachina 21

Red de Distribución Piedras 9

Red de Distribución Camarones 12

Red de Distribución Pegue 26

TOMO 5: Redes de distribución Parte 2 y Eléctricos

Planos hidráulicos Reductoras de presión Red 12

Conexiones domiciliarias y zanja tipo 1

Hidrantes subterráneo t tipo tráfico 1

Planos estructurales Reductoras de presión Red 3

Sistema de Control y Arquitectura de comunicación 21

Sistema Eléctrico y Fuerza 16

Planos Generales 16

Total planos 990

En esta etapa de Diseños Definitivos se presentan los siguientes Anexos

Identificador Contenido

Anexo 1.1 A Caudal en la captación existente

Anexo 1.1 B Diseño Bombeo de Agua Cruda

Anexo 1.2 Diseño Conducción Agua Cruda: Lagunas - Planta

Anexo 2.1 Diseño de la Planta de Potabilización 800 l/s, y ensayos de tratabilidad

Anexo 2.2 Diseño de la Planta de Potabilización 2x1200 l/s, y ensayos de tratabilidad

Anexo 3.1 Diseño de nivel de bombeo en el Cárcamo de agua potable

Anexo 3.2 Cálculo de la sumergencia y NPSH disponible

Anexo 3.3 Diseño de la Estación de Bombeo de Agua Potable

Anexo 3.4 Diseño de la chapa de acero del múltiple de bombeo

Anexo 3.5 Análisis de transitorios de la impulsión de Agua potable

Anexo 4 Diseño de las mejoras en el Tanque de Carga

Anexo 5.1 Diseño Hidráulico de las conducciones de agua potable

Anexo 5.2 Cálculo del ariete en tubos de acero

Anexo 5.3 Diseño del espesor de los tubos de acero

Anexo 5.4 Diseño de las válvulas de aire

Anexo 5.5 Diseño de las válvulas de purga

Anexo 5.7 Análisis de transitorios de en las conducciones de agua potable

Anexo 6.1 Dimensionamiento de los Tanques de reserva

Anexo 6.2 Diseño de las instalaciones en las reservas

Anexo 6.3 Diseño de medidores electromagnéticos de caudal

Anexo 6.4 Diseño de válvulas de altitud

Anexo 6.5 Características de las reservas

LISTA DE ANEXOS



Anexo 7.1 Diseño de la red de distribución

Anexo 7.2 Reportes del diseño de las redes de distribución

Anexo 8.1 Diseño del sistema Eléctrico

Anexo 8.2 Diseño del sistema de monitoreo y control

Anexo 9 Plan de Manejo Ambiental

Anexo 10.1 Diseño estructural: Estación de bombeo de agua potable

Anexo 10.2 Diseño estructural: Planta de Potabilización

Anexo 10.3 Diseño estructural: Cámaras de las reservas

Anexo 10.4 Diseño estructural: Fosos para agua cruda

Anexo 10.5 Diseño estructural: Posos para bombas de agua potable

Anexo 10.6 Diseño estructural: Anclajes líneas de conducción y estaciones de bombeo

Anexo 10.7 Diseño estructural: Cámaras para válvulas de aire y purga

Anexo 10.8 Diseño estructural: Cámaras para válvulas de alivio de presión

Anexo 10.9 Diseño estructural: Cámaras para válvulas derivadoras

Anexo 10.10 Diseño estructural: Cámaras para válvulas reguladoras de presión

Anexo 11.1 Estudio geotécnico

Anexo 11.2 Registros de perforación y estratigrafía

Anexo 11.3 Ensayos de clasificación

Anexo 11.4 Ensayos triaxial UU

Anexo 11.5 Ensayos de Proctor

Anexo 11.6 Ensayos de expansividad

Anexo 11.7 Ensayos químicos del suelo

Anexo 12.1 Encuesta socioeconómica y procesamiento

Anexo 12.2 Análisis de Curvas de Demanda y Disposición al Pago

Anexo 12.3 Evaluación Económica

Anexo 12.4 Evaluación Financiera