Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil
DISEÑO DE AMPLIACIÓN DE LA RED DE ALCANTARILLADO SANITARIO PARA EL MUNICIPIO DE ASUNCIÓN MITA,
DEPARTAMENTO DE JUTIAPA
OSCAR RENATO AMÉZQUITA MALDONADO
Asesorado por Ing. Manuel A. Arrivillaga Ochaeta
Guatemala, septiembre de 2005
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DISEÑO DE AMPLIACIÓN DE LA RED DE ALCANTARILLADO SANITARIO
PARA EL MUNICIPIO DE ASUNCIÓN MITA, DEPARTAMENTO DE
JUTIAPA
TRABAJO DE GRADUACIÓN
PRESENTADO A LA JUNTA DIRECTIVA DE LA
FACULTAD DE INGENIERÍA
POR
OSCAR RENATO AMÉZQUITA MALDONADO
ASESORADO POR ING. MANUEL A. ARRIVILLAGA OCHAETA
AL CONFERÍRSELE EL TÍTULO DE
INGENIERO CIVIL
GUATEMALA, SEPTIEMBRE DE 2005
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERÍA
NÓMINA DE JUNTA DIRECTIVA
DECANO Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos.
VOCAL I
VOCAL II Lic. Amahán Sánchez Álvarez
VOCAL III Ing. Julio David Galica Celada
VOCAL IV Br. Kenneth Issur Estrada Ruiz
VOCAL V Br. Elisa Yazminda Videz Leiva
SECRETARIA Inga. Marcia Ivonne Véliz Vargas
TRIBUNAL QUE PRACTICÓ EL EXAMEN GENERAL PRIVADO
DECANO Ing. Sydney Alexander Samuels Milton
EXAMINADOR Ing. César Augusto Castillo
EXAMINADOR Ing. Claudio César Castañón
EXAMINADOR Ing. Francisco Javier Quiñónez
SECRETARIO Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco
HONORABLE TRIBUNAL EXAMINADOR
Cumpliendo con los preceptos que establece la ley de la Universidad de San Carlos de
Guatemala, presento a su consideración mi trabajo de graduación titulado:
DISEÑO DE AMPLIACIÓN DE LA RED DE ALCANTARILLADO SANITARIO
PARA EL MUNICIPIO DE ASUNCIÓN MITA, DEPARTAMENTO DE
JUTIAPA,
tema que me fuera asignado por la Dirección de Escuela de Ingeniería Civil, con fecha
26 de julio de 2005.
Oscar Renato Amézquita Maldonado
AGRADECIMIENTOS
A:
LA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
LA FACULTAD DE INGENIERÍA DE LA UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS.
LA UNIDAD DE E.P.S. DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA DE LA
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS.
ING. MANUEL ALFREDO ARRIVILLAGA OCHAETA
LIC. MIGUEL. AMÉZQUITA MORALES
ELMER ROBERTO MARTÍNEZ, ALCALDE DE LA MUNICIPALIDAD DE
ASUNCIÓN MITA, JUTIAPA Y A LA MUNICIPALIDAD EN GENERAL
GUILLERMO SERRANO, PRESIDENTE DEL COMITÉ COMUNITARIO DE
DESARROLLO, DE ASUNCIÓN MITA, JUTIAPA Y A LA COMUNIDAD.
MIS AMIGOS Y A USTED.
ACTO QUE DEDICO A
DIOS
MIS PADRES Dr. Marcos Amézquita Morales.
Alicia Maldonado de Amézquita.
MIS HERMANOS Marcos David Amézquita Maldonado.
Doren Sucely Amézquita Maldonado.
MIS ABUELOS Julio Amézquita (+)
Felicita Morales Cardona (+)
Alicia Guevara Méndez.
MIS TÍOS, PRIMOS Y FAMILIA EN GENERAL
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES. V
LISTADO DE ABREVIATURAS. VII
GLOSARIO. IX
RESUMEN XIII
INTRODUCCIÓN. XV
OBJETIVOS. XVII
1. GENERALIDADES. 1
1.1. Antecedentes. 1
1.2. Aspectos geográficos. 1
1.2.1 Distancia, extensión y altura. 1
1.2.2 Localización geográfica 1
1.2.3 Colindancia. 3
1.3. Clima. 3
1.4. Estudio de la población e infraestructura 4
1.4.1 Vías de acceso. 4
1.4.2 Servicios públicos. 4
1.4.3 Condiciones de salud 5
1.4.4 Características de la población. 7
1.4.5 Aspectos habitacionales. 8
1.4.6 Actividad económica. 10
1.5. Características del servicio de agua potable. 11
2. CÁLCULO DE POBLACIÓN FUTURA. 13
2.1. Censos existentes. 13
2.2. Período de diseño 13
2.3. Pronóstico de población. 13
I
2.3.1. Método aritmético. 14
2.3.2. Método geométrico. 14
2.4. Población de diseño. 18
3. ESTUDIO TOPOGRÁFICO. 19
3.1. Altimetría. 19
3.2. Planimetría. 19
4. DISEÑO DE LA RED. 21
4.1. Parámetros de diseño. 21
4.1.1. Uso del agua. 21
4.1.2. Caudal. 21
4.1.3. Tirante. 21
4.1.4. Velocidad de diseño. 22
4.1.4.1. Máxima y mínima. 22
4.1.4.2. Velocidad de arrastre. 22
4.1.5. Pendiente de tubería. 22
4.1.6. Diámetro de tubería. 23
4.1.7. Pozos de visita 23
4.1.8. Profundidad de tubería. 24
4.1.9. Ancho libre de zanja. 25
4.2. Cálculo del caudal. 25
4.2.1. Caudal domiciliar. 25
4.2.2. Caudal de conexiones ilícitas. 26
4.2.3. Caudal comercial. 29
4.2.4. Caudal industrial. 29
4.2.5. Caudal de infiltración. 30
4.2.6. Factor de caudal medio. 31
4.2.7. Caudal máximo. 31
4.2.8. Factor de Harmond. 32
II
4.2.9. Caudal de diseño. 32
4.3. Cálculo de la velocidad 33
4.3.1. Velocidad a sección llena 33
4.3.2. Caudal a sección llena 34
4.3.3. Velocidad de diseño del flujo. 35
4.4. Cálculo de cotas Invert 36
4.5. Volumen de excavación 37
4.6. Tabla de resultados 38
4.7. Mantenimiento del agua. 38
5. PRESUPUESTO. 41
5.1. Presupuesto de mano de obra. 41
5.1.1. Consideraciones. 41
5.1.2. Tipo de suelo. 41
5.1.3. Excavación y relleno. 42
5.2. Presupuesto de materiales. 43
5.2.1. Consideraciones. 43
5.2.2. Transporte. 46
5.2.3. Almacenaje. 46
6. ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL. 49
6.1. Agua de uso domestico. 49
6.2. Formas de contaminación del agua. 49
6.3. Medio ambiente y el marco legal. 50
6.4. Aguas residuales. 53
6.5. Desechos sólidos. 54
6.6. El ambiente y su conservación. 55
6.7. El impacto ambiental de construcción. 56
6.7.1. Medidas de Mitigación 58
6.8. El impacto ambiental de operación. 58
III
6.8.1. Medidas de Mitigación. 58
7. EVALUACIÓN SOCIO-ECONÓMICO. 61
CONCLUSIONES. 63
RECOMENDACIONES. 65
BIBLIOGRAFÍA. 67
APÉNDICE A: Relación hidráulica para secciones circulares. 69
APÉNDICE B: Calculo hidráulico. 77
APÉNDICE C: Propuesta de tratamiento de aguas residuales. 81
APÉNDICE D: Calculo de materiales y presupuesto. 89
APÉNDICE E: Análisis socio económico del proyecto. 101
APÉNDICE F: Planos. 106
IV
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
FIGURAS
1. Mapa de localización del municipio de Asunción Mita, Jutiapa. 2
2. Realización de aforo del abastecimiento de agua del municipio
de Asunción Mita, Jutiapa. 11
3. Curva de crecimiento de población 17
4. Corte de tubería 45
5. Planta de tratamiento propuesta 85
6. Detalle de la planta de tratamiento propuesta 87
7. Plano de plata de localización del proyecto 107
8. Plano planta catastral y colindancias 108
9. Plano curvas de nivel 109
10. Planta localización de tubería y pozos de visita 110
11. Plano planta perfiles 1, 2, 3, 4, 5, 6 111
12. Plano planta perfiles 7, 8, 9, 10, 11 112
13. Plano planta perfiles 12, 13, 14 113
14. Plano planta perfiles 15, 16, 17, 18, 19, 20 114
15. Detalles de pozos de visita 115
16. Detalles de conexiones domiciliares 116
TABLAS
I. Datos de clima 3
II Cuadro de casos de morbilidad en el año 2004 5
III Causas de morbilidad de control epidemiológico. 6
IV. Datos demográficos 7
V Tipo de material predominante en paredes 5
V
VI Tipología de material en las cubiertas de techos de las viviendas 8
VII Tipo de material predominante en pisos 9
VIII Hogares que cuentan con servicio de agua. 9
IX Hogares que cuentan con servicio sanitario. 10
X Población económicamente activa, actividades y porcentaje. 10
XI Datos de aforo del suministro de agua para la población urbana 11
XII Densidad de población 13
XIII Ancho de zanja para colección de tubería de drenaje 25
XIV Coeficiente de escorrentía 27
XV Ecuaciones para calcular la intensidad de lluvia 28
XVI Coeficiente de rugosidad “n” para la fórmula de Manning 33
XVII Rendimiento de mano de obra en la excavación de zanjas 42
XVIII Resumen de medidas de mitigación de construcción y operación 60
XIX Relación hidráulica para secciones circulares 71
XX Cálculo hidráulico 79
XXI Cuantificación de material, pozo de visita 90
XXII Cuantificación de material, conexiones domiciliares 90
XXIII Cuantificación de material, colector principal 91
XXIV Costo directo, preliminares 91
XXV Costo directo, colector principal 92
XXVI Costo directo, pozo de visita 93
XXVII Costo directo, conexiones domiciliares 94
XXVIII Costo directo, herramientas 95
XXIX Costo directo, accesorios 96
XXX Costos directos unitarios 96
XXXI Resumen de costos 97
XXXII Costo mensual por operación y mantenimiento 97
XXXIII Resumen total de materiales 98
XXXIV Resumen total de mano de obra 99
XXXV Análisis económico anual 103
VI
LISTADO DE ABREVIATURAS Km. Kilómetro (s) m metro (s) m2 Metros cuadrados m3 Metros cúbicos pulg. Pulgada (s) cm. Centímetro (s) r taza de crecimiento de la población ºC Grados centígrados mm Milímetros Lt/hab/dia Litros por habitante por día k Constante de proporcionalidad de crecimiento Hab. Habitantes Ha Hectáreas Viv. Vivienda q Caudal de diseño Q Caudal a sección llena v Velocidad de flujo en la alcantarilla V Velocidad de flujo a sección llena d Altura del tirante de agua D Diámetro de tubería q/Q Relación de caudales d/D Relación de diámetros v/V Relación de velocidades Et Espesor de tubería h Profundidad de tubería DH Distancia horizontal Dot. Dotación de agua FR Factor de retorno C Coeficiente de escorrentía de una superficie ci Coeficiente de escorrentía parcial I Intensidad de lluvia A Área
VII
∑ Sumatoria Qdom Caudal domiciliar Qilic. Caudal de conexiones ilícitas Qcom. Caudal comercial Qind. Caudal industrial Qinf. Caudal de infiltración Qm Caudal medio F.Q.M. Factor de caudal medio FH Factor de Harmond No Número S Pendiente n Coeficiente de rugosidad @ espaciamiento entre igual elemento HP Caballos de potencia GPD Galones por día VAN Valor actual neto TIR Tasa interna de retorno INFOM Instituto de Fomento Municipal. INSIVUMEH Instituto de Sismología, Vulcanología, Meteorología e
Ideología
VIII
GLOSARIO Aeróbico Condición en la cual hay presencia de aire y
oxígeno libre. Agente etiológico Que obra o tiene la virtud de obrar, y causar
enfermedad Aguas negras Es el agua que se desecha después de haber servido
en un fin. Aguas residuales Sinónimo de agua negra Agua servida Sinónimo de agua negra. Altimetría Parte de la topografía que enseña a medir las
alturas. Anaeróbico Condición en la cual hay ausencia de aire y oxígeno
libre. Bacterias Grupo de organismos microscópicos unicelulares,
carente de clorofila, que desempeña una serie de procesos de tratamiento, incluyendo oxidación biológica, digestión, nitrificación y desnitrificación.
Candela Receptáculo donde se reciben las aguas negras
provenientes del interior de la vivienda, que conducen al sistema de drenaje.
Caudal de infiltración Es el caudal de agua subterránea que se infiltra en
la tubería de concreto.
IX
Caudal domestico Es el caudal de aguas negras que se desechan de las viviendas.
Caudal comercial Caudal de aguas negras de los comercios Colector Conjunto de tubería, canales, Pozos de visita y
obras accesorias que sirven para el desalojo de aguas negras o de lluvia.
Contaminación Alteración de los sistemas ambientes que afecta a
los seres vivos. Conexión domiciliar Tubería que conduce las aguas negras desde la
candela hasta el colector principal. Cota Invert Cota o altura de la parte inferior e interior del tubo
ya instalado. Cuerpo receptor Lugar en donde se vierten las aguas negras
provenientes de un colector, las que pueden esta crudas o tratadas.
DBO Demanda bioquímica de oxígeno. Cantidad de
oxígeno usado en la estabilización de la materia orgánica, bajo condiciones de tiempo y temperatura especificados (generalmente 5 días y 20 ºC.)
Densidad de vivienda Relación existente entre el número de vivienda por
unidad de área. Dotación Estimación de la cantidad de agua promedio que
consume cada habitante por día.
X
Excretas Residuos de la digestión de los alimentos, expulsados por el cuerpo al exterior.
Factor de caudal medio Relación entre la suma de los caudales y los
habitantes a servir. Factor de rugosidad Factor que expresa que tan lisa es una superficie. Fórmula de Manning Utilizada para determinar la velocidad de un flujo a
cielo abierto, relaciona la rugosidad de la superficie, la pendiente y el radio hidráulico de la sección.
Indicador de morbilidad Dispositivo o señal que sirve para poner de
manifiesto un número proporcional de personas o animales que enferman en lugar y tiempo determinados.
Medidas de mitigación Conjunto de acciones y obras a implementar antes
del impacto de las amenazas, para disminuir la vulnerabilidad de los componentes y sistemas.
Morbilidad Número proporcional de personas o animales que
enferman en lugar y tiempo determinados. Período de diseño Tiempo durante el cual la obra proporciona un
servicio satisfactorio. Planimetría Parte de la topografía que enseña a medir las
proyecciones horizontales de una superficie.
XI
Pozo de visita Es una parte del sistema de alcantarillado que permite el acceso al colector, y cuya finalidad es facilitar el mantenimiento del sistema para que funcione eficientemente.
Red de alcantarillado También, denominada sistema de drenaje. Es el
conjunto de tuberías, canales, pozos de visita y obras accesorias que sirven para drenar o desalojar las aguas negras.
Tirante En hidráulica, se le llama así a la medida que define
la altura de un liquido en una tubería. Topografía Ciencia que determina posiciones relativas de
puntos situados encima de la superficie terrestre, y debajo de la misma.
Tratamiento biológico Proceso de tratamiento en el cual se intensifica la
acción de los microorganismos para estabilizar la materia orgánica presente.
XII
RESUMEN
Este estudio se basa en el diseño de la ampliación de la red de alcantarillado sanitario del municipio de Asunción Mita, del departamento de Jutiapa, enfocado para darle solución a un problema primordial y mitigar el daño al ambiente.
En la primera parte de este documento se fórmula una breve monografía del municipio, con datos demográficos, infraestructura, socioculturales y económicos, lo cual son factores importantes en el desarrollo del proyecto.
En la segunda parte se describen criterios técnicos aplicados en el diseño del sistema de alcantarillado sanitario, una breve descripción de los sistemas de tratamiento de aguas negras, y una propuesta de planta de tratamiento adecuado para el saneamiento del aguas residual que surgirá de la comunidad.
En la tercera parte se presentan los criterios utilizados para la elaboración y estimación del costo del sistemas de alcantarillado.
En la cuarta parte trata respecto al estudio de impacto ambiental de la red de alcantarillado sanitario y como mitigar este impacto en la construcción y operación del mismo.
XIII
INTRODUCCIÓN
El Municipio de Asunción Mita tiene una población aproximada de 11,300
habitantes en la cabecera municipal y 38,500 en aldeas y caseríos, para un total de
49,800 habitantes. El cual proyecta una tasa de crecimiento anual de 3%.
Debido a que el número de habitantes aumenta cada año en el casco urbano,
conlleva a que el área poblada aumente y se extienda en su perímetro, lo cual ocasiona
que el servicio de drenaje, sea insuficiente. Por lo que se hace necesario la ampliación
de dicho servicio.
Por lo que se realizó el “DISEÑO DE AMPLIACIÓN DE LA RED DE
ALCANTARILLADO SANITARIO PARA EL MUNICIPIO DE ASUNCIÓN MITA,
DEPARTAMENTO DE JUTIAPA” y como cooperación técnica de la universidad de
San Carlos, hacia las comunidades. En el Ejercicio Profesional Supervisado (E.P.S.) de
la Facultad de Ingeniería. Siendo asesorado por la unidad de E.P.S de la Facultad, en
coordinación con la Oficina Municipal de Planificación (O.M.P.) del Municipio de
Asunción Mita, departamento de Jutiapa.
XV
OBJETIVOS
Generales
Contribuir al desarrollo integral del Municipio de Asunción Mita, Jutiapa, con el
diseño de una estructura apropiada, para dar solución al problema de la falta de drenaje
adecuado que tiene la población.
Específicos
Que la comunidad cuente con la red de alcantarillado sanitario.
Contribuir en la calidad de vida de los habitantes.
Mejorar las condiciones de salud de su población..
XVII
1. GENERALIDADES
1.1. Antecedentes.
El municipio de Asunción Mita pertenece al departamento de Jutiapa en el sur-
oriente de Guatemala. Con una población de 40,391 habitantes según el Instituto
Nacional de Estadística (I.N.E), en el censo de 2002.
La cabecera municipal tiene la categoría de Villa por acuerdo gubernativo del 11
de febrero de 1915, la cual está integrado por; 36 aldeas y 73 caseríos.
1.2. Aspectos geográficos
1.2.1. Distancia, extensión y altura.
Asunción Mita se encuentra a una distancia de 156 kilómetros de la ciudad capital
Guatemala y a 29 kilómetros de la Cabecera Departamental de Jutiapa. Su extensión
territorial es de 476 kilómetros cuadrados y se encuentra a una altitud de 407 metros
sobre el nivel de mar.
1.2.2. Localización geográfica.
Situado en la zona sur-oriental de Guatemala, en el departamento de Jutiapa:
Latitud 14°19´58´´ Norte.
Longitud 89°42´34´´ Oeste.
1
1.2.3. Colindancias.
Colinda al Norte con Santa Catarina Mita y Agua Blanca (Jutiapa); al Este con
Aguar Blanca y la República de El Salvador; al Sur con Atescatempa, Yupiltepeque
(Jutiapa) y la República de El Salvador, y al Oeste con Jutiapa y Yupiltepeque (Jutiapa).
1.3. Clima.
Posee un clima cálido, con una temperatura mínima anual de 20.1 °C, una
máxima anual de 34.1 °C y su temperatura media anual es de 27 °C, el mes que presenta
la temperatura más alta es Abril, y Diciembre la temperatura más baja. La humedad
relativa anual es del 62.1%, siendo marzo el más bajo con 53% y septiembre el mas alto
con 74%. La precipitación de lluvia mayor se da en el mes de Junio.
Tabla I. Datos de clima.
MED. MAX. MÍN.
1990 26.7 33.4 20.8 56.0 926.61991 27.1 31.9 20.9 60.0 1,155.21992 27.1 33.7 20.8 57.0 1,041.01993 27.2 35.5 19.1 63.0 1,234.71994 27.6 34.1 21.2 50.0 1,301.71995 26.4 35.0 19.7 66.0 1,591.91996 25.8 34.6 18.2 70.0 1,734.61997 26.6 35.8 19.2 69.0 1,145.91998 28.2 37.3 18.3 61.0 1,260.91999 26.4 32.3 20.8 67.0 1,579.02000 27.0 32.8 20.8 62.0 1,386.42001 27.3 33.5 21.0 64.0 1,563.92002 27.6 33.7 20.5 63.0 1,250.92003 27.6 33.5 20.3 61.0 1,416.6
FUENTE: Insivumeh "Estación Asunción Mita"
AÑOTEMPERATURA
( C°)HUMEDAD RELATIVA
MEDIA ( % )
RÉGIMEN DE LLUVIA ( mm )
3
1.4. Estudio de la población e infraestructura
1.4.1. Vías de acceso
Se accede por la carretera Interamericana. En su entrada Norte se comunica con la
cabecera departamental Jutiapa y la ciudad capital Guatemala, sobre carretera asfaltada,
y por su entrada Sur, se comunica a unos 20 kilómetros, sobre carretera asfaltada con
San Cristóbal (Frontera en el limite con El Salvador).
1.4.2. Servicios públicos
Servicios Educativos: tres escuelas y dos colegios de pre-primaria, tres escuelas y
dos colegios de primaria, un instituto del estado únicamente con secundaria y un
instituto privado con secundaria y diversificado.
Servicios de comunicaciones: correo, telégrafo, teléfono, televisión y cable.
Servicios de salud: un centro de salud que atiende la cabecera municipal y seis
puestos de salud para ampliar su cobertura.
Otros Servicios: energía eléctrica que alcanzando una cobertura aproximada del
80% de la población; Iglesias católicas y centros turísticos.
4
1.4.3. Condiciones de salud
La falta de drenaje de la comunidad causa diversos problemas, entre ellos:
• Alto índice de morbilidad, principalmente en niños.
• Contaminación de alimentos y limpieza general.
• Problemas sanitarios de alimentos y aseo general
• Malos olores.
• Alteración de los sistemas ambientales.
De acuerdo al Centro de Salud de Asunción Mita, los casos de morbilidad en el
año 2004, son los siguientes:
Tabla II. Cuadro de casos de morbilidad general en el año 2004.
0 a 4 años % Hombres % Mujeres %Diarrea 0 287 329 616Hepatitis viral 0 4 0 4Disentería 0 0 1 1Amebiasis 334 293 512 1,139Parasitismo intestinal
791 1,109 1,608 3,508
suman 1,125 4 1,693 5 2,450 8 5,268 17Otras causas 3,664 11 9,140 29 13,758 43 26,604 83
TOTAL 4,789 15 10,833 34 16,208 51 31,872 100FUENTE: Centro de Salud de Asunción Mita, Jutiapa.
% Total
No Casos No de Casos, Resto de PoblaciónCausas de Morbilidad
Total
Según el Ministerio de Salud Publica, y su publicación para el departamento de
Jutiapa, los “Indicadores Básicos” de morbilidad, en el año de 1999, se detallan a
continuación:
5
Tabla III. Causas de morbilidad de control epidemiológico.
CAUSAS AGENTE ETIOLÓGICO
MEDIO DE TRANSMISIÓN
Colera Vibrio cholerae (bacteria)
Agua y alimentos contaminados
9.99 tasa por cada 100,000 Hab.
Diarreas Especificas Agua y alimentos contaminados
331.59 tasa por cada 10,000 Hab.
Malaria Plasmodium (esporozoitos)
Mosquito Anopheles 16.25 tasa por cada 10,000 Hab.
Dengue Virus 1,2,3 y 4 (grupo B de togavirus)
Mosquito Aedes Aegypti 4.23 tasa por cada 10,000 Hab.
Salmolelosis Salmonella (bacilo) Agua y alimentos contaminados
----
Shigelosis Shigella (bacilo) Agua y alimentos contaminados
----
INDICADOR DE MORBILIDAD
Además, el proyecto de ampliación de la red de agua potable domiciliar está por
ejecutarse, lo que vendría a agravar la situación y los problemas; que la falta de drenaje
conllevaría, aumentando más los casos de morbilidad .
Con la ampliación del drenaje, se busca mejorar la calidad de vida del habitante y
bajar los niveles de morbilidad y mortalidad, en la población beneficiada
específicamente, y en la población en general.
6
1.4.4. Características de la población
Tabla IV. Datos demográficos.
1,981 1,994 2,002POBLACIÓN TOTAL 30,130 36,992 40,391POR SEXOHombres 14,858 18,239 19,375Mujeres 15,272 18,753 21,016POR ÁREAUrbana 8,707 11,162 14,425Rural 21,423 25,830 25,966POR GRUPOS ETAREOSDe 0 a 6 años 4,993 5,948 6,494De 7 a 14 años 4,919 7,742 8,453De 15 a 17 años 1,604 2,748 3,001De 18 a 59 años 15,730 17,012 18,575De 60 a 64 años 794 975 1,065De 65 años a más 2,090 2,567 2,803POR GRUPO ÉTNICOIndígena 451 702 298No indígena 29,679 36,290 40,093ECONÓMICAMENTE ACTIVAHombres 5,891 -- 9,315Mujeres 588 -- 2,552Total 6,479 -- 11,867NÚMERO DE VIVIENDAS -- 8,513 8,852Área urbana -- 2,723 3,316Área rural -- 5,790 5,536PROMEDIO DE HABITANTES POR VIVIENDAÁrea urbana -- 4.10 4.35Área rural -- 4.46 4.69Total -- 4.35 4.56FUENTE: Instituto Nacional de Estadística (I.N.E.)
CENSOCONCEPTO
7
1.4.5. Aspectos habitacionales.
A continuación se presentara las propiedades habitacionales y porcentajes.
Tabla V. Tipo de material predominante en paredes.
MateriTejaLámina
oncreto 6.69sbesto Cemento 1.53tros materiales 0.61
Paja, palma o similar 0.28otal 100UENTE: Instituto Nacional de Estadística (I.N.E.),
Censo 2002, Asunción Mita, Jutiapa
al %64.53
metálica 26.36CAO
TF
Material %Ladrillo 34.26
dobe 31.58lock 23.13jareque 9.09
ámina metálica 0.61tro material 0.58epa, palo o caña 0.41
Madera 0.20oncreto 0.14otal 100UENTE: Instituto Nacional de Estadística (I.N.E.),
Censo 2002, Asunción Mita, Jutiapa
ABBaLOL
CTF
Tabla VI. Tipología de material en las cubiertas de techos de las viviendas
8
Tabla VII. Tipo de material predominante en pisos.
Material %Ladrillo de cemento 40.81Torta de cemento 18.84
Materiales no establecidos 16.53ierra 15.74adrillo cerámico 4.10adrillo de barro 3.82adera 0.15rqué 0.02
otales 100FUENTE: Instituto Nacional de Estadística (I.N.E.), Censo 2002, Asunción Mita, Jutiapa
TLLMPaT
Tabla VIII. Hogares con servicio de agua.
SERVICIO DE AGUA %Chorro uso exclusivo 73.44%
ió, lago o manantial 8.00%horro publico 7.73%
o 6.12%horro común 3.27%tro tipo 1.27%amión o tonel 0.18%otal de hogares 100.00%UENTE: Instituto Nacional de Estadística (I.N.E.), Censo 2002, Asunción Mita, Jutiapa
RCPozCOCTF
9
Tabla IX. Hogares con servicio sanitario.
SERVICIO SANITARIO %nodoro a red de drenaje 35.60%n ningún tipo de servicio 26.35%
nodoro a fosa séptica 19.21%etrina o pozo ciego 13.02%xcusado lavable 5.83%
Total de hogares 100.00%UENTE: Instituto Nacional de Estadística (I.N.E.), Censo 2002, Asunción Mita, Jutiapa
ISiILE
F
1.4.6. Actividad económica.
Las principales actividades económicas son: la agricultura (maíz, fríjol, maicillo,
cebolla, tomate, palos frutales, etc.); ganadería, productos lácteos y pequeñas industrias
que surten el mercado, así como talabarterías, zapaterías, carpinterías, y otras.
Tabla X. Población económicamente activa, actividades y porcentaje.
Actividad Total % Urbano % Rural %Agricultura 76.73 35.24 88.40 Comercio 5.29 16.60 2.11 Industria manufacturera 4.10 13.26 1.52 Construcción 3.73 6.92 2.84 Servicios comunales 3.56 10.12 1.71 Administración pública y defensa 3.45 8.86 1.93 Transporte 1.56 4.38 0.76 Financieras, Seguros, etc. 0.88 2.44 0.44 Enseñanza 0.43 1.64 0.09 Minas y Canteras 0.09 0.04 0.11 Otros 0.04 0.03 0.01 Totales 100.00 100.00 100.00 FUENTE: Monografía de la Municipalidad de Asunción Mita.
10
1.5. Características del servicio de agua potable. El sistema actual de agua potable urbano cuenta con 4 nacimientos de agua,
unificados por tanques de captación. Su conducción es por gravedad a través de tubos de
HG de 10 pulgadas.
Figura 2. Realización de aforo del abastecimiento de agua en el municipio de
Asunción mita, Jutiapa.
Resultados del aforo realizado en el Municipio de Asunción Mita, Jutiapa el 1 de
Junio de 2005 (por motivo de aumentar el caudal, sumando otros nacimientos de agua
aledaños), el cual proporciona una dotación de 100 Lt/hab/dia.
Tabla XI. Datos de aforo del suministro de agua para la población urbana.
TANQUE1 y 2 63.12 Lt/seg.
3 2.88 Lt/seg.4 8.73 Lt/seg.5 1.27 Lt/seg.
Total 76.00 Lt/seg.
CAUDAL
11
2. CÁLCULO DE POBLACIÓN FUTURA.
2.1. Censos existentes.
Los censos oficiales realizados por el Instituto Nacional de Estadística
( I.N.E.) en el Municipio de Asunción Mita, Jutiapa:
Tabla XII. Densidad de población.
POBLACIÓN
TOTAL1,981 40,391 14,425 25,9661,994 36,992 11,162 25,8302,002 30,130 8,707 21,423
URBANA RURALAÑO
Para el presente proyecto se tomarán los dos últimos censos de población (1,994 y
2,002), para el cálculo de la población futura del área urbana de Asunción Mita.
2.2. Período de diseño.
Tomando en cuenta que en Guatemala se tiene como regla general un período de
diseño de alcantarillado entre 30 a 40 años. Dadas las condiciones de vida útil y demás
aspectos del drenaje, se tomará como base un período de diseño de 30 años.
2.3. Pronóstico de población.
Para determinar la población futura se utilizarán los métodos aritmético y
geométrico, los cuales se describen a continuación.
13
2.3.1. Método aritmético.
Fórmula:
Tf - ToTo - T'
)( Po - P'Pf = Po +
Donde:
Pf = Población futura.
Po = Población del ultimo censo.
P’ = Población del penúltimo censo.
Tf = Fecha al final del período.
To = Fecha del ultimo censo.
T’ = Fecha del penúltimo censo.
Aplicando la fórmula para calcular la población actual y la población final del
período de diseño; se tiene:
2,005 - 2,0022,002 - 1,994
hab.Pf = 14,425 + - 11,162 = 15,649)( 14,425
2,035 - 2,0022,002 - 1,994
27,885)( 14,425 hab.Pf = 14,425 + - 11,162 =
2.3.2. Método geométrico.
Fórmula:
Tf - To
Pf = P ( 1o )+ r
Donde:
r = Razón de crecimiento geométrico, el cual se calcula con la
fórmula siguiente:
14
1 / ( To - T' )PoP'
r =
Calculando la razón de crecimiento utilizando la fórmula anterior se obtiene:
1 / ( 2,002 - 1,994 )14,42511,162
r = = 0.033- 1
Aplicando la fórmula Geométrica para calcular la población actual y la población
final del período de diseño, con el dato obtenido anteriormente se tiene:
2,005 - 2,002
hab.15,901Pf = 14,425 =)( 1 + 0.033
2,035 - 2,002Pf = 14,425 =)( 1 + 0.033 hab.42,114
Comparando ambos métodos, se puede observar que con el aritmético se obtiene
un incremento constante, que se considera pequeño y seguramente no ocurrirá así; por
otro lado el geométrico otorga un crecimiento alto que no siempre ocurre; con la
finalidad de encontrar valores mas probables de ocurrencia, y a manera de chequeo y
apoyo a los datos obtenidos anteriormente, se utilizara la siguiente ecuación:
dP= k
dTP
Que es la fórmula de crecimiento demográfico del Economista Ingles Thomas
Malthus, donde k es una constante de proporcionalidad. Al resolver esta ecuación
diferencial se obtiene la fórmula general siguiente:
k ( Tf - To )
Pf = Po e
15
A continuación se calculará la constante de proporcionalidad:
14,42511,162
( 2,002 - 1,994 )0.032k
PoP'
Ln Ln
( Tf - To )k = = =
Aplicando la fórmula de Thomas Malthus para calcular la población actual y la
población final del período de diseño, se tiene:
0.032 ( 2,005 - 2,002 )
Pf = 14,425 e= 15,878 hab.
0.032 ( 2,035 - 2,002 )Pf = 14,425 e
= 41,470 hab.
Promediando los tres resultados anteriores, se obtiene:
15,649 + 15,901 + 15,878
15,809 hab.Poblacion actual
promedio =3
=
27,885 + 42,114 + 41,47037,156 hab.
blacion futura promedio =
3=
Po
Generalmente los valores más cercanos de la población futura, está entre el rango
de los métodos aritmético y geométrico, y como se puede observar en la siguiente
grafica el promedio entre los tres valores, da una aproximación bastante acertada, lo cual
serán los valores adoptados.
16
2.4. Población de diseño.
Asunción Mita cuenta con un área urbana aproximada de 66 hectáreas, la cual en
su mayoría cuentan con servicios de drenaje, El área de ampliación del servicio de
alcantarillado es aproximadamente de 7.08 hectáreas, para un total de 73 hectárea.
Actual:Á 66 Hrea urbana
o. de habitantes
o. habitantes por vivienda / = 5
ensidad de población / =
inal del periodo de diseñorea urbana
o. de habitantes
ensidad de población / =
73.08
37,156 Ha.
37,156
a.
15,809 3,316
66
15,809 Hab.
15,809 238 Hab / Ha.
Hab / Viv.
73 Hab / Ha508
Ha.
N
N
D
FÁ
N
D
18
3. ESTUDIO TOPOGRÁFICO.
3.1. Altimetría
Es el estudio del terreno en un plano vertical, la cual da una representación gráfica
de elevaciones y pendientes que posee un área trazados en perfiles, estos perfiles se
elaboran con la ayuda de curvas de nivel. Para este estudio se realizó el levantamiento
topográfico altimétrico nivelando todas la calles a cada 20m pata determinar curvas de
nivel, pendientes y punto de descarga.
3.2. Planimetría
Es el estudio del terreno en un plano horizontal, la cual sirve para representar
gráficamente la localización de la red e indicar la ubicación de pozos de visita y
localización de puntos de descarga. Para este estudio se realizó el levantamiento
topográfico planimetrico trazando todas la calles, utilizando el método de conservación
de azimut.
19
4. DISEÑO DE LA RED
4.1. Parámetros de diseño
4.1.1. Uso del agua.
El uso del agua varía de acuerdo a diferentes factores, como son factores,
económicos, sociales, físicos (clima, ubicación, características de la población, sistema
de abastecimiento de agua, condiciones sanitarias etc.).
El agua tiene diferentes usos en el hogar: para consumo, preparación de alimentos,
lavado de utensilios, baño, lavado de ropa, desagüe de inodoros, pérdidas, etc. Con esto
se ha estimado, que el total de agua que se consume, aproximadamente entre el setenta y
ochenta por ciento (que constituye el factor de retorno), de descarga al drenaje, como
caudal domiciliar.
4.1.2. Caudal
Por norma un drenaje funciona como un canal abierto, es decir, que no funciona a
presión., por esta condición el caudal de diseño siempre será menor que el caudal a
sección llena.
4.1.3. Tirante
El tirante máximo de flujo se obtiene de la relación d/D, donde “d” es la
profundidad o altura del flujo y “D” es el diámetro interior de la tubería. Para que la
condición de canal abierto se pueda dar, se debe tomar en cuenta la siguiente relación:
0.10 < d/D < 0.75
21
4.1.4. Velocidad de diseño
4.1.4.1. Máxima y mínima.
La velocidad del flujo se determina por la fórmula de Manning y las relaciones
Hidráulicas de v/V, donde “v” es la velocidad del flujo y “V” es la velocidad a sección
llena, por normas ASTM 3034, “v” debe cumplir la siguiente condición:
0.6 m/s < v < 3.0 m/s para tubería de concreto
0.4 m/s < v < 3.0 m/s para tubería de PVC
Esto para que no ocurra sedimentación en la tubería al fluir el agua drenada muy
lento, ni erosión o desgaste por fluir muy rápido.
4.1.4.2. Velocidad de arrastre.
Es la velocidad mínima con la que los sólido no se sedimentan en la alcantarilla.
Esta se obtiene debiendo esta el tirante en un rango mayor a 0.10 y menor a 0.75 del
diámetro de la tubería, y una pendiente adecuada.
.
4.1.5. Pendiente de tubería.
Para conexiones domiciliares la pendiente máxima será del 6% y la mínima será
del 2%. Para el colector principal dependerá que se cumplan las condiciones de los
incisos 4.1.3. y 4.1.4.1. vistas anteriormente.
22
4.1.6. Diámetro de tubería.
El diámetro mínimo de la tubería según las normas del Instituto de Fomento
Municipal (INFOM), que se debe utilizar para sistemas de drenaje sanitario es de 8
pulgadas como mínimo para tubería de concreto y de 6 pulgadas en tubería de PVC.
Para conexiones domiciliares el diámetro mínimo a utilizar es de 6 pulgadas para
tubería de concreto y 4 pulgadas para PVC.
4.1.7. Pozos de visita.
Los pozos de visita son accesorios de un alcantarillado sanitario. Se utilizan como
medio de inspección y limpieza. Según las normas de construcción de alcantarillados, se
recomienda colocar pozos de visita en los siguientes casos:
→ En toda intercepción de colectores.
→ Al comienzo de todo colector.
→ En todo cambio de sección y diámetro.
→ En todo cambio de dirección o pendiente.
→ En tramos rectos, a distancias no mayores de 100 a 120 metros.
La altura mínima de un pozo de visita para tubería de PVC y de concreto según las
normas del Instituto de Fomento Municipal (INFOM), será de 1.40m medida desde la
cota de fondo a la cota de brocal.
A todo el pozo de visita, deberá aplicarse un recubrimiento interno como mínimo
de 1cm, con el objeto de impermeabilizar y sellar los muros y el fondo para evitar
infiltraciones (deberá aplicarse un procedimiento de curado durante un tiempo mínimo
de 10 días).
23
En el fondo del pozo se construirá un canal de media caña con su respectivo
relleno. Con el objeto de conducir y evacuar el agua que ingresa. Esto permitirá que no
se acumulen las aguas residuales en el fondo y que circulen en forma continua.
Cuando la diferencia entre la cota invert del tubo de llegada y la cota invert del
tubo de salida, sea mayor a 0.7m, deberá construirse una caída especial o cualquier otro
elemento que disipe la energía del caudal de entrada, para proteger al pozo del impacto y
de la abrasión de la caída del liquido.
En la tapadera de cada pozo beberá rotularse en bajo relieve el número de pozo a
que corresponde en el plano.
4.1.8. Profundidad de tubería.
La colocación de la tubería debe hacerse a una profundidad tal que no sea afectada
la tubería por las inclemencias del tiempo, principalmente por las cargas transmitidas por
el trafico. La profundidad mínima para tubería de concreto y de PVC, desde la superficie
del suelo hasta la parte superior de la tubería, en cualquier punto de su extensión, será
determinada de la siguiente manara:
Para tráfico normal ( menor a 200 quintales ) h = 1.00 metros
Para tráfico pesado ( mayor a 200 quintales ) h = 1.20 metros
Para este proyecto se utilizará la profundidad para trafico pesado. La cota invert
mínima se calcula sumando la profundidad por trafico “h” mas el espesor del tubo “Et”
mas diámetro interno del tubo “D”.
Cota Invert mínima = h trafico + Et + D
24
4.1.9. Ancho libre de zanja.
Para la determinación del ancho de la zanja donde posteriormente se colocará la
tubería depende del diámetro de la tubería y la altura a la cual será instalada.
Tabla XIII. Ancho de zanja para colocación de tubería de drenaje.
TUBERÍADiámetro Profundidad Profundidad Profundidad
en pulgadas hasta 2m de 2 a 4m de 4 a 6m4 0.50 0.60 0.706 0.55 0.65 0.758 0.60 0.70 0.80
10 0.70 0.80 0.8012 0.80 0.80 0.8016 0.90 0.90 0.9018 1.00 1.00 1.1024 1.10 1.10 1.35
ANCHO DE ZANJA (m)
FUENTE: José Gilberto Quijada Sagastume, Diseño de la red de alcantarillado sanitario de las aldeas El Ingeniero y Petapilla del municipio de Chiquimula. Pág. 45
4.2. Cálculo del caudal
Es el caudal sanitario que fluirá por la tubería de la alcantarilla. Este caudal está
integrado por varios caudales entre los cuales están, caudal domiciliar, caudal de
conexiones ilícitas, caudal de filtración, caudal comercial, caudal industria. Todos estos
caudales dependerán de la cantidad de habitantes, comercio e industrias que existan en el
área a servir, y la dotación propia de cada caudal.
4.2.1. Caudal domiciliar
Es el caudal que ha sido utilizado en las viviendas y eliminado como aguas
servidas por la red de alcantarillado; una parte de esta no será llevada al alcantarillado
25
(como la de los jardines), de tal manera que el valor del caudal domiciliar está afectado
por un factor de retorno que varia entre 0.70 a 0.90. El caudal domiciliar queda
integrado de al siguiente manera:
Dot x Hab. x FRQ dom. =
86400
Donde:
Q dom = Caudal domiciliar en Lts / seg
Dot. = Dotación en Lts / Hab / dia
Hab- = Número de habitantes
FR = Factor de retorno (0.70 a 0.80)
Para el proyecto se tiene una población de diseño de 508 Hab/ Ha, un área de
ampliación de alcantarillado de 7.08 Ha, el cual nos da una población de 3,597 Hab., con
una dotación de 100 Lts / Hab /dia y un factor de retorno de 0.8, el cual se obtiene un
caudal domiciliar de:
100 x 3,597 x 0.8 3.33 Lts / segQ dom. = 86,400 =
4.2.2. Caudal de conexiones ilícitas
Es ocasionado por la conexión de tuberías de sistema de agua pluvial al
alcantarillado sanitario; se estima un porcentaje de 0.5 a 2.5 de las viviendas que se
conectan ilícitamente. Se calcula por la fórmula del método racional.
C x I x A % viviendas1,000 xQ ilic. = 360 x
26
Donde:
C: es el coeficiente de escorrentía el cual se obtiene de la siguiente ecuación
∑ ci x Ai
C =∑Ai
Donde:
ci: son los distintos tipos de coeficientes para distintos tipos de
superficie la cual se obtiene de la siguiente tabla
Tabla XIV. Coeficiente de escorrentía.
COEFICIENTE SUPERFICIE0.70-0.95 Concreto0.85-0.90 Asfalto0.40-0.85 Piedra o ladrillo0.10-0.30 Terreno desocupado
FUENTE: Edgar Barrillas Ramírez, Diseño de la red dealcantarillado sanitario de las aldeas La Majada y Antobrán, delmunicipio de Zacapa. Pág. 21
Ai: es el área de la superficie en hectáreas
Considerando un área de vivienda promedio de 150m2, de la cual se
considerara un área de patio de 50m2, y un área de techo de 100m2
se tiene:
100 m2 x 460 casas=Área de techo
10,000= 4.6 Ha
50 m2 x 460 casas
=Área de patio10,000
= 2.3 Ha
0.85 x 4.6 + 0.25 x 2.34.6 + 2.3
= 0.65C =
27
I: es la intensidad de lluvia en mm/hora, la cual se calcula con las siguientes ecuaciones
Tabla XV. Ecuaciones para calcular la intensidad de lluvia.
2 años 5 años 10 años 20 añosCiudad de Guatemala 2838 3706 4204 4604zona atlántica t + 18 t + 22 t+23 t + 24Ciudad de Guatemala 6889zona pacífica t + 40Bananera, Izabal 5771 7103.95 7961 3667.77
t + 48.98 t + 53.80 t + 56.63 t + 58.43Labor Ovalle 977.7 1128.5 1323.5Quetzaltenango t + 3.80 t + 3.24 t + 3.49El Pito Chocolá 11033.6 11618 13455.2Suchitepéquez t + 3.80 t + 92.19 t + 104.14La Fragua 3700.5 3990.5 4040Zacapa t + 50.69 t + 41.75 t + 37.14Asunción Mita 14900Jutiapa (t + 50)^1.15FUENTE: Normas Generales para Drenaje. Empresa Municipal de Agua.
Donde:
t: es el tiempo de concentración en minutos, el cual será de 12min
por lo tanto:
( 12 + 50 )
= 129.4 mm/hora.14,900
1.15=I
A: es el área de techos y/o patios que son factibles de conectar ilícitamente, dada en
hectáreas. Para el proyecto “A” será de 6.9 Ha.
% viviedas: es el porcentaje estimado de viviendas que se pueden conectar ilícitamente,
este valor oscila entre 0.5% y 2.5%. Para este caso, se considerara un porcentaje de
0.85%.
28
Calculando el caudal de conexiones ilícitas para el proyecto:
0.65 x 129.4 x 6.9 0.85100Q ilic. = 360 x lts/seg1,000x = 13.7
4.2.3. Caudal comercial.
Es el que desechan los comercios, restaurantes, hoteles, etc. El cual se calcula de
la siguiente manera
No Com x DotQ com. =
86400
Donde:
Q com = Caudal comercial en Lts / seg
Dot. = Dotación que según el tipo de establecimiento se puede estimar entre 600 a
3000 Lts/comercio/dia.
No Com- = Número de comercios en el área a servir
Por estar este proyecto muy cercana del centro urbano, y por ser Asunción Mita un
lugar fronterizo, se consideraran 20 comercios entre carnicerías, lavado de carros,
lavanderías, comedores y restaurantes, asumiendo una dotación por comercio de 2,000
litros/ comercio/día.
20 x 2000 0.46 lts/segQ com. = 86400 =
4.2.4. Caudal industrial
Es el agua servida proveniente de las industrias (como fabricas de textiles, y
licores). Si no se cuenta con un dato de dotación de agua suministrada se puede estimar:
No Ind x Dot
Q ind. =86400
29
Donde:
Q ind. = Caudal industrial en Lts / seg
Dot. = Dotación que según el tipo de industria se puede estimar entre 1,000 y
18,000 Lts/induatria/dia.
No Ind.- = Número de industrias en el área a servir
Para el proyecto el caudal industrial es nulo, ya que no existe industrias en el área
de estudio.
4.2.5. Caudal de infiltración
Es el caudal que se infiltra en el alcantarillado, el cual depende de la profundidad
del nivel freático del agua, de la profundidad de la tubería y de la permeabilidad del
terreno, el tipo de junta y la calidad de la mano de obra utilizada y supervisión técnica.
Este caudal se calcula de la siguiente manera:
Dot x ( mts. de tubo + No casa x 6 )Q inf. = 86400
Donde:
Q inf. = Caudal de infiltración en Lts / seg
Dot. = Dotación en infiltración y varia según lo descrito anteriormente entre
12,000 y 18,000 Lts / Km / dia
No casa- = Número de casas a servir
mts.de tubo = Es la longitud en metros del colector principal
6 = Es la longitud equivalente de tubería de las conexiones domiciliares a
servir, el cual esta dado en m.
Para este diseño no se calcula caudal de infiltración ya que para tuberías de PVC,
no se toma en cuenta.
30
4.2.6. Factor de caudal medio
Es el caudal que expresa el volumen de aguas servidas que en promedio fluye por
el alcantarillado, este se determina por la suma de los caudales calculados anterior mete:
Qmed. = Q dom. + Q com. + Q ind. + Q inf. + Q ilic.
Qmed. = 3.33 + 0.46 + 0 + 0 + 13.7 = 17.5 Lts/seg.
El factor del caudal medio se calcula de la siguiente manera.
Q med 17.5
No habitantes 3,597F.Q.M = = 0.005=
De acuerdo con las normas vigentes este factor debe ser mayor a 0.0020 y menor
que 0.0050, si por algún razón el valor calculado estuviera debajo de 0.0020 se adopta
este, y si por el contrario el valor calculado estuviese arriba del 0.0050 se tomará como
valor para diseño 0.0050. En este caso se tomará F.Q.M = 0.0050.
4.2.7. Caudal máximo
Para calcular el caudal máximo que fluye por la tubería en un momento dado, hay
que afectar el caudal medio por un factor conocido como factor de flujo, el computo de
dicho factor se puede hacer por diversas formas, pero la mas usada es el valor obtenido
por la fórmula de Harmond.
31
4.2.8. Factor de Harmond.
El factor de Harmond o factor de flujo instantáneo, es un factor de seguridad que
involucra al número de habitantes a servir en un tramo determinado. Este factor actúa en
horas pico, y se calcula pata cada tramo de la red con la fórmula siguiente
18 + P
4 + P=FH
Donde:
P = Número de habitantes a servir expresado en miles.
Para el proyecto se calculará el factor de Harmond pata el tramo del pozo 11 al
pozo 10. Se tiene un área a drenar de 0.308 ha, la población de diseño es de 508 hab/ha.
esto da una población de 156 habitantes en el tramo, esta población expresado en miles
da 0.156.
18 + 0.156
4 + 0.156=FH = 4.19
4.2.9. Caudal de diseño.
El caudal de diseño, también llamado caudal máximo, se utiliza para la estimación
de la cantidad de agua negra que trasportara el alcantarillado en los diferentes puntos
donde esta fluya, el cual se calcula de la forma siguiente:
Qdis. = No de habitanes x FH x F.Q.M.
En este caso para el tramo del pozo 11 al pozo 10 el caudal de diseño es:
Qdis. = 156 x 4.19 x 0.005 = 3.27 lts/seg
32
4.3. Cálculo de la velocidad
La velocidad a la cual viajan los sólidos por la tubería del alcantarillado se calcula
mediante el procedimiento siguiente; asumiendo que la tubería trabajará a sección
parcialmente llena como un canal abierto.:
4.3.1. Velocidad a sección llena.
La velocidad a sección llena se calcula mediante la ecuación de Manning, la cual
viene dada por la siguiente expresión para superficies circulares, en el sistema métrico.
0.03429 2 / 3 1 / 2
nS=V x xD
Donde:
V = Velocidad del flujo a sección llena en m/s
D = Diámetro de la tubería en pulgada
S = Pendiente en m/m.
n = Coeficiente de rugosidad, el cual depende del material de la tubería. A
continuación se presentan algunos valores de “n” pata varios tipos de
materiales.
Tabla XVI. Coeficiente de rugosidad “n” para la fórmula de Manning.
MATERIAL n
Tubo de cemento < 24" de diámetro 0.015Tubo de cemento > 24" de diámetro 0.013Tuberi PVC y asbesto cemento 0.009Tubo de hierro fundido 0.013Tubo de metal corrugado 0.021Zanjas 0.020Canales recubiertos de piedra 0.030FUENTE: José Gilberto Quijada Sagastume, Diseño de la red dealcantarillado sanitario de las aldeas El Ingeniero y Petapilla del municipiode Chiquimula. Pág. 38
33
Para calcular la velocidad del tramo del pozo PV11 al pozo PV10, se tiene un
coeficiente de rugosidad de 0.009 ya que es tubería PVC, se utilizará el diámetro
mínimo que es de 6 pulgadas (establecido anteriormente), y se utilizara como pendiente,
la pendiente natural del terreno la cual es, cota inicial 510.65 menos cota final 510.02
esto da una diferencia de 0.63m, dividiendo este valor dentro de la longitud del tramo
81.5m se tiene una pendiente de 0.0077m/m :
0.03429 2 / 3 1 / 20.009
m/seg1.104=V x x6 0.0077 =
4.3.2. Caudal a sección llena.
Para efecto del cálculo de la velocidad del flujo, es necesaria calcular el caudal a
sección llena la cual se calcula con la ecuación fundamental siguiente:
Q = V x A
Donde:
Q = Caudal a sección llena en m3/s.
V = Velocidad del flujo en m/s.
A = Área hidráulico en m2
Para el diseño el área de la sección hidráulica es el área de la tubería de 6 pulgadas
la cual es 0.01824m2 y la velocidad encontrada anteriormente, esto da un caudal a
sección llena de:
Q = 1.104 x 0.01824 = 0.020137 m3/s x 1000 = 20.137 lts/s
34
4.3.3. Velocidad de diseño del flujo.
Para el cálculo de la velocidad del flujo, es necesario conocer la relación q/Q, de
esta, y la tablas del apéndice A, que es la relación hidráulica (la cual indica, que el flujo
trabajará como un canal abierto cumpliendo las condiciones v/V y d/D).
En el caso del tramo que se esta analizado, anteriormente se encontró el caudal de
diseño de 3.27 lt/seg, y el caudal a sección llena que es de 20.1, de esta relación se tiene:
= 0.1624 (adimencional)
=3.27
20.137
Buscando este resultado en las tablas de relación hidráulicas del apéndice A, se
obtienen los siguiente valores
v / V = 0.736
d / D = 0.273
Como la velocidad a sección llena “V” es de 1.104 m/s de la relación anterior se
puede obtener el valor de la velocidad del flujo “v”:
m/s= 0.736Vv
=v
1.104v = 1.104 x 0.736 = 0.81
Para estar seguros de que la velocidad es la correcta se chequea que el resultado
“v”este entre 0.6m/s y 3m/s, y que la relación q/Q este entre 0.1 y 0.75, como se puede
observar los resultados anteriores si cumplen con las condiciones hidráulicas, por lo
tanto el flujo tendrá velocidad de arrastre y la tubería trabajara como canal abierto.
35
4.4. Cálculo de cotas Invert
Es la cota que determina la localización de la parte inferior de la tubería, las cotas
del terreno, al igual que los puntos de entrada y salida de la tubería del alcantarillado,
estas se calculan utilizando las siguientes forma:
S%=(Cti-Ctf)/DH*100
CIi=Cti-(Hmin+Et+Dt)
CIf=CIi-DH*S%
Hpozo=Ct-CIs
Donde:
Hmin = altura mínima que depende del trafico
CI = Cota Invet inicial
Cti = Cota del terreno inicial
Ctf = Cota del terreno final
CIi = Cota Invert inicial de la tubería
CIf = Cota Invert final de la tubería
DH = Distancia horizontal
Dt = Diámetro de tubería
S% = Pendiente del terreno o tubería
Et = Espesor de la tubería
Ct = Cota de terreno
CIs = Cota Inver de salida, dependerá de las condiciones especificadas
36
4.5. Volumen de excavación
Para calcular el volumen de excavación del terreno, donde será instalada la
tubería, y se calcula con la siguiente expresión:
Ho + HfVol. Exc. + eDH x b2 x b= DH
Donde:
Ho = Altura de pozo al inicio
Hf = Altura de pozo al final
DH = Distancia horizontal
b = Ancho de la zanja
e = espesor de fondo o encamado este valor esta entre 10 a 15cm
Para el tramo del pozo 11 al pozo 10, la pendiente del terreno es de 0.77%. Por ser
inicio de tramo, la altura del pozo 11 es de 1.40m (por ser la mínima altura para pozos
de visita), la cota de terreno del pozo 11 es de 510.65 y la cota de salida es 510.65 - 1.40
= 509.25, la distancia es de 85.5m, y el ancho de zanja se obtiene de la tabla del inciso
4.1.9, en este caso la profundidad de tubería de 6” esta bajo los 2m, por lo tanto el acho
de zanja correspondiente es de 0.55m, la altura de pozo final y el volumen de
excavación es:
Cota Invert nal
= - x =
= - = 1.42 m
1.4 + 0.55 81.5xx=lumen de cavación
508.6
0.0077
1.422
ltura de o final
510.02
509.25 81.5
69.99 m3
508.6
x 81.5 x 0.55 =+ 0.15
fi
A
Voex
poz
37
4.6. Tabla de resultados
La tabla de resultados del diseño hidráulico de cada tramo se presenta en el
apéndice B, se tomo en cuneta que toda la tubería a utilizar será de PVC, y utilizando
todas la normas y principios anteriormente descritas.
4.7. Mantenimiento del agua
El agua residual debe temer un mantenimiento y tratamiento adecuando usando
los procesos naturales, se han desarrollado plantas de tratamiento de aguas negras.
La importancia del tratamiento de las aguas residuales es la salud de una
población. Además, tiene como objeto remover materia orgánica, fósforo, metales
pesados, reducir los sólidos, los cuales son nocivos para la vida en el agua, de los
cuerpos receptores (ríos lagos, mares). Los materiales que se depositan en los ríos, lagos
y mares impiden el crecimiento de plantas acuáticas; los de naturaleza orgánica se
pudren, robarle oxígeno al agua, produciendo malos olores y sabores; las materias
toxicas, compuestos metálicos, ácidos, y álcalis afectan directa o indirectamente la vida
acuática; las pequeñas partículas suspendidas como fibras, pueden asfixiar a los peces
por obstrucción de sus agallas. Para que el volumen de aguas residuales que se descarga
a un cuerpo receptor no ofrezca peligro a la salud es necesario:
a) Mejorar el poder de purificación de la corriente de agua, lo que se logra:
Disminuyendo la velocidad de agua en la zona de descarga al ensanchar el
cauce.
Regulando la formación de depósitos de lodos por canalización del cauce o
del río
Aumentando la aireación, al provocar artificialmente disturbios en el agua
por medio de cascadas, remolinos etc.
38
b) Evitando que llegue a ella en forma total o parcial la materia acarreada por los
sistemas de alcantarillado, lo que se consigue aplicando los procesos que se
conocen como “tratamiento de aguas residuales”
En este sentido, es importante que, antes de disponer las aguas servida en ríos,
lagos o mares, estas reciban previamente algún tipo de tratamiento que permita la
remoción de parásitos, bacterias y virus patógenos, que son males endémicos que
afectan al país.
El proceso de mantenimiento y tratamiento de las aguas servidas contiene varias
etapas la cuales se le conocen como:
a) Tratamiento preliminar
b) Tratamiento primario
c) Tratamiento secundario
d) Tratamiento terciario
a) Tratamiento preliminar: los dispositivos para el tratamiento preliminar están
destinados a eliminar o separar los sólidos mayores o flotantes, los sólidos
inorgánicos pesados y eliminar cantidades excesivas de aceites o grasas. Para
lograr estos objetivos se utilizan diversas unidades, entre las que se pueden
mencionar, rejillas y desarenadores.
b) Tratamiento primario: son los que reducen los sólidos sedimentables y algo de
DBO. Los elemento patógenos no se reducen en forma sensible. Es decir, que
con esto tratamiento se reducen el daño al medio pero no se protege la salud.
c) Tratamiento secundario: en este tratamiento se logra un grado mas avanzado de
remoción de sólidos, transformando los orgánicos no sedimentables en
sedimentables. Aparte de los que están en solución pueden ser convertidos a
39
elementos estables, como el CO2 o los nitratos. Durante estos procesos, hay una
reducción sensible del número de patógenos, en especial por los procesos
aeróbicos. Con esto, se reduce notablemente el daño al medio al reducir CBO a
valores comparables con los de los cuerpos naturales; se reducen el riesgo a al
salud pero no se remueven nutrientes, que en los cuerpos con períodos de
retención prolongados aumentan la concentración a los valores, que tienden a
producir la eutroficacion.
c) Tratamiento Terciario; en este se remueven los sólidos en solución,
especialmente nitratos y fosfatos, o también los metales pesados.
40
5. PRESUPUESTO
5.1. Presupuesto de mano de obra
5.1.1. Consideraciones.
La mano de obra forma parte de los costos directos de la ejecución de un proyecto,
para este presupuesto se consideraran; los precios de mano de obra, utilizando precios
del lugar, en este caso los precios a utilizar serán de Asunción Mita, Jutiapa, las
prestaciones de mano de obra se calcularan utilizando un factor del 0.87% sobre el
costo de mano de obra del renglón, y un 10% de imprevistos sobre el costo de mano de
obra del renglón. La cuantificación de mano de obra por renglón de trabajo, la
cuantificación de materiales y el presupuesto total del proyecto se detalla en el apéndice
C.
5.1.2. Tipos de suelo.
El suelo superficial de Asunción Mita esta compuesto de una consistencia y
textura plástico arcillosa, de un espesor aproximado de 10 a 20 cm, con un color gris
muy oscuro. El subsuelo tiene una consistencia plástica, y una textura arcillosa, con un
espesor de 40 a 60 cm y su color es gris oscuro. El material madre es lava o lodo máfico
El rendimiento de excavación a mano depende, según la habilidad del personal
(mano de obra calificada y no calificada) , condiciones del suelo (seco o mojado), clase
de suelo (escoria, arcilla, grava, limo, arena, tierra orgánica), altura de excavación (el
rendimiento disminuirá a medida que la zanja va aumentado de profundidad).
41
Tabla XVII. Rendimiento de mano de obra en la excavación de zanjas.
Ligero 6 - 10 5 - 9 5 - 8 5 - 8 4 - 7 4 - 6Medio 5 - 10 5 - 9 5 - 9 4 - 8 4 - 7 3 - 6Pesado 4 - 8 4 - 6 3 - 6 3 - 6 3 - 6 3 - 5
Arcilla dura 3 - 6 3 - 6 3 - 5 2 - 5 2 - 4 2 - 4FUENTE: Vides Tobar Amado, Analsis y Control de Costos de Ingenieria
3.66 4.00TIPO DE SUELO
0.92 1.52 2.44 3.05Profundidad de la zanja en metros
M3 x 8 HORAS PEON
5.1.3. Excavación y relleno
Excavación:
Se efectuará a mano, y se tomara desde la superficie del terreno hasta 15cm debajo
de la cota invet (debido a que existirá un relleno de encamado de 15cm, ver detalle de
zanja en planos). En caso de encontrar roca a medida que se excava será necesario la
utilización de martillos mecánicos accionados por aire comprimido (martillos
neumáticos).
El ancho de la zanja se establecerá mediante la Tabla XI del inciso 4.1.9. Y la
tierra excavada de las zanjas deberá colocarse a 0.60m. del borde de la zanja para evitar
derrumbes por sobre carga.
Relleno:
Después de terminada la colocación de tubería, se procederá al relleno de zanjas
echas por la excavación, el cual se utilizara el mismo material extraído, salvo que este
sea tierra con contenido orgánico el material se substituirá por material de préstamo
adecuado y en buenas condiciones. El relleno será a mano, con tierra de un contenido de
humedad adecuado, sin terrones y sin piedras mayores a 5 centímetros de diámetro.
42
El relleno se efectuará en 3 etapas.
1) El relleno de fondo será una capa de 15cm de como encamado, con material
selecto libre de impurezas y piedras de gran tamaño.
2) Después del fondo, el relleno se efectuara a ambos lados de la tubería de forma
simultanea, para evitar que la tubería sufra presiones excéntricas que deformen
la misma. El relleno será compactado al 90% del Proctor modificado como
mínimo, y en capas horizontales de 15cm de espesor hasta llegar a 30cm sobre
la corona del tubo.
3) El resto del relleno debe compactarse a humedad optima y en capas
horizontales no mayores de 20cm de espesor.
5.2. Presupuesto de materiales
5.2.1. Consideraciones.
Para el presupuesto de materiales, se debe cuantificar cada tipo de material a
utilizar, para esto se describirá cada uno de los elementos principales que componen el
proyecto:
Colector principal: será de PVC, con diámetros establecidos en planos.
Pozos de visita: los pozo de visita tendrán un diámetro interno de 1.50m y una
altura de acuerdo a planos. Tapadera de concreto, reforzado con hierro No 4 @
12cm en ambos sentidos. El brocal que soportara la tapadera será de concreto con
3 aros de hierro No 3 mas eslabones de hierro No 3 @ 10cm. Las paredes serán
de ladrillos colocados de punta, el mortero para la unión será en proporciones
43
volumétricas 1:3, una parte de cemento por tres parte de arena de río. Cada hilada
horizontal deberá quedar desplazada con respecto a la anterior, de tal forma que
no exista coincidencia entre las juntas verticales de los ladrillos que las forman,
cumpliendo así con la norma ASTM C-62. El fondo será de concreto, con hierro
No 3 @ 20cm en ambos sentidos, tendra además un tubo de media caña,
rellenado en sus laterales de concreto rebajado, y el acabado interior de cada
pozo, será un alisado de cemento en proporciones volumétricas 1:2, una parte de
cemento por tres parte de arena de rio.
Conexiones domiciliares: la candela será de tubo de concreto de 12”. El tubo
que comunicara la candela con el colector principal será de PVC de 4”. Tapadera
de concreto, reforzado con hierro No 2 @ 10cm en ambos sentidos. El brocal que
soportara la tapadera será de concreto con 3 aros de hierro No 3 mas eslabones de
hierro No 2 @ 15cm y el fondo de concreto, con hierro No 2 @ 10cm en ambos
sentidos.
Las características de los materiales a utilizar en los elementos son las siguiente:
Tubería: La tubería a utilizar será Novafot, corrugada de doble pares. Para su
instalación se iniciara a partir del extremo aguas debajo de cada tramo, colocando
las campanas en sentido contrario a la dirección del flujo, la tubería se colocara
sobre el relleno de fondo, conformándolo adecuadamente para que pueda
asentase la parte inferior de la tubería en una altura mínima del 10% del diámetro
externo, a lo largo de toda la longitud.
La unión de los tubos se efectúa de la siguiente manera:
Se aplica generosamente lubricante en el interior de la campana y
sobre el empaque. El lubricante tiene que ser tipo vegetal o animal.
Puede hacerse con una brocha o esponja. No se debe utilizar en
ningún caso aditivos que contengan derivados del petróleo.
44
Se alinea cuidadosamente la unión y luego se introduce la espiga
dentro de la campana. Para realizar esta operación es necesario
utilizar una barra y una pieza de madera a manera de palanca,
asegurándose de que la pieza de madera proteja el extremo del
tubo..
Si se requiere cortar el tubo se recomienda cortarlo en los valles de
la tubería.
Figura 2. Corte de tubería
cresta
valle
Ladrillo: el ladrillo a utilizar será de 0.065 x 0.11 x 0.23 de barro cocido,
cumpliendo las normas C-62 y C-67 de la ASTM, satisfaciendo los siguiente
requisitos, máxima variación en las dimensiones especificadas de 4mm, máxima
absorción a las 24 horas 25%, mínima resistencia a la flexión 13 Kg/cm2,
mínima resistencia a la compresión 59 kg/cm2, sin que presenten fallas como
grietas, roturas y rapaduras que afecten la resistencia.
Cemento: deberá cumplir con las especificaciones para cemento Portlan tipo I
(PM) norma COGUANOR NGO 41001 y ASTM C 595, con un tiempo máximo
después de su fabricación de 30 días.
Agregado fino: este material está formado por arena de río, que sea consistente,
libre de cantidades dañinas de arcilla, cieno, desechos orgánicos y sales
minerales que afecten la calidad del concreto. El agregado fino debe cumplir con
las normas para agregados de concreto COGUANOR NGO 41007 y ASTM C33
45
Agregado grueso: este material estar formado por grava o piedrin y deberá ser
libre de materiales suaves o desmenuzables, terrones de arcilla, polvo y otros
materiales nocivos. El agregado grueso debe cumplir con las normas para
agregados de concreto COGUANOR NGO 41007 y ASTM C33
Acero de refuerzo: el acero de refuerzo debe ser corrugado excepto en el caso
de la varilla No2. La varilla de acero de refuerzo a utilizar será grado 40.
5.2.2. Transporte
El transporte de los materiales deberá hacerse con cuidado para no dañarlos, en el
caso del cemento se deberá trasportar cubierto, para evitar que pueda mojarse y por lo
tanto dañarse. La tubería deberá transportarse con la campana hacia arriba, y asegurarse
para que no sufra daños como grietas o fracturas.
5.2.3. Almacenaje.
Tubería: se deberá disponer de una superficie plana, de tal manera que la longitud total
del tubo descanse sobre superficie de contacto; evitando así, que el tubo presente alguna
deflexión y posteriormente pueda deformarse. La altura máxima de apilamiento de tubos
será igual a 1.30m. Se pretende no sobrecargar a las unidades inferiores.
Los tubos deberán colocarse en forma alterna en cada cama de apilado, para
compensar el aumento de sección debido a la campana de los extremos. Se pretende
lograr, de esta forma que las cargas de las camas superiores se distribuyan
uniformemente. En el lugar de almacenamiento, la tubería y accesorios deben estar
protegidos de la exposición directa de los rayos de sol.
46
Los accesorios deberán permanecer dentro de sus cajas de empaque. Las cajas
deben apilarse a altura tal, que el material de la caja de empaque pueda resistir el peso
sin llegar a deformarse.
Los empaques de hule deben almacenarse suficientemente alejados de aceites,
grasas, material solvente y abrasivos; para evitar el contacto con estos.
Cemento: se deberá tener un área especial, que este cerrada completamente, con
plataforma en el piso, para evitar que el cemento se humedezca.
Acero de refuerzo: Se debe proteger de la lluvia y de la intemperie para evitar, que se
origine oxidación en su superficie.
47
6. ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL
6.1. Agua de uso doméstico
El uso adecuado del agua es necesario para el buen desarrollo de las actividades
en el hogar. El agua se usa para beber, lavarnos las manos y los dietes, baño, lavar la
ropa, preparar los alimentos y para asear o limpiar la casa.
Se debe tener mucho cuidado con el agua que se bebe, no siempre el agua limpia
esta libre de impurezas, ya que pueden estar contaminada y tener microbios que no se
pueden ver a simple vista; para verlos necesitamos de la ayuda de un microscopio para
un examen bacteriológico.
Así como el agua es fuente de vida, puede ser también causa de enfermedades y la
muerte cuando esta contaminada, el agua contaminada trasmite varias enfermedades en
su mayoría intestinales tales como: fiebre tifoidea, paratifoidea, disentería, cólera,
parásitos, hepatitis, amebiasis, y muchas otras.
6.2. Formas de contaminación del agua
El agua contaminada puede enfermar y puede ocasionar la muerte. El agua se
puede contaminar de muchas maneras, algunas de ellas son:
Depositando los desechos o basura en las corrientes de ríos, manantiales o
lagos
Depositando las excretas de personas y animales cerca o dentro de los
ríos, manantiales o lagos
Usando fertilizantes y/o plaguicidas sin ningún control.
49
6.3. Medio ambiente y el marco legal
A continuación se citaran algunos artículos donde se mencionan aguas residuales,
desechos sólidos, el cuidado y protección al medio ambiente, en el territorio nacional.
Constitución Política de la Republica de Guatemala
Artículo 97. Medio ambiente y equilibrio ecológico. El Estado, las
municipalidades y los habitantes del territorio nacional están obligados a
propiciar el desarrollo social, económico y tecnológico que prevenga la
contaminación del ambiente y mantenga el equilibrio ecológico. Se dictarán
todas las normas necesarias para garantizar que la utilización y el
aprovechamiento de la fauna, de la flora, de la tierra y del agua, se realicen
racionalmente, evitando su depredación.
Código de salud
Artículo 68. Ambientes saludables. El Ministerio de Salud, en colaboración
con la Comisión Nacional del Medio Ambiente, las Municipalidades y la
comunidad organizada, promoverán un ambiente saludable que favorezca el
desarrollo pleno de los individuos, familias y comunidades.
Artículo 71. Derecho a la información. El Ministerio de Salud, la Comisión
Nacional del Medio Ambiente las Municipalidades, deben recolectar y divulgar
información pertinente a la población, sobre los riesgos a la salud asociados con
la exposición directa o indirecta de los agentes contaminantes, que excedan los
limites de exposición y de calidad ambiental establecidos.
50
Artículo 74. Evaluación del impacto ambiental y salud. El Ministerio de
Salud, la Comisión Nacional del Medio Ambiente las Municipalidades,
establecerán los criterios para la realización de estudios de evaluación de impacto
ambiental, orientados a determinar las medidas de prevención y de mitigación
necesarias, para reducir riesgos potenciales a la salud derivados de desequilibrios
en la calidad ambiental, producto de la realización de obras o procesos de
desarrollo industrial, urbanístico, agrícola, pecuario, turístico, forestal y
pesquero.
Artículo 90. Agua contaminada. Queda prohibido utilizar agua contaminada,
para el cultivo de vegetales alimentarios para el consumo humano. En el
reglamento respectivo, quedan establecidos los mecanismos de control.
Artículo 94. Normas sanitarias. El Ministerio de Salud con otras instituciones
del sector dentro de su ámbito de competencia, establecerán las normas sanitarias
que regulan la construcción de obras para la eliminación y disposición de
excretas y aguas residuales y establecer de manera conjunta con las
municipalidades, la autorización, supervisión y control de dichas obras.
Artículo 95. Disposición de excretas. Queda prohibida la disposición in
sanitaria de excreta en lugares públicos, terrenos comunales y baldíos. La
contravención a esta disposición será sancionada por la autoridad municipal
respectiva, de conformidad con el Código Municipal, los reglamento municipales
y el presente Código
51
Artículo 96. Construcción de obras de tratamiento. Es responsabilidad de las
Municipalidades o de los usuarios de las cuencas o subcuencas afectadas, la
construcción de obras para el tratamiento de las aguas negras y servidas, para
evitar la contaminación de otras fuentes de aguas ríos, lagos, nacimientos de
aguas. El Ministerio de Salud deberá brindar asistencia técnica en aspectos
vinculados a la construcción, funcionamiento y mantenimiento de las mismas.
Artículo 94. Descarga de aguas residuales. Queda prohibida la descarga de
contaminantes de origen industrial, agroindustrial y el uso de aguas residuales
que no hayan sido tratadas sin previo dictamen favorable del Ministerio de Salud,
la Comisión Nacional del Medio Ambiente –CONAMA- y la autorización del
consejo Municipal de la jurisdicción o jurisdicciones municipales afectadas.
Dicho dictamen debe ser emitido en un plazo que no exceda a lo que establezca
el reglamento respectivo. Se prohíbe, asimismo, la descarga de aguas residuales
no tratadas en ríos, lagos, riachuelos y lagunas o cuerpos de agua ya sea estos
superficiales o subterráneos
Artículo 102. Responsabilidad de las Municipalidades. .Corresponde a las
municipalidades la prestación de los servicios de limpieza o recolección,
tratamiento y disposición de los desechos sólidos de acuerdo con las leyes
especificadas y en cumplimiento de las normas sanitarias aplicable. Las
municipalidades podrán utilizar lugares para la disposición de desechos sólidos o
construcción de los respectivos rellenos sanitarios, previo dictamen del
Ministerio de Salud y la Comisión Nacional del Medio Ambiente, el que deberá
ser elaborado dentro del plazo improrrogable de dos meses de solicitado.
52
Artículo 103. Disposición de los desechos sólidos.. Se prohíbe arrojar o
acumular desechos sólidos de cualquier tipo en lugares no autorizados, alrededor
de zonas habitadas y en lugares que puedan producir daños a la salud, a la
población, al ornato o al paisaje, utilizar medios inadecuados para su transporte y
almacenamiento o proceder a su utilización, tratamiento y disposición final, sin la
autoridad municipal correspondiente, la que deberá tener en cuenta el
cumplimiento de las medidas sanitarias establecidas para evitar la contaminación
del ambiente, específicamente de los derivados de la contaminación de los
afluentes provenientes de los botaderos de basura legales o clandestinos.
6.4. Aguas residuales
Desde el punto de vista epidemiológico se ha demostrado que la inadecuada
disposición de las aguas residuales o servidas, constituyen una grave amenaza para la
salud de las personas y muy especialmente para los niños menores de cinco años..
Los sistemas de alcantarillado urbano esta compuestos por una red de tuberías que
recogen las aguas servidas y de lluvia mediante conexiones domiciliares, a
establecimientos, a industrias y otros.
La cantidad de agua que se descarga al alcantarillado equivale aproximadamente
al 70% de la dotación de agua potable para consumo domestico, ya que una buena
proporción se utiliza para aseo personal, arrastre de excretas, lavado de ropa y trastos,
así como para riego de plantas y jardines.
Esta agua contienen restos de comida, jabón detergentes, residuos químicos y
descargas de inodoros, esto van generalmente a una masa de agua para llevarlos luego a
su destino final.
53
6.5. Desechos sólidos
Toda persona quiere vivir en un lugar limpio y saludable. Para logra esto debemos
eliminar sanitariamente la basura.
Las desechos sólidos o basura son los que se producen a diario en la casa, al
cocinar comer, limpiar o barrer la vivienda.
La basura debe ser colocada en un lugar adecuado, o sea en un bote con tapadera.
No debe tirarse en cualquier lado, porque son criadero de cucarachas, zancudos moscas,
ratas y otros insectos que causan enfermedades, ya que sirven de vehículo para
transportar gérmenes desde la basura hasta las personas.
Existen dos clases de basuras:
- Las que se pudren
- Las que no se pueden
Las que se pudren como desperdicios de verduras, frutas, se pueden utilizar de
abono para siembras, abriendo un agujero a una distancia de aproximadamente 10
metros de la casa, con las mediditas de 1m de largo por 1m de ancho por 1m de
profundidad, dependiendo esto del terreno y la cantidad de basura, después de 8m meses
aproximadamente se puede utilizar como abono.
La basura que no se pudre como vidrios, hules, plásticos, y metales, se deben
enterrar (si no existe tren de aseo en la comunidad).
54
6.6. El ambiente y su conservación
El ambiente es donde se desarrolla la vida, comprende las plantas, los animales, el
suelo, el agua y el aire.
La conservación del ambiente significa cuidar y mantener las riquezas naturales
que tiene el país, en su estado natural, sin contaminación, también significa conservar
los ríos, los mares, los bosques, el aire que se respira y el ambiente en que se vive.
La alteración de un sistema ambiental se da cuando este no tiene capacidad de
auto depuración.
Guatemala goza de una riqueza natural que se debe conservar. Sin embargo poco a
poco se ha ido contaminando los ríos, lagos, bosques, y el aire.
El saneamiento ambiental significa colaborar en la limpieza de aquellos recursos
naturales que ya han sido contaminados y velar por la protección y conservación de los
existentes. Esta limpieza debe comenzar en cada hogar y comunidad.
El ambiente se puede conservar de la siguiente forma:
- Mantener adecuadamente la basura.
- Sembrando árboles para reponer los que se han cortado.
- Evitando que substancias toxicas contaminen el aire, el suelo y el agua.
- Disponiendo adecuadamente las excretas.
- Utilizando racionalmente los recursos como flora y fauna.
55
6.7. El impacto ambiental de construcción
En la construcción de un alcantarillado sanitario existen daños al medio ambiente,
unos de los mas comunes son:
Emisión de gases y materiales de residuo de hidrocarburos: en la
construcción de alcantarillado sanitario se utiliza maquinaria como excavadoras,
vibrocompactadoras manuales, retroexcavadoras, las cuales emiten gases, que
son nocivos al medio ambiente, derraman combustible y grasas de hidrocarburos,
y material sobrante de la ejecución del proyecto.
Residuo de sólidos industriales: como partículas plásticas de tubería (cuando es
necesario cortar la tubería, para hacer coincidir las longitudes), lo cual como se
menciono anteriormente el plástico no se degrada, contaminando así el suelo.
Residuo de sólidos domésticos: los trabajadores del proyecto utilizan los
terrenos aledaños a este, como botadero de basura domestica.
Cambios en la estructura del suelo: esto ocurre con la excavación, donde se
modifica el suelo de trabajo.
Desplazamiento de especies de fauna: esto ocurre con la excavación, el despeje
y corte de vegetación, la instalación de fosa séptica o plantas de tratamiento.
56
6.7.1. Medidas de mitigación
Directas
Un adecuado mantenimiento a la maquinaria para evitar derramamiento de
líquidos, y gases producidos por la combustión de gasolina etc.
Al finalizar el proyecto se debe realizar una limpieza general del área, que fue
afectada durante la construcción del alcantarillado, para la eliminación de los
desechos industriales.
Colocar varios recipientes de basura en el área de trabajo, para evitar que el área
se contamine de basura.
Indirectas
Programa de forestación en áreas verdes, para tratamiento de suelos dañados por
la contaminación ambiental.
Programas de educación y concientización de la población, en la protección al
medio ambiente.
Promover la formación de recursos humanos calificados en ciencias ambientales
y recursos naturales.
Solicitar apoyo a las instituciones y entidades con que cuenta el gobierno, para el
asesoramiento, educación, supervisión, y aplicación, en el cumplimiento de
normas, reglamentos y leyes que tratan sobre medio ambiente.
Algunas de las instituciones son:
57
Instituto Nacional de Fomento Municipal (INFON)
Consejo Nacional de Áreas Protegidas (CONAP)
Empresa Municipal de Agua (EMPAGUA)
Ministerio de Salud
Comisión Nacional de Medio Ambiente (CONAMA)
6.8. El impacto ambiental de operación
En la operación de un alcantarillado sanitario, los daños que se puden dar en el
medio ambiente son los siguiente:
Malos olores: al no existir un aseo del sistema este puede generar malos olores,
y gases tóxicos que contaminan el entorno.
Acumulación de residuos sólidos y líquidos, en los sistemas de tratamiento:
esto se genera por falta de mantenimiento, falta de recursos económicos o falta
de información.
Contaminación de cuerpos receptores (ríos, lagos, suelo, manto freático), por
aguas residuales recolectadas: a menudo los proyectos de alcantarillados,
descargan el agua recolectada a ríos, lagos, mares, sin ningún tipo de tratamiento,
siendo este uno de los mayores daños al medo ambiente provocado por este tipo
de construcciones civiles.
6.8.1. Medidas de mitigación
Un adecuado mantenimiento del sistema de alcantarillado sanitario,
elimina los malos olores que este genera.
58
Incluir en el diseño un sistema de tratamiento (planta de tratamiento, fosas
sépticas, lagunas de sedimentación), para las aguas residuales recolectadas por el
alcantarillado. En este diseño la propuesta de tratamiento la aporto la empresa
AMANCO, presentado en el apéndice C.
Una eliminación de acumulación de desechos sólidos y líquidos.
Realizar análisis de laboratorio con frecuencia, para mantener un buen
tratamiento del agua residual, y no contaminar cuerpos receptores.
Incentivar a la población para el mejoramiento y uso del sistema
Programas de educación sobre el tratamiento de basuras y aguas
residuales.
59
Tabla XVIII. Resumen de medidas de mitigación de construcción y operación
Tipo de contaminación Medida de mitigación
Emisión de gases y material de residuo dehidrocarburos
Mantenimiento adecuado de maquinaria.
Residuo de sólidos industriales Limpieza general del área al finalizar elproyecto
Cambio en la estructura del suelo Reparación de los danos realizados
Residuo de sólidos domésticos Recipientes de basura en el área de trabajo
Desplazamiento de especies de fauna Forestación del suelo dañado
Malos olores Adecuado mantenimiento al sistema
Acumulación de residuos sólidos y líquidosen los sistemas de tratamiento
Remoción de sólidos y secado de lodos
Contaminación de cuerpos receptores (rios,lagos, suelo, mares, etc)
Construcción de plantas de tratamiento,fosas sépticas, lagunas facultativas
De construcción
De operación
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7. EVALUACIÓN SOCIO ECONÓMICO
Si se desea invertir en un proyecto, y estimar la rentabilidad económica del
proyecto, se recure a calcular el valor actual neto (VAN), de la inversión, y la tasa
interna de retorno (TIR) con la cual contaría el proyecto.
VALOR ACTUAL NETO (VAN): es la suma de valores positivos (ingresos) y de
valores negativos (costos) que se producen en diferentes momentos. Dado que el valor
del dinero varia con el tiempo es necesario descontar de cada período un porcentaje
anual estimado como valor perdido por el dinero durante el período de inversión. Una
vez descontado ese porcentaje se pueden sumar los flujos positivos y negativos. Si el
resultado es mayor que cero significará que el proyecto es conveniente. Si es menor que
cero no es conveniente.
TASA INTERNA DE RETORNO (TIR): mide la rentabilidad del proyector y
corresponde a la determinación de la tasa de interés que lleva a cero el valor actual neto
del proyecto. Si la tasa resultante es mayor que los intereses pagados por el dinero
invertido el proyecto es conveniente. Caso contrario no conviene.
RAZÓN BENEFICIO / COSTO:: si la suma de los ingresos (descontados con su tasa
de perdida de valor) se divide entre la suma de costos (también descontados a la misma
tasa) y resulta un valor mayor que uno el proyecto es conveniente. Si el resultado es
menor que uno el proyecto no es conveniente.
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ESTUDIO SOCIO ECONÓMICO DEL PROYECTO: Este tipo de evaluación sobre
el proyecto, establece o determina que tan rentable es la ejecución del proyecto,
haciendo un análisis de inversión.
En el apéndice E se obtuvo un valor beneficio/costo = 1.00, lo cual establece que la
ejecución del proyecto es rentable y no traerá perdidas para la empresa o institución que
aporte al proyecto.
El análisis detallado del flujo de efectivo de cada año y los cálculos matemáticos, se
encuentra en el apéndice E.
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CONCLUSIONES
1) Con la ejecución del proyecto de ampliación de alcantarillado sanitario, se
brindara una solución técnica a los problemas de saneamiento ambiental y a la
contaminación del medio ambiente. De esta manera, se evitaran los malos olores
producidos por aguas negra que corren a flor de tierra y bajar los índices de
morbilidad al contar la población con un ambiente higiénico.
2) La ejecución de este tipo de proyectos tiene un costo elevado, solo con un
verdadero interés y voluntad de la comunidad beneficiada se puede lograr la
ejecución de este tipo de proyectos. Estableciéndose entre las partes, autoridades
y comunidad, la meta de realizarlo. También, recordar que este es un servicio
básico y forma parte de la buena salud de los habitantes, con efectos de beneficio
social y económicos de la comunidad.
3) El mantenimiento o tratamiento del proyecto eleva el costo del mismo. Sin
embargo, es necesario realizarlo para evitar la contaminación al medio ambiente.
4) Contribuye a la solución de los problemas de salud de la población
5) Por ser el terreno muy plano, se deberá contar con una cuadrilla topográfica
constante en la ejecución de campo, realizando lecturas continuas de nivelación,
de lo contrario puede darse la situación de que las pendientes no queden como lo
establecido en el diseño.
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RECOMENDACIONES
1) Elaborar planos finales después de la ejecución del proyecto para localizar los
cambios hechos al diseño y la localización final de la tubería.
2) Para evitar riesgos de derrumbes y accidentes en los trabajadores durante la
ejecución, se deberá colocar los apuntalamientos, estacados y demás obras de
protección.
3) Garantizar la supervisión constante durante la construcción del sistema de
alcantarillado sanitario, con el objeto de asegurar la calidad, tanto en los
materiales como la mano de obra y ejecución.
4) Al terminar la ejecución se deberán efectuar todas las reparaciones necesarias,
derivadas de los daños ocasionados por la construcción. Así como retirar los
materiales sobrantes de la misma y depositarlos en un lugar autorizado.
5) Luego de construir el sistema de alcantarillado sanitario, implementar un plan de
mantenimiento, para que el sistema cumpla con el período de diseño.
6) Para ahondar mas en el tema del tratamiento del agua servida, se deberá
consultar a la empresa AMANCO, a cerca de detalles de instalación y
construcción de la planta de tratamiento, así como lo concerniente en lo
económico y su financiamiento, asimismo ver la posibilidad de utilizar otro tipo
de tratamiento, ya que, el costo de este es demasiado alto.
7) Fomentar el interés en la comunidad para la conservación del medio ambiente y
el buen uso del sistema de drenaje.
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BIBLIOGRAFÍA
1) Jiménez Tello Mario Alfredo. Diseño de la red de alcantarillado combinado de la aldea el Rosario, zona 18 Guatemala Tesis: de Ingeniería Civil, Universidad de San Carlos, Facultad de Ingeniería, 1986.
2) Gonzalo Del Cid Pérez. Diseño de ampliación de la red de
alcantarillado sanitario para la aldea Estancia de la Virgen, municipio de san Cristóbal Acasaguastlan, departamento de El Progreso Tesis: de Ingeniería Civil, Universidad de San Carlos, Facultad de Ingeniería, 1993.
3) Martínez Navas Julio Cesar. Diseño de alcantarillado sanitario y
pluvial y evaluación preliminar del sistema de tratamiento de la aldea Santa Elena Barillas, municipio de Villa Canales Tesis: de Ingeniería Civil, Universidad de San Carlos, Facultad de Ingeniería, 1986.
4) Abram S. Benenson. El control de las enfermedades transmisibles
en el hombre. Duodécima Edición, Organización Panamericana de la Salud (OPS).
5) Ministerio de Salud Publica y Asistencia Social. Atención al medio
ambiente Guatemala, Septiembre 1999. 6) Orozco González Juan Adolfo. Diseño de drenaje Sanitario de
aldea –San Pedro Petz, municipio de Sanpedro Sacatepequez, departamento de San Marcos. Tesis: de Ingeniería Civil, Universidad de San Carlos, Facultad de Ingeniería, 1999.
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7) Reyes Arana Ricardo Augusto. Diseño de la red de alcantarillado sanitario caserío El Terrero, municipalidad de Jalapa, Jalapa. Tesis: de Ingeniería Civil, Universidad de San Carlos, Facultad de Ingeniería, 2004.
8) Charles S. Simmons. Clasificación de reconocimiento de los suelos
de la republica de Guatemala. Editorial del Ministerio de Educación Publica, José de Pineda Ibarra.
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APÉNDICE C
Propuesta de tratamiento de aguas residuales.
El tratamiento de aguas residuales, forma parte de la ingeniería sanitario, por esta razón
se solicito la propuesta y asesoramiento a la empresa AMANCO, la cual tiene la
experiencia requerida del caso. La propuesta presentada fue la siguiente
“PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS SERVIDAS DOMESTICAS”
DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA
El sistema propuesto es un sistema biológico, aeróbico de aireación extendida
“LODOS ACTIVADOS” con régimen completamente mezclado, que se utiliza para
tratar aguas residuales que contienen materia orgánica biodegradable.
Con esta modalidad de Aireación extendida, se lograrán afluentes de calidad, con
baja producción de lodos y alto grado de oxidación y estabilización de la materia,
adicionándole un sistema de cloración para la seguridad en el rehuso del líquido en
irrigación de jardines, redes independientes de abastecimiento de inodoros, riegó de
áreas de terracenia ,etc. Este proceso involucra básicamente las siguientes etapas :
a) Una y/o varias etapas de acción en tanques de aireación, donde se suministra
aire por difusión en el fondo, lo que permite crecimiento de microorganismos
que requieren de oxígeno para vivir, la materia presente servirá para alimentar
las bacterias aeróbicas quienes transformaran los contaminantes en materia
celular y energía para crecer y reproducirse, lo que originara los flocules que
son conocidos como iodos activados. El elemento básico en este proceso es el
SOPLADOR.
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b) Dependiendo del volumen de agua a tratar se requieren de mas compartimentos
para un complemento de aireación al proceso con los fines anunciados en la
etapa anterior y que complementa él oxígeno necesario.
c) Los floculos pasaran al tanque de clarificación secundaria, lugar donde
sedimentan por gravedad los lodos, el sobrenadante es vertido al área de
cloración y los lodos depositados sé recirculan para retroalimentar el sistema, el
exceso de lodos se depositara en un tanque de lodos para su estabilización, ya
estabilizado se deposita al área de secado de lodos, que puede ser un filtro
prensa y un pequeño patio de secado de lodos y/o un área de secado de lodos
mayor para sistemas tradicionales de secado.
d) El agua clarificada, es tratada para su desinfección por medio de un sistema de
cloración a base de tabletas ele Hípoclorito de Calcio, cuando se descarga
directamente a un cuerpo de agua, previa reacción del cloro en un deposito que
variara de acuerdo al volumen tratado.
e) El agua tratada se verterá en un riachuelo cercano a la planta de tratamiento,
esto se hará contando con la aprobación de las autoridades municipales o
gubernativas del municipio y se deberá tener la seguridad de que las
características del riachuelo son adecuadas para esta disposición.
OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
La operación y mantenimiento es bastante sencillo. Sus costos de operación
corresponden únicamente a las horas que un responsable de la misma le suministre al
día; el consumo eléctrico de dos motores de 7.5 HP y las tabletas de cloro que se
consuman cuando sé reutilice el liquido tratado.
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El sistema tiene como ventaja lo compacto de la planta, así como su alta eficiencia.
De no existir malos olores fuera de las instalaciones de la planta , se recomienda una
distancia de 10 mts de separación con la ultima casa para evitar algunos problemas
de ruido durante la quietud de la noche. La producción de lodos es baja , su operación
automática y su mantenimiento mínimo,
A la par de la estructura base, se deberá construir un tanque para bombear el excedente
de lodos, cuando el volumen diario sea mayor a 12,000 GPD, y un sistema de patios
para secar los lodos. Estas estructuras son complementarias al sistema y ayudan a un
mejor aprovechamiento de los lodos con fines agrícolas.
EQUIPO ELÉCTRICO Y BÁSICO
1. Dos Sopladores rotatorios de desplazamiento positivo 56, acopiado a motor
eléctrico horizontal 110/220 de 7.5Hp, con un silenciador y su filtro. Todo esto
protegido por un albergue de fibra de vidrio con apoyo de hierro.
2. Tubería de difusión de aire con dos ramales para las líneas de AIREACIÓN con
difusores sellados, y una línea que alimenta el desnatador de superficie y la
tubería de lodos.
3. Un desnatador de superficie con retorno neumático.
4. Tubería de evacuación de lodos con retomo neumático.
5. vertedero de transferencia, con cortinas ajustables, mamparas, válvulas y
conexiones.
6. tabique de lamina plástica con apoyos
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7. Dosificador de Hipoclorito de Calcio en tabletas.
8. Recipiente de 25 libras de tabletas de Hipoclorito de Calcio.
9- Tablero eléctrico de control para funcionamiento automático.
10. manual de operación y mantenimiento.
11. rejillas Irvin para cubierta superior de la estructura de la planta.
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Tabla XXI. Cuantificación de material, pozo de visita
Tabla XXII. Cuantificación de material, conexiones domiciliares
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Tabla XXIII. Cuantificación de material, colector principal
Tabla XXIV. Costo directo, preliminares
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APÉNDICE E
Análisis socio económico del proyecto
La cantidad de viviendas será de 460
Se considerará una taza bancaria del 4%
Una inversión inicial por vivienda de Q6,162.59, esto da un total de 460 x
Q6,162.59 = Q2,834,791.39.
Se tendrá una inversión por operación y mantenimiento anual de Q120.00 por vivienda
lo cual da un total anual de 460 x Q120 = Q55,200.00.
Se cobrarán dos tarifas, una mensualidad por vivienda de Q30.00 los primeros 15 años y
de Q40.00 en los siguientes 15 años, esto por operación y mantenimiento y recuperación
del capital invertido.
Se considerara un valor de recuperación al final del período de diseño del 50% sobre la
inversión inicial, de esto se tiene un valor de 50% x Q2,834,791.39 = Q1,417,395.70
En base a lo anterior se calculará el flujo de efectivo que tendrá el proyecto durante todo
el período de diseño, en la tabla siguiente.
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Análisis
Comentario
La tarifa de operación y mantenimiento por vivienda es alta, dado que la comunidad es
pobre y de bajos recursos. Esta deberá ser analizada por las autoridades municipales a
manera de bajar el aporte de la comunidad. Lo cual se podría logra con un acuerdo entre
la comunidad, la municipalidad y alguna institución del gobierno. De lo contrario la
ejecución del proyecto no será rentable.
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