REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIN SUPERIOR INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITCNICO CARIPITO ESTADO MONAGAS

Propuesta para el Diseo de un Sistema de Almacenamiento y Distribucin de Agua Potable para el Sector Guire Municipio Bolvar, Caripito, Estado Monagas. Trabajo Especial de Grado presentado como requisito parcial para obtener el Ttulo de Ingeniero de Mantenimiento Mecnico

Autores: TSU Victor Brito TSU Perez Pedro Tutor: Ing. Luis Ruiz

Maturn, Junio de 2011

APROBACIN DEL TUTOR

En mi carcter de Tutor del Trabajo Especial de Grado titulado: Propuesta para el Diseo de un Sistema de Almacenamiento y Distribucin de Agua Potable para el Sector Guire Municipio Bolvar Caripito Estado Monagas, presentado por los ciudadanos TSU. Victor Brito Cdula de identidad N 16.938.722, y TSU Perez Pedro, Cdula de identidad N 16.938.722, para optar al ttulo de Ingeniera en Mantenimiento Mecnico, considero que ste rene los requisitos y mritos suficientes para ser sometido a presentacin pblica y evaluacin por parte del jurado examinador que se designe. En la ciudad de Caripito, a los 15 das del mes de Julio de 2011

Ing. Luis Ruiz C. I. 6.522.825

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REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIN SUPERIOR INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITCNICO CARIPITO ESTADO MONAGAS

Propuesta para el Diseo de un Sistema de Almacenamiento y Distribucin de Agua Potable para el Sector Guire Municipio Bolvar, Caripito, Estado Monagas. Lnea de Investigacin: Diseo Mecnico

Autores: TSU Vctor Brito TSU Prez Pedro Tutor: Ing. Luis Ruiz

RESUMEN

El siguiente Trabajo Especial de Grado tuvo como propsito el diseo de un sistema de Almacenamiento y Distribucin de agua potable para la comunidad del Guire, Estado Monagas con la finalidad de servir como base para la construccin y realizacin de la ingeniera de detalle. Para lograr el objetivo anteriormente planteado se cumplieron las siguientes etapas: Se estudi el principio de funcionamiento de estaciones de almacenamiento y distribucin de agua con el propsito de establecer los criterios de diseo, luego se establecieron los patrones de construccin como base para realizar el diseo y seleccin de los distintos equipos que conforman el sistema, por ltimo se realiz una estimacin de costo clase V para estudiar la viabilidad de la construccin. Al final se logr un documento que servir como gua en la construccin del sistema que mejorar la calidad de vida de las personas de la comunidad.

Descriptores: Diseo, Almacenamiento, Agua potable, distribucin.

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INTRODUCCIN

El agua es uno de los recursos naturales importantes para la existencia del ser humano, a pesar de su abundancia en nuestro planeta solo un bajo porcentaje se puede consumir. En Venezuela se cuenta con grandes ros que proporcionan del vital lquido, pero el aumento de la poblacin ha sido vertiginoso adems del crecimiento de la industria ha contribuido a que el flujo de agua sea escaso y deficiente. El Estado Monagas no escapa de esta problemtica, la creciente demandad de adquisicin de viviendas, la conformacin de mltiples barios, el uso indiscriminado del vital lquido en la industria, ha contribuido a la escasez del mismo. En el municipio Bolvar, especficamente en el sector Guire este problema se hace sentir, como un sector de apenas 3 aos habitado cuenta con una deficiente distribucin de agua potable debido al crecimiento de la poblacin y de las mltiples tomas incorrectas existentes. En este sentido se propone realizar el diseo de un sistema de almacenamiento y distribucin de agua adecuada para que toda la comunidad disfrute del vital lquido. El trabajo est estructurado como: Captulo I (El Problema), est conformado por la contextualizacin del problema, los objetivos generales y especficos y la justificacin del proyecto. Captulo II (Marco Referencial), se hace referencia en este captulo a los antecedentes de esta investigacin, los fundamentos tericos

necesarios, la conceptualizacin de las variables y por ltimo los trminos bsicos. Captulo III (Marco Metodolgico), incluye el tipo, modalidad y nivel de la investigacin, los procedimientos, las muestras, la poblacin y la operacionalizacin de las variables, tcnicas e instrumentos de recoleccin de datos. Captulo IV (Resultados Obtenidos), en este captulo estn inmersos los resultados obtenidos durante la investigacin, a travs del cumplimiento de los objetivos planteados. Conclusiones y Recomendaciones, Esta parte del proyecto incluye en forma sintetizada parte de los resultados obtenidos. Bibliografa, Listado de referencias bibliogrficas utilizadas para la elaboracin del proyecto.

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CAPTULO I

EL PROBLEMA Y SUS GENERALIDADES

En Esta parte del proyecto trata los asuntos relacionados con el planteamiento del problema, los objetivos de la investigacin, delimitaciones, limitaciones y justificacin.

Planteamiento del Problema

Con la poblacin del mundo duplicndose cada cuatro dcadas, los recursos hidrulicos se estn volviendo uno de sus ms importantes. El agua es esencial para el consumo humano y la salud, para la manufactura de muchos productos industriales y elaboracin de fibras y alimentos. El agua se controla y regula para servir a una amplia variedad de propsitos. El abastecimiento de agua es un ejemplo de la utilizacin del agua para propsitos benficos. Este recurso es limitado, ya que solo el 3% de toda el agua del mundo es dulce, el restante 97% es agua salada que no sirve para beber ni para la agricultura de ese 3%, un 1% est en estado lquido, conformado por los ros y lagos. El 2% restante se encuentra formando casquetes o banquisas en las latitudes prximas a los polos. Actualmente existen problemas de abastecimiento de agua blanca en muchas ciudades, poblaciones y barriadas del mundo, al igual que en Venezuela en el estado Monagas existe una problemtica de escasez, volumen permanente, potabilidad y distribucin adecuada del vital lquido, todo esto aunado al crecimiento de la poblacin y de las mltiples actividades que se realizan en el estado. 2

De igual forma En el municipio Bolvar Caripito Estado Monagas especficamente en el sector Guire hay un suministro insuficiente y falta de

continuidad en el agua potable, tanto en cantidad y presiones de trabajo adecuadas; los pobladores de tan importante sector se ven afectados por cuanto no cuentan con el vital lquido en la cantidad justa de acuerdo a las normas de consumo, que establece un mnimo de 200 litros por persona y por da para satisfacer las necesidades bsicas de consumo e higiene ya que solo existen tomas inexactas que se realizaron cuando se comenz a habitar este sector y en lo sucesivo la continuacin de tomas inadecuadas por el incremento de las familias que habitan actualmente empeorando as la deficiencia en la distribucin del agua. Por esta razn se presenta el diseo de un Sistema de Almacenamiento y Distribucin de Agua Potable para el Sector Guire Municipio Bolvar, Caripito, Estado Monagas que permita la

apropiada distribucin del lquido garantizando as que esta pueda llegar a todos los hogares de cada familia de este sector.

Objetivos de la Investigacin.

Objetivo General.

Proponer el Diseo de un Sistema de Almacenamiento y Distribucin de Agua Potable para el Sector Guire Municipio Bolvar, Caripito, Estado Monagas.

Objetivos Especficos

1. Investigar

los

fundamentos

tericos

referentes

a

las

estaciones

de

Almacenamiento y Distribucin de Agua Potable Determinar la demanda de agua existente en la zona para la poblacin, actuales y proyectados.

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2. Realizar el diseo y clculo de Almacenamiento y Distribucin de Agua Potable Seleccionar los materiales adecuados para el proyecto. 3. Realizar una Estimacin Nivel V de los costos asociados a la Implantacin del proyecto

Justificacin

Hay que indicar que actualmente el sector del Guire cuenta con un servicio de agua restringido por la deficiente distribucin y el colapso de la tubera existente por lo que muchas familias no disfrutan del vital lquido regularmente por lo que el suministro de agua potable ya no es suficiente para la toda la comunidad. Es

importante presentar una propuesta de de Almacenamiento y Distribucin de Agua Potable para este sector ya que solventara la problemtica existente y lograr que cada familia que habita este sector cuente con el vital lquido.

Limitaciones

No se encuentra documentacin adecuada del sistema de agua potable. Falta de informacin de un personal tcnico especializado.

Delimitacin

El trabajo de campo se realizar en el sector del Guire Municipio Bolvar, Caripito Estado Monagas. Es all donde se enfoca el problema planteado ya que se trata de brindar una posible solucin a los problemas de agua de dicho sector.

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CAPTULO II

MARCO TERICO

Antecedentes de la Investigacin

Investigaciones previas al presente trabajo sobre la distribucin de agua potable, permiten dar un enfoque general sobre lo que se quiere lograr en este proceso investigativo. Revisando literaturas de la biblioteca del Instituto Universitario de Tecnologa Caripito, se logr encontrar soporte apara esta investigacin entre las cuales esta: Alexander Gil y Jorge Moya (2009). Propuesta para mejorar la distribucin de agua potable en el sector el Rincn de Caripito, Estado Monagas. T.E.G.I.U.T. Caripito. Esta fue presentada con la finalidad de solventar dichas necesidades que presenta dicha poblacin. Este proyecto fue de gran importancia ya que nos ayudo mucho en nuestra investigacin por presentar casos similares. Frontt, Richard y Garca Lisandro, (2008). Propuesta para la elaboracin de un plan de mantenimiento preventivo a las unidades de bombeo de alta presin de la empresa petro- sand (PETROCON). S.A. T.E.G.I.U.T.C., Lo planteado fue como estn formadas las bombas, indicando completamente sus partes y funciones junto con el plan de mantenimiento, indicando con dos diagramas de grantt, especificando las tareas y cuando haban de realizarse. Con la visin fundamental de mejorar la capacidad de produccin mediante la aplicacin del mantenimiento preventivo y el equipo es una boba reciprocarte. Esto aporta buena informacin a este proyecto, ya que permite ampliar las ideas y conocimiento con las beses tericas de los diferentes tipos de planes de de planes de mantenimiento aplicables a este estudio.

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Bases tericas

Sistemas De Bombeo Un sistema de bombeo consiste en un conjunto de elementos que permiten el transporte a travs de tuberas y el almacenamiento temporal de los fluidos, de forma que se cumplan las especificaciones de caudal y presin necesarias en los diferentes sistemas y procesos. Esta publicacin se limita al estudio del transporte de fluidos newtonianos incompresibles, y ms concretamente de lquidos.

Elementos Tpicos Y Ejemplos En un sistema tpico, adems de las tuberas que enlazan los puntos de origen y destino, son necesarios otros elementos. Algunos de ellos proporcionan la energa necesaria para el transporte: bombas, lugares de almacenamiento y depsitos. Otros son elementos de regulacin y control: vlvulas y equipos de medida.

Problemas de diseo y operacin

La especificacin bsica que debe satisfacer un sistema de bombeo es el transporte deun caudal de un determinado fluido de un lugar a otro. Adems, suele ser necesario que el fluido llegue al lugar de destino con una cierta presin, y que el sistema permita un rango de variacin tanto del caudal como de la presin. El diseo de un sistema de bombeo consiste en el clculo y/o seleccin de las tuberas, bombas, etc, que permitan cumplir las especificaciones de la forma ms econmica posible. De todas formas, aunque el dinero suele ser una parte muy importante al final de un diseo, para que est correctamente realizado es necesario contemplar otros aspectos como la seguridad, fiabilidad, facilidad de mantenimiento, impacto ambiental y otros factores humanos, que en muchos casos quedan fuera del mbito del presente estudio. En cuanto a la operacin de un sistema de bombeo, hay que tener en cuenta los sistemas de regulacin y control que permitan obtener el caudal y la presin

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deseados, as como los problemas de cavitacin, inestabilidades y transitorios que se puedan producir.

Sistemas De Bombeo De Tanque A Tanque

Este sistema consiste por ejemplo en un tanque elevado en la azotea del edificio; con una altura que permita la presin de agua establecida segn las normas sobre la pieza ms desfavorable. Desde el tanque elevado se hace descender una tubera vertical de la cual surgir para cada piso, una ramificacin a los apartamentos correspondientes al mismo, dndose de esta forma el suministro por gravedad. Este sistema requiere del estudio de las presiones de cada piso, asegurndose con este que las mismas no sobrepasen los valores adecuados. En la parte inferior de la edificacin existe un tanque, el cual puede ser superficial, semi-subterrneo o subterrneo y en el que se almacenar el agua que llega del abastecimiento pblico. Desde este tanque un nmero de bombas establecido (casi siempre una o dos), conectadas en paralelo impulsarn el agua al tanque elevado.

Consideraciones Generales Para El Clculo

El clculo del sistema de bombeo de tanque a tanque requiere de dos pasos previos, del clculo de la dotacin diaria (y caudal de bombeo) y de la carga dinmica total de bombeo. Sin embargo se hace necesario la coordinacin de algunos parmetros, los cuales se explican en los prrafos siguientes: Cuando fuere necesario emplear una combinacin de tanque bajo, bomba de elevacin y estanque elevado, debido a presin insuficiente en el acueducto pblico, y/o a interrupciones de servicio frecuentes, el volumen utilizable del estanque bajo no ser menor de las dos terceras (2/3) partes de la dotacin diaria y el volumen utilizable del estanque elevado no ser menor de la tercera (1/3) parte de dicha dotacin.

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-

La tubera de aduccin desde el abastecimiento pblico hasta los estanques de almacenamiento, deber calcularse para suministrar el consumo total diario de la edificacin en un tiempo no mayor de cuatro (4) horas, teniendo como base la presin de suministro, dimetro y recorrido de la aduccin.

-

La tubera de bombeo entre un estanque bajo y el elevado deber ser independiente dela tubera de distribucin, calculndose el dimetro para que pueda llenar el estanque elevado en un mximo de dos (2) horas, previendo en esta que la velocidad est comprendida entre 0.60 y 3.00 m/seg.

El Agua Potable

Se denomina agua potable al agua que puede ser consumida sin que exista peligro para nuestra salud, el agua potable no debe contener sustancias o micro organismos que puedan provocar enfermedades o perjudicar nuestra salud. El trmino se aplica al agua que cumple con las normas de calidad promulgadas por las autoridades locales e internacionales. En la Unin Europea la normativa 98/83/EU establece valores mximos y mnimos para el contenido en minerales, diferentes iones como cloruros, nitratos, nitritos, amonio, calcio, magnesio, fosfato, arsnico, etc., adems de los grmenes patgenos. El pH del agua potable debe estar entre 6,5 y 8,5. Los controles sobre el agua potable suelen ser ms severos que los controles aplicados sobre las aguas minerales embotelladas. En zonas con intensivo uso agrcola es cada vez ms difcil encontrar pozos cuya agua se ajuste a las exigencias de las normas. Especialmente los valores de nitratos y nitritos, adems de las concentraciones de los compuestos fitosanitarios, superan a menudo el umbral de lo permitido. La razn suele ser el uso masivo de abonos minerales o la filtracin de purines. El nitrgeno aplicado de esta manera, que no es asimilado por las plantas es transformado por los microorganismos del suelo en nitrato y luego arrastrado por el agua de lluvia al nivel fretico. (Tomado de: http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_potable)

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Sustancias Peligrosas del Agua Potable

Arsnico

La presencia de arsnico en el agua potable puede ser el resultado de la disolucin del mineral presente en el suelo por donde fluye el agua antes de su captacin para uso humano, por contaminacin industrial o por pesticidas. La ingestin de pequeas cantidades de arsnico puede causar efectos crnicos por su acumulacin en el organismo. Envenenamientos graves pueden ocurrir cuando la cantidad tomada es de 100 mg.

Cadmio

El cadmio puede estar presente en el agua potable a causa de la contaminacin industrial o por el deterioro de las tuberas galvanizadas. El cadmio es un metal altamente txico y se le ha atribuido varios casos de envenenamiento alimenticio.

Cromo

El cromo hexavalente (raramente se presenta en el agua potable el cromo en su forma trivalente) es cancergeno, y en el agua potable debe determinarse para estar seguros de que no est contaminada con este metal. La presencia del cromo en las redes de agua potable puede producirse por desechos de industrias que utilizan sales de cromo, en efecto para el control de la corrosin de los equipos, se agregan cromatos a las aguas de refrigeracin. Es importante tener en cuenta la industria de curtiembres ya que all utilizan grandes cantidades de cromo que luego son vertidas a los ros donde kilmetros ms adelante son interceptados por bocatomas de acueductos.

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Nitratos y nitritos

Se sabe desde hace tiempo que la ingestin de nitratos y nitritos puede causar metahemoglobinemia, es decir, un incremento de metahemoglobina en la sangre, que es una hemoglobina modificada (oxidada) incapaz de fijar el oxgeno y que provoca limitaciones de su transporte a los tejidos. En condiciones normales, hay un mecanismo enzimtico capaz de restablecer la alteracin y reducir la

metahemoglobina otra vez a hemoglobina. Los nitritos presentes en la sangre, ingeridos directamente o provenientes de la reduccin de los nitratos, pueden transformar la hemoglobina en metahemoglobina y pueden causar

metahemoglobinemia. Se ha estudiado tambin la posible asociacin de la ingestin de nitratos con el cncer. Los nitratos no son carcinognicos para los animales de laboratorio. Al parecer los nitritos tampoco lo son para ellos, pero pueden reaccionar con otros compuestos (aminas y amidas) y formar derivados N-nitrosos. Muchos compuestos N-nitrosos se han descrito como carcinognicos en animales de experimentacin. Estas reacciones de nitrosacin pueden producirse durante la maduracin o el procesamiento de los alimentos, o en el mismo organismo (generalmente, en el estmago) a partir de los precursores. En la valoracin del riesgo de formacin de nitrosaminas y nitrosamidas, se ha de tener en cuenta que a travs de la dieta tambin se pueden ingerir inhibidores o potenciadores de las reacciones de nitrosacin.

Zinc

La presencia del zinc en el agua potable puede deberse al deterioro de las tuberas de hierro galvanizado y a la prdida del zinc del latn. En tales casos puede sospecharse

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tambin la presencia de plomo y cadmio por ser impurezas del zinc, usadas en la galvanizacin. Tambin puede deberse a la contaminacin con agua de desechos industriales

Potabilizacin del Agua

El proceso de potabilizacin del agua es la realizacin de un proceso que se la realiza al agua con la finalidad de convertirla en apta para el consumo humano, para ello se debe tratar mediante un seria de pasos que tienen como funcin eliminar todos aquellos rastros de impurezas y sustancias peligrosas mencionadas anteriormente que le confieren al agua el carcter de no apta para el consumo humano. La potabilizacin del agua ocurre en tres procesos que son.

Pretratamiento

Busca acondicionar el agua residual para facilitar los tratamientos y preservar la instalacin de erosiones y taponamientos. Incluye equipos tales como rejas, tamices, desarenadores y desengrasadores.

Tratamiento primario o tratamiento fsico-qumico

Busca reducir la materia suspendida por medio de la precipitacin o sedimentacin, con o sin reactivos, o por medio de diversos tipos de oxidacin qumica poco utilizada en la prctica, salvo aplicaciones especiales, por su alto coste.

Tratamiento secundario o tratamiento biolgico

Se emplea de forma masiva para eliminar la contaminacin orgnica disuelta, la cual es costosa de eliminar por tratamientos fsico-qumicos. Suele aplicarse tras los 11

anteriores. Consisten en la oxidacin aerobia de la materia orgnica en sus diversas variantes de fangos activados, lechos de partculas, lagunas de oxidacin y otros sistemas o su eliminacin anaerobia en digestores cerrados. Ambos sistemas producen fangos en mayor o menor medida que, a su vez, deben ser tratados para su reduccin, acondicionamiento y destino final

Tratamiento terciario, de carcter fsico-qumico o biolgico: Desde el punto de vista conceptual no aplica tcnicas diferentes que los tratamientos primarios o secundarios, sino que utiliza tcnicas de ambos tipos destinadas a pulir o afinar el vertido final, mejorando alguna de sus caractersticas. Si se emplea intensivamente pueden lograr hacer el agua de nuevo apta para el abastecimiento de necesidades agrcolas, industriales, e incluso para potabilizacin.

Toma del ro

Punto de captacin de las aguas; REJA. Impide la penetracin de elementos de gran tamao (ramas, troncos, peces, etc.).

Desarenador

Es una estructura diseada para retener la arena que traen las aguas servidas o las aguas superficiales a fin de evitar que ingresen obstaculicen creando serios problemas en las bombas. al canal de aduccin, y lo

Bombeo de baja

Bombas tambin llamadas de baja presin. Toman el agua directamente de un ro, lago o embalse, enviando el agua cruda a la cmara de mezcla.

Cmara de mezcla.

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Donde se agrega al agua productos qumicos. Los principales son los coagulantes (sulfato de almina), alcalinizantes (cal). Decantador

El agua llega velozmente a una pileta muy amplia donde se aquieta, permitiendo que se depositen las impurezas en el fondo. Para acelerar esta operacin, se le agrega al agua coagulante que atrapan las impurezas formando pesados cogulos. El agua sale muy clarificada y junto con la suciedad quedan gran parte de las bacterias que contena.

Filtro

El agua decantada llega hasta un filtro donde pasa a travs de sucesivas capas de arena de distinto grosor. Sale prcticamente potable.

Desinfeccin

Para asegurar an ms la potabilidad del agua, se le agrega cloro que elimina el exceso de bacterias y lo que es muy importante, su desarrollo en el recorrido hasta las viviendas.

Normas Generales para la Potabilizacin del Agua

Es necesario determinar las demandas futuras de una poblacin para prever en el diseo las exigencias, de las fuentes de abastecimiento, lneas de conduccin, redes de distribucin, equipos de bombeo, planta de potabilizacin y futuras extensiones del servicio. Por lo tanto, es necesario predecir la poblacin futura para un nmero de aos, que ser fijada por los perodos econmicos del diseo.

(http://www.bvsde.paho.org/bvsacg/).

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Cuando se trata de disear un sistema de abastecimiento de agua potable, es obligatorio fijar la vida til de todos los componentes del sistema; debe definirse hasta que punto estos componentes pueden satisfacer las necesidades futuras de la localidad; qu partes deben considerarse a construirse en forma inmediata, y cules sern las previsiones que deben de tomarse en cuenta para incorporar nuevas construcciones al sistema. Para lograr esto en forma econmica, es necesario fijar los perodos de diseo para cada componente del sistema.

Fuentes de Abastecimiento

Deben recopilarse los datos existentes que se indican a continuacin:

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Hidrolgicos Geolgicos Calidad del agua a utilizar Fuentes de contaminacin Usos de las aguas que estn en conflicto Legislacin sobre las aguas Propiedad de la tierra Planos topogrficos: Se usarn los planos topogrficos existentes para los estudios preliminares. Condiciones y calidad del terreno: Planos y datos existentes de calidad de suelos y sub-suelos.

11.

Transporte y comunicaciones: Caminos, carreteras, ros, aeropuertos, ferrocarriles, telgrafos, telfono, etc., facilidades disponibles para

construccin, mantenimiento y operacin de los sistemas. 12. Suministro de Energa Elctrica: Suministro de energa disponible de los servicios pblicos. 13. Planos de servicios pblicos: Planos de los sistemas actuales de agua potable, alcantarillado, servicio elctrico, de gas y de telfono.

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14.

Disponibilidad de mano de obra local: Para construccin mantenimiento y operacin.

Investigacin complementaria

En caso de que los datos obtenidos estn incompletos no sean suficientes para la correcta elaboracin del proyecto: 1. Debern complementarse con investigaciones sobre el terreno hechas por el proyectista. Por ejemplo debern efectuarse para diferentes pocas del ao, aforos de la fuente, toma de muestras anlisis fisicoqumicos, etc. 2. Determinacin en laboratorios de procesos unitarios que comprendan coagulacin, floculacin, sedimentacin, filtracin, desinfeccin.

Requisitos sobre la calidad

El agua de fuente de abastecimiento deber ser examinada con el objeto de determinar las caractersticas siguientes: 3. 4. 5. 6. Bacteriolgicas Fsicas Qumicas Biolgicas

El agua de la fuente debe ser tal calidad que no requiera un tratamiento que sea excesivo o antieconmico.

Aguas Subterrneas

Para el abastecimiento por aguas subterrneas se debe obtener la siguiente informacin:

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7.

Geolgica: Informacin geolgica y estratigrfica. Caractersticas fsicas de los acuferos (magnitud, espesor, lmites, etc). Propiedades fsicas de los acuferos (permeabilidad, rendimiento especfico, permeabilidad de los acuferos adjuntos, coeficiente de almacenamiento, etc).

8.

Hidrolgico: Nivel piezomtrico para el cual es necesario conocer la profundidad y los cambios de altura de las capas freticas.

9.

Precipitacin anual, escorrenta y posibles recargas al sub-suelo, prdidas por evaporacin, transpiracin y descargas de aguas subterrneas.

10. 11.

Calidad del agua: Caractersticas minerales del agua de cada acufero. Investigacin de fotografas areas: Se usarn las fotografas areas disponibles y planos geolgicos para hacer un avalo tentativo, a fin de determinar las condiciones de los acuferos utilizables. Los planos de suelos y fuentes superficiales que hayan sido preparados en base a las fotografas areas, pueden ser utilizados para localizar los acuferos poco profundos.

Bombas

Las bombas son dispositivos que se encargan de transferir energa a la corriente del fluido impulsndolo, desde un estado de baja presin esttica a otro de mayor presin. Estn compuestas por un elemento rotatorio denominado impulsor, el cual se encuentra dentro de una calcasa llamada voluta. Inicialmente la energa es transmitida como energa mecnica a travs de un eje, para posteriormente convertirla en energa hidrulica. El fluido extra axilarmente a travs del ojo del impulsor, pasando por los canales de este y suministrndosele energa cintica mediante los alabes que se encuentran el impulsor posteriormente descargar el fluido en la voluta, el cual se expande gradualmente, disminuyendo la energa cintica adquirida para convertirse en presin esttica.

Vlvulas

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Son dispositivos que sirven para controlar el ritmo del flujo, la direccin o presin de un lquido no importando su viscosidad.

Clasificacin de las Vlvulas Se clsifica en: 1) Servicio de corte y paso. 2) Vlvulas de compuerta. Vlvula de bola. Vlvula macho.

Servicio de estrangulacin. Vlvulas de globo. Vlvula de mariposa. Vlvula de diafragma. Vlvula de compresin.

3)

Prevencin de flujo inverso. Vlvula de retencin (check).

Vlvula de compuerta. Son aquellas en las que el elemento de sierre es un disco acuado que desliza en un Angulo recto respecto al flujo, a lo largo de una gua lateral echa en el cuerpo de la vlvula. Esta vlvula son para servicios donde se requiere bloqueo, para servicio de limpiar, condenacin de vapor, aislamiento de lnea y toques que no se pueden utilizar para controlar bien el flujo.

Vlvulas de retencin (check). Las vlvulas de retencin, conocida como vlvulas check estn diseadas para prevenir la inversin de flujo, en esta vlvula el elemento de sierre es actuado por su propio peso o por el cambio de direccin de flujo.

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Este elemento de flujo lo constituye una bola o placa, un disco o un pistn, esta placa o bola es movible y est ajustada a un resorte que cubre el asiento de la vlvula. La vlvula. La fuerza mantiene la placa abierta, pero cuando deja de pasar flujo la placa vuelve a su posicin sobre el asiento de la vlvula por la comparacin del flujo inverso.

Filtrado. Es uno de los mecanismos ms clsicos de purificar el agua se emplea amenudeo en regiones mixtas con otro sistema de de purificacin y deforma aislado en algunos casos. Consiste en mantener una notable cantidad de agua durante cierto tiempo sobre una superficie porosa, que puede ser un lecho de arena, que permita la filtracin del lquido y que se retiene todo las partculas acompaantes.

Tipos de filtros. Dentro de los tipos de filtros tenemos: 1) 2) 3) 4) 5) 6) Filtro de arena. Filtro lentos de arena. Filtro rpido de arena. Filtro tipo dual, mixto o de material grueso y profundo. Filtro de gravedad. Filtro de presin.

Acero A-36 El acero A36 es una aleacin de acero al carbono de propsito general muy comnmente usado. La denominacin A36 fue establecida por la ASTM (American Society for Testing and Materials). Como la mayora de los aceros, el A36, tiene una densidad de 7850 kg/m (0.28 lb/in). El acero A36 en barras, planchas y perfiles

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estructurales con espesores menores de 8 plg (203,2 mm) tiene un lmite de fluencia mnimo de 250 MPa (36 ksi), y un lmite de rotura mnimo de 410 MPa (58 ksi). Las planchas con espesores mayores de 8 plg (203,2 mm) tienen un lmite de fluencia mnimo de 220 MPa (32 ksi), y el mismo lmite de rotura. El acero A36 se produce en una amplia variedad de formas, que incluyen: Planchas Perfiles estructurales Tubos Barras Lminas.

Las piezas hechas a partir de acero A36 son fcilmente unidas mediante casi todos los procesos de soldadura. Los ms comunmente usados para el A36 son los menos costosos y rpidos como la Soldadura por arco metlico protegido (SMAW, Shielded metal arc welding), Soldadura con arco metlico y gas (GMAW, Gas metal arc welding), y soldadura oxiacetilnica. El acero A36 es tambin comnmente atornillado y remachado en las aplicaciones estructurales: edificios, puentes, torres, etc.

Diseo en la Ingeniera Mecnica

Incluye el Diseo Mecnico, con el Dibujo Tcnico como lenguaje grfico, pero en un estado de mayor amplitud, que abarca todas las disciplinas de la Ingeniera Mecnica, la Fsica, Matemtica y las Ciencias Tcnicas y de los Fluidos, entre otras. En el mismo se emplean tcnicas alcanzadas con estudio, experiencia y prctica, en las que se aplican la utilizacin eficaz de los materiales y las fuerzas de la naturaleza, con una optimizacin de los recursos materiales y financieros para llevar a cabo, en

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funcin de resolver un problema social planteado. Por lo que el diseo en la ingeniera mecnica se apoya en el Diseo Mecnico.

Efecto de la viscosidad en el flujo de fluidos

La viscosidad se puede definir como una medida de la resistencia de un fluido a ponerse en movimiento. Se puede considerar a nivel microscpico como efecto de las fuerzas de atraccin intermoleculares. Matemticamente se define (y tambin se puede medir fsicamente) por el esfuerzo cortante requerido para producir una cierta velocidad respecto de una superficie slida en reposo.

Esta definicin operativa conduce a la analoga con un factor de rozamiento entre el fluido y la superficie slida, pero dicha analoga es slo un aspecto engaoso del problema ya que como se dijo la viscosidad est ligada a fuerzas de atraccin entre partculas y por lo tanto su efecto se manifiesta an en ausencia de superficies slidas o en zonas muy alejadas de las mismas; por ejemplo es la que produce los torbellinos y vientos en la atmsfera a distancias enormes de la causa que los origina. Cuando un fluido que est en contacto con una superficie slida se pone en movimiento sufre un retardo debido a la viscosidad que se puede considerar similar a un rozamiento. Las que estn en contacto con la pared estn en reposo; las partculas inmediatamente cercanas tienen velocidad casi nula, y a medida que se aleja de la pared la velocidad crece. En las inmediaciones de la superficie la forma de flujo est organizada siguiendo los contornos de la superficie, y las partculas siguen un esquema ordenado deslizndose en lminas o capas con movimiento uniforme y velocidad igual para todas las partculas que pertenecen a una misma capa, es decir, las velocidades se distribuyen en niveles isocinticos a distancias fijas e iguales de la superficie. Esta pauta de flujo se denomina flujo laminar o viscoso por ser caracterstica de los fluidos muy viscosos como la miel o el aceite. Si se representan las partculas como esferas la situacin es anloga como se puede observar en la figura 1.

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Bases Legales

Descripciones fundamentales.

Ley de reforma parcial de la ley orgnica para presentaciones de los servicios de agua potable y saneamiento. Gaceta oficial nmero 38763 del ao 2007 establece lo siguiente: Artculo 1: la presente ley tiene por objeto regular la presentacin de los servicios pblicos de agua potable y de saneamiento, establecer el rgimen de fiscalizacin, control y evaluacin de tales servicios y promover su desarrollo, en beneficio general de los ciudadanos de la salud pblica, la preservacin de los recursos hdricos y la proteccin del ambiente, en concordancia con la poltica sanitaria y ambiental que en esta materia dicte el poder Ejecutivo Nacional y con los planes de desarrollo econmico y social de la nacin. Sujetos de la ley de los derechos ambientales. Articulo 2. Las disposiciones de esta ley se aplican a todos los prestadores de los servicios de agua potable y de saneamiento sean pblicos, privados o mixtos, as como tambin a todos los suscriptores y usuarios de estos servicios en todo el territorio nacional. Articulo 8. El poder Ejecutivo Nacional, estadal y municipal ejercern de manera armnica y coordinada sus competencias en el desarrollo de los servicios del agua potable y de saneamiento, de acuerdo con lo establecido en esta ley, su reglamento y la normativa aplicable. Competencias de Poder Ejecutivo Nacional. Articulo 11. Corresponde a los municipios y distritos metropolitano, la prestacin y el control de los servicios de agua potable y de saneamiento. Articulo 17. La Oficina Nacional para el Desarrollo de los Servicios de Agua Potable y de saneamiento, tendr las siguientes competencias: a) Disear y aprobar las polticas y planes estratgicos de desarrollo del sector y definir las respectivas fuentes de financiamientos.

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b) Disear y aprobar las normas que regulen los subsidios de los servicios objeto de esta ley, los cuales debern estar ajustados a los principios establecidos en ella. c) Coordinar y gestionar la asignacin y administracin de recursos para la

ejecucin de inversiones en el sector. d) Administrar el fondo de asistencia financiera. e) Brindar asistencias tcnicas para el fortalecimiento institucional de los prestadores de los servicios. f) Promover la investigacin a fin de desarrollar tecnologas apropiadas y acordes

con las caractersticas y modalidades de gestin de los servicios. g) Desarrollar y mantener sistemas de informacin de los servicios. h) Coordinar programas de cooperacin tcnica y de investigacin, orientados al mejoramiento de la prestacin de los servicios, incluyendo programas de capacitacin y educacin sanitaria. i) Disear y promover modalidades para la prestacin eficiente de los servicios en

areas de desarrollo no controlado y rural. j) Recopilar, actualizar y difundir informacin relativa a tecnologas y

modalidades de gestin de los servicios. k) Aprobar los estatutos y el rgimen de funcionamiento de la oficina. Articulo 104. Las actividades inherentes al Sistema de Financiamiento Sectorial sern responsabilidad del director nacional de la oficina nacional para el desarrollo de los servicios de agua potable y de saneamiento, quien definir la estructura operativa que se requiera para el cumplimiento de estos objetos. Articulo 134. La Compaa Annima Hidrolgica Venezuela (HIDROVEN) ser el organismo responsable, en todo el territorio nacional, de la transferencia de los servicios prestados por el poder ejecutivo nacional a los distritos metropolitanos o municipios, la cual no podr durar ms de cinco (5) aos a partir de la publicacin de la presente ley. Ley de los derechos Ambientales establece lo siguiente: Articulo 304.

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Todas las aguas son bienes de dominio pblico de la nacin, insustituibles para la vida y el desarrollo. La ley establecer las disposiciones necesarias a fin de garantizar su proteccin, aprovechamiento y recuperacin, respetando las fases del ciclo hidrolgico y los criterios de ordenacin del territorio. En la gaceta Oficial de la Repblica de Venezuela del ao 1988 nmero 4044 extraordinario, aun vigente plantea en los artculos siguientes: Articulo 157. Los estanques de almacenamiento de agua potable debern ser diseados y construidos para ser operados y mantenidos en forma tal que no afecte la potabilidad del agua en todo tiempo y que no permita la entrada de lluvia y acceso9 de insectos y/o roedores.

Definicin Trminos Bsicos

Ablandamiento: La eliminacin del calcio y el magnesio de un agua para reducir su dureza. (Letterman, 2003, p. 33.) Absoluto: El grado del micrn de un filtro Indica que cualquier partcula ms grande que un tamao especfico ser atrapada dentro del filtro. (Letterman, 2003, p. 47.) Absorcin: Cuando un slido toma las molculas en su estructura. (Letterman, 2003, p. 12.) Acidez: La capacidad cuantitativa del agua de neutralizar una base, expresada en equivalente de carbonato de calcio en PPM o del mg/E El nmero de los tomos de hidrgeno que estn presente determina esto. Es medido generalmente por medio de una valoracin con una solucin de hidrxido sdico estndar. (Letterman, 2003, p. 27.) Acufero: Una capa en el suelo que es capaz de transportar un volumen significativo de agua subterrnea. (http://www.cepis.ops-oms.org/bvsacd/scan/027757/02775713.pdf).

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Decantar : Retirar la capa superior de un lquido despus de que materiales pesados (un slido o cualquier otro lquido) se haya depositado.

http://www.updce.ipn.mx/ae/guiasem/elaboracrusticaclorol.pdf Densidad: El peso de una cierta cantidad de agua. Esta es usualmente expresada en kilogramos por metro cbico. http://www.updce.ipn.mx/ae/guiasem/elaboracrusticaclorol.pdf Desgasificacin: El proceso de eliminacin de gases disuelto en agua, usando aspiracin o calor. http://www.updce.ipn.mx/ae/guiasem/elaboracrusticaclorol.pdf Desinfeccin: La descontaminacin de fluidos y superficies. Para desinfectar un fluido o una superficie una variedad de tcnica estn disponible, como desinfeccin por ozono. A menudo desinfeccin significa eliminacin de la presencia de microorganismo con un biocida. (Letterman, 2003, p. 33.) Evaporacin: El proceso de pasar el agua de forma lquida a gaseosa. Ibidem p.21. Evapotranspiracin: Prdida de agua del suelo a travs de la vaporacin, por vaporacin directa y por la transpiracin de las plantas. Ibidem p.52 Expulsin: El flujo de agua en un medio en una direccin opuesta al flujo normal. El flujo es vuelto a menudo al sistema por expulsin, si las aguas residuales en un sistema de la purificacin se contaminan seriamente. Ibidem p.33 Flujo. El ratio del caudal de un recurso, expresado en volumen por unidad de tiempo. Flujo entrante: Una corriente de agua que entra en cualquier sistema o unidad de tratamiento. Flujo laminar: Flujo en el cual las rpidas fluctuaciones estn ausentes. Flujo turbulento: Flujo que contiene posibles fluctuaciones rpidas. Fuente puntual: Localizacin estacionaria desde la cual los contaminantes son descargados. Es una fuente identificable individual de contaminacin, Como los sistemas de tuberas y las fbricas.

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CAPITULO III

MARCO METODOLOGICO.

En este captulo se menciona, de manera clara, el tipo de investigacin y con ellos el nivel de estudio de la misma. Tambin se seala las tcnicas de recoleccin de datos, las tcnicas del anlisis y el diseo de la investigacin, como se ha aplicado anteriormente, se pretende hacer el diseo de la red de distribucin de agua potable en el sector Guire ubicada en el municipio Bolvar Caripito edo. Monagas. Por lo tanto se hace conveniente una descripcin de la red de sistema, adems se pretende realizar un recorrido por la tubera de agua existente.

Tipo de investigacin

La siguiente investigacin es de tipo proyectiva, segn Barrera Morales (2002) este tipo de investigacin intenta proponer soluciones a situaciones determinada a partir de un proceso previo de investigacin (pag. 61). Implica explorar, describir, explicar y proponer alternativa de campo, mas no necesariamente ejecutar propuesta dentro de esta categora entrar los proyectos factibles todas las investigaciones que conllevan al diseo o creacin de algo, con base de un proceso investigativo. Esta investigacin de acuerdo al diseo se corresponde con la investigacin de campo esta misma la define fideas (1992) su objetivo es describir e interpretar las causas y efectos d un problema (pag.31) los datos se recogen directamente de la realidad que se estudia, y el investigador se puede valer de algunas tcnicas de investigaciones para el desarrollo de las mismas. Algunos ejemplos de esta son: encuesta, estudio casual, investigacin accin, bibliogrfico, costo beneficios, lingsticos geogrficos.

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Nivel de investigacin

La investigacin un nivel descriptivo, ya que se realiza un anlisis de las caractersticas d cada uno de los elementos que conforman el sistema de estudio. Segn Selltiz y Jhoda (1997) un estudio a nivel descriptivo es aquel cuyo objetivo es la descripcin, con mayor precisin, de las caractersticas de indeterminado individuo, situaciones o grupo, con un sin especificaciones de hiptesis inciales acerca de la naturaleza de tales caractersticas (pag.68) segn Jacqueline Hurtado de Barra (1998) una vez tomada la decisin el investigador debe continuar cerrando el foco, hasta dejar el tema a investigar delimitado. As mismo, debe precisar el alcance de estudio, describir el contexto y plantearse los objetivos que desea alcanzar (pag.49) segn Jacqueline Hurtado de Barras (1998) el estudio a nivel descriptivo.

Tiene que ver con la explicacin del enfoque terico que va utilizar el investigador para orientar la investigacin e interpretar datos. Expresa la forma cmo define los hechos o situaciones que pretende estudiar y el soporte conceptual de la investigacin. (pag.50). Esta describe caractersticas fundamentales de diferentes fenmenos para determinar la estructura o comportamiento del sistema de suministro de agua potable, siendo por medio del estudio que se puede ubicar cual es la raz del problema y por qu est ocurriendo, para luego plantear la solucin que amerita.

Poblacin y Muestra.

La poblacin representa la cantidad de habitantes del sector y la elaboracin del diseo se realizara en base a la misma. La poblacin en la presente investigacin est referida a todos aquellos objetos o elementos de estudio, al respecto arias F. (2004) expresa la poblacin se refiere al

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conjunto para la cual serian validas las conclusiones que se obtengan (pag.49) como muestra se refiere a un subconjunto representativo de la poblacin o universo, en la referida investigacin como se tiene acceso a toda la poblacin en estudio la muestra ser igual a la poblacin segn informacin suministrada por el consejo comunal del Guire el mismo sector costa con una poblacin de 580 habitantes aproximadamente.

Tcnicas de Recoleccin de Datos

Las tcnicas de recoleccin de datos son definidas por victor morle (1998) procedimiento o conjunto estructurado de actividades mediante las cuales se observan hechos de realidad, se recogen datos o se analizan los resultados de una investigacin. Observacin Directa.

Se refiere al conocimiento visual que se pueda obtener del caso en estudio, y fue empleada con el fin de indicar todas las percepciones utilizadas para el registro de las respuestas.

Entrevista no Estructurada. Consiste en todas y cada una de las reuniones que se llevaron a cabo con el personal que labora en la planta, donde a travs del dialogo y establecido de una interaccin con los entrevistados; se puede obtener datos he informacin sobre los aspectos tales como contexto operacional, realidad de la funcin del mantenimiento, causas o efectos de la condicin actual del sistema as como la perspectiva de cada uno de los entrevistados con respecto a los estudios desarrollados. Segn Hurtado Barrera (2002) la entrevista no estructurada consiste en formular preguntas de manera libre, con beses de las respuestas que emite el interrogado. No existe formularios estndar y las preguntas varan de un entrevistado

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a otro (pag.462) Esta herramienta representa la fuente ms nutrida para la recoleccin de datos. La encuestase realizo con la finalidad de obtener los datos necesarios para el desarrollo de la investigacin esas tcnicas han permitido realizar un estudio al sistema de servicios y evaluar las necesidades reales de la comunidad, obteniendo as, una proyeccin clara para el mejor funcionamiento de la red de distribucin de agua potable.

Procedimiento y Presentacin de Informacin.

La informacin es referente a un estudio realizado en la distribucin de agua en el sector Guire , ya que se complemento el procedimiento basado en la observacin de los componentes que benefician el investigador como a la comunidad. Para el procedimiento de los datos obtenidos se hizo el uso de las siguientes tcnicas:

Clasificacin

despus de haber obtenido los datos estos fueron analizados y organizados en el orden cronolgico para saber qu hacer con cada uno de los datos.

Tabulacin terminada de la Clasificacin

Estos datos fueron redondeados para obtener un cronograma de actividades a realizar para mejorar la distribucin de agua antes mencionada.

Diseo de Anlisis

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Dependiendo del tipo de investigacin, la clase da datos obtenidos y el uso de nivel de medida de las variables en estudio, se selecciona las tcnicas de anlisis ms adecuado. Las tcnicas de anlisis utilizadas para la interpretacin de los datos recogidos durante el desarrollo del presente trabajo son de campo. Segn Jacqueline Hurtado de Barreras (1998) se utiliza cuando el investigador tiene acceso directo a las fuentes vivas o la observacin directa del evento y no existe documentos o registros que permitan complementar la informacin (pag.244)

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CAPTULO V

RESULTADOS

Estaciones de Bombeo

Un sistema de bombeo consiste en un conjunto de elementos que permiten el transporte a travs de tuberas y el almacenamiento temporal de los fluidos, de forma que se cumplan las especificaciones de caudal y presin necesarias en los diferentes sistemas y procesos. En un sistema tpico, adems de las tuberas que enlazan los puntos de origen y destino, son necesarios otros elementos. Algunos de ellos proporcionan la energa necesaria para el transporte: bombas, lugares de almacenamiento y depsitos. Otros son elementos de regulacin y control: vlvulas y equipos de medida. La especificacin bsica que debe satisfacer un sistema de bombeo es el transporte de un caudal de un determinado fluido de un lugar a otro. Adems, suele ser necesario que el fluido llegue al lugar de destino con una cierta presin, y que el sistema permita un rango de variacin tanto del caudal como de la presin. El diseo de un sistema de bombeo consiste en el clculo y/o seleccin de las tuberas, bombas, etc, que permitan cumplir las especificaciones de la forma ms econmica posible. En cuanto a la operacin de un sistema de bombeo, hay que tener en cuenta los sistemas de regulacin y control que permitan obtener el caudal y la presin deseados, as como los problemas de cavitacin, inestabilidades y transitorios que se puedan producir.

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Figura 1. Sistema Tpico de Sistema de Distribucin de Agua Potable

Comunidad del Guire

La comunidad del Guire es una pequea comunidad ubicada a las orillas de la carretera nacional Caripito-Carupano, cuenta con 3000 ha aproximadamente y se puede considerar como del tipo Semi-urbana, cercana a poblacin urbana (Caripito). A continuacin se muestra una vista area de la zona del Guire:

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Figura 2. Toma area de la comunidad del Guire. Tomado desde Google Earth

Demanda de Agua de la Comunidad del Guire

Las obras de agua potable no se disean para satisfacer solo una necesidad del momento actual, sino que deben prever el crecimiento de la poblacin en un periodo de tiempo prudencial que vara entre 10 a 40 aos. Para el caso del presente proyecto las previsiones sern para 20 aos.

Poblacin Futura

Periodo de Diseo En la determinacin del tiempo para el cual se considera funcional el sistema, intervienen una serie de variables. Para determinar el periodo de diseo se consideran factores como: durabilidad o vida til de la instalacin, factibilidad de construccin y posibilidades de ampliacin sustitucin. A continuacin se indican algunos rangos de valores asignados para los diversos componentes de los sistemas de abastecimiento de agua potable para poblaciones urbanas:

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-

Obras de captacin: 20 aos. Conduccin: de 10 a 20 aos. Reservorio: 20 aos. Redes: 10 a 20 aos.

El Ministerio del Poder Popular para la Salud recomienda que el periodo de diseo de 20 aos.

Mtodo de Clculo para el Consumo de Agua Potable

Para el clculo del consumo se utilizar un mtodo analtico, que presupone que el clculo de la poblacin para una regin dada es ajustable a una curva matemtica y depender de la poblacin censada. La metodologa aplicada ser la aritmtica. La formula de crecimiento aritmtico es: = Donde, Pf : Poblacin Futura (ha). Pa: Poblacin Actual (ha). r: Coeficiente de crecimiento anual por cada 1000 ha. t: Tiempo en aos. 1+ . 1000

Para el clculo del coeficiente de crecimiento anual se utilizaron los datos del Ministerio de Planificacin y el censo realizado en el 1995y 2010 en el Municipio Bolvar. A Continuacin se muestra una tabla de con los datos relacionados con el crecimiento de la poblacin:

33

Tabla 1 Datos de crecimiento de la poblacin del Municipio Bolvar Poblacin P Aos Aos Pa . t (ha) (Pf Pa) 1995 29.150 5 19.129 145.750 2010 48.279

r (P/Pa.t) 0,0729

r = 0,0729 (72 por cada 1000 ha)

En la Urbanizacin del Guire actualmente hay 3000 ha residentes, reemplazando la informacin para la ecuacin para el diseo a 20 aos: = 3000 1 + Demanda de Agua, .

= 7374 h , para e 2021

Los factores que afecta el consumo de agua son: tipo de comunidad, factores econmicos y sociales, factores climticos y tamao de la comunidad. La dotacin de agua para la zona del tipo urbana como la Urbanizacin del Guire es de 80 a 100 l/hab/da. Se tomar el promedio de 90 l/hab/da para el diseo y clculo del caudal.

Consumo Promedio Diario Anual (Qm)

El consumo promedio diario anual (Qm), se define como el resultado de una estimacin del consumo per cpita para la poblacin futura del periodo de diseo, expresada en litro por segundo (l/s) y se determina mediante la siguiente ecuacin: = . 86400 / = 7374 86400 / .90 / = 7,68 /

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Consumo Mximo Diario (Qmd) y Consumo Mximo Horario (Qmh)

El consumo mximo diario se define como el da de mximo consumo de una serie de registros observados durante los 365 das del ao; mientras que el consumo mximo horario, se define como la hora de mximo consumo. Para el consumo mximo diario (Qmd) se considerar entre el 120% y 150% del consumo promedio anual (Qm), recomendndose el valor promedio de 130%. En el caso de del consumo mximo horario (Qmh) se considera 150% de Qm para poblaciones urbanas. Qmd = 1,3 x 7,68 l/s = 9,98 l/s. Qmh = 1,5 x 7,68 l/s = 11,52 l/s.

El Qmd ser conducido por la la linea de conduccin y el Qmh ingresar por la lnea de aduccin.

Diseo de Tanque de Almacenamiento

Cdigos Aplicables

En Venezuela, el diseo y clculo de tanques de almacenamiento, se basa en la publicacin que realiza el "Instituto Americano del Petrleo", al que esta institucin designa como "STANDAR A.P.I. 650", para tanques de almacenamiento a presin atmosfrica y "STANDAR A.P.I. 620", para tanques de almacenamiento sometidos a presiones internas cercanas a 1 Kg / cm2 (14lb / pu lg2 ). El estndar A.P.I. 650 slo cubre aquellos tanques en los cuales se almacenan fludos lquidos y estn construidos de acero con el fondo uniformemente soportado por una cama de arena, grava, concreto, asfalto, etc, diseados para soportar una presin de operacin atmosfrica o presiones internas que no excedan el peso del techo por unidad de rea y una temperatura de operacin no mayor de 93 C (200 F), y que no se usen para servicios de refrigeracin.

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Los tanques de almacenamiento para zonas cercanas a poblaciones urbanas deben tener una autonoma de 3 dias, por lo que el volumen del tanque ser: = 3 86400 /

= 2.586.816 2.600.000 2.600

= 9,98 / 3

86400 /

3

Dicho tanque operar a presin atmosfrica y temperatura ambienta. Las laminas para la construccin del tanque son de las que cumple con las normas ASTM-A-36/ ASTM-A-286 grado C/ ASTM-A-572 con condiciones de 2.400 mm por 6.000 mm. En el diseo del tanque se trata que la altura sea una relacin del ancho de las laminas con el propsito de realizar cortes innecesarios y debilitar el material, tambin se desea que la altura y el dimetro sean nmeros cercanos. Inicialmente se asumir 7 anillos del tanque por lo que la altura ser: = 2,4 / 7

= 16,8

El dimetro del tanque quedar representado por la siguiente ecuacin: = = 4

2.600 3 4 = 14,03 16,8 36

Los datos para el diseo sern:

-

Dimetro del tanque: 14,03m Altura del tanque: 16,8m Corrosin Allowance : segn la ASMI B31.1. La corrosin permitida para un tanque de almacenamiento de agua es 625 in (0,15875 mm) para un tiempo de servicio de 20 aos.

-

Material ASTM-A-36/ ASTM-A-286 grado C/ ASTM-A-572. Esfuerzo de diseo para el material: 1.410 kg/cm2. Esfuerzo de prueba hidrosttica: 1.580 kg/cm2 Fluido: agua. Densidad relativa (G): 1000 kg/cm3

Calculo de esfuerzo del cuerpo

El esfuerzo de la pared del cuerpo requerido para resistir la carga hidrosttica ser mayor que el calculado por condiciones de diseo. De acuerdo a la norma API650 para dimetro de tanques 15,24m el espesor mnimo recomendado es 4,76mm. El clculo de espesores del cuerpo se realizar mediante el mtodo del Pie, el cual es aplicable a tanques con dimetro iguales o menores a 60,960 mm que es el caso del proyecto. En esta tcnica se calcula por condiciones de diseo el espesor requerido a una seccin transversal ubicada a 304,00 mm (1 pie) por debajo de la unin de cada cuerpo. La ecuacin queda definida de la siguiente manera: = 0,0005 ( 30,48) +

y

=

0,0005

( 30,48)

+

37

Donde: : : 20 ( ) ( ) )

:

:

:

:

:

:

(

(

)

(

/

2)

(

/

2)

Clculo del espesor del primer anillo

Espesor por condiciones de diseo: = 0,0005 1.403 (1.680 1.410 30,48 ) + 0,16 = 0,94

El espesor comercial requerido es e1 =10 mm Clculo del espesor del segundo anillo =

Espesor por condiciones de diseo: 0,0005 1.403 = 1.680 (1.440 1.410 1 240

=

30,48

= 1.440 )

+ 0,16

= 0,86

El espesor comercial requerido e2 =10 mm

38

Clculo del espesor del tercer anillo

Espesor por condiciones de diseo: 0,0005 1.403 = 1.680 (1.200 1.410 2 240 30,48 = 1200 )

=

+ 0,16

= 0,74

El espesor comercial requerido es e3 =8 mm Clculo del espesor del cuarto anillo

Espesor por condiciones de diseo: = 1.680 3 240 = 960 )

=

0,0005 1.403

(960 1.410

30,48

+ 0,16

= 0,62

El espesor comercial requerido e4 = 8 mm Clculo del espesor del quinto anillo

Espesor por condiciones de diseo: 0,0005 1.403 = 1.680 (720 1.410 4 240 30,48 = 720 )

=

+ 0,16

= 0,503

El espesor requerido e5 =6 mm

39

Clculo del espesor del sexto anillo

Espesor por condiciones de diseo: 0,0005 1.403 = 1.680 (480 1.410 5 240 30,48 = 480 )

=

+ 0,16

= 0,38

El espesor comercial requerido e6 =5 mm Debido a que 5 mm es el espesor mnimo comercial los clculos para el sptimo anillo se obvian ya que el espesor colocado ser el mnimo necesario.

Clculo del espesor del piso

Para el piso se recomienda utilizar el espesor del anillo mas critico que en este caso es de 10mm.

Clculo y seleccin del techo

Debido a que el tanque tiene un dimetro considerable se recomienda el uso del techo cnico soportado. Se colocar laminas con el mnimo espesor de 5mm y una pendiente de acuerdo a la norma API 650 de 19:305 (3.6).

Diseo de estacin de rebombeo

De acuerdo a experiencias similares en otros lugares con caractersticas similares a las encontradas en el Guire, se propone el siguiente diseo para la estacin de rebombeo.

40

Requisitos previos para el diseo

Para el diseo de la estacin de bombeo se deben conocer los siguientes aspectos: Fuentes de abastecimiento: la fuente est asegurada por las disponibilidades del agua potable de la red urbana del municipio Bolvar, Caripito. A donde se impulsar el agua: el sistema tendr dos puntos de impulsor, el primero que llevar el agua hasta el tanque y el siguiente transportar el agua hasta las casas. Consumo de agua potable: este consumo fue determinado en las secciones anteriores. Poblacin beneficiada por el proyecto: la poblacin actual y futura que ser beneficiada por este proyecto se clculo en las secciones anteriores.

Capacidad de Estacin de Bombeo

La determinacin del caudal de bombeo se realiz sobre la base de la concepcin bsica del sistema de abastecimiento de las etapas para la implementacin de las obras y del rgimen de operacin previsto. Los factores a considerar son los siguientes: Periodo de bombeo: Por razones econmicas y operativas, es conveniente adoptar un periodo de bombeo de ocho (8) horas diarias, que sern distribuidos en el horario ms ventajoso.

-

Tipo de abastecimiento: Debido a que el sistema incluye un reservorio de almacenamiento posterior a la estacin de bombeo; la capacidad de la tubera de succin, equipos de bombeo y la tubera de impulsin deben ser calculados en base al caudal mximo diario y el nmero de horas de bombeos.

41

Donde:

: Por lo tanto:

:

:

(/ )

= (/ ) (

)

24

= 9,98 /

24

= 29,94 /

Carga manomtrica o altura manomtrica total

La altura dinmica puede ser definida como el incremento total de la carga del fluido a travs de la bomba. Es la suma de la carga de seccin ms la carga de impulsin = Donde: : : ( ) ( ) +

:

( )

La carga de succin est limitada por la presin del agua en la red de suministro que suministra la alcalda del Municipio Bolvar a 10 psig es decir 7 m en la toma seleccionada.

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Carga de impulsin

El sistema de bombeo debe suministrar la suficiente presin para elevar el agua hasta una altura de 35m, que asegurar el suministro a todas las unidades de la urbanizacin. Asumiendo que las prdidas primarias y secundarias corresponda al 30% de la carga dinmica, se puede decir que la altura de bombeo e impulsin es el siguiente: = (40 + 0,3 40) = (52 10 ) = 42 = 52

Potencia del equipo de bombeo

El clculo de la potencia de la bomba y del motor debe realizarse con la siguiente ecuacin: = (/ ) 76

:

:

:

:

( )

(

)

Por lo que; = 29,94 / 42 76 0,7 = 23,63 25

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Clculo del dimetro de tuberas

En todo momento se debe garantizar que la velocidad del fluido debe estar entre 3 y 5 m/s con el propsito que primero los slidos se depositen en el fondo de la tubera, adems de evitar erosiones y ruidos excesivos. Se asumir inicialmente un dimetro de tubera de 4 (0,1016 m), por lo que la velocidad ser:

=

Donde: : Por lo tanto :

:

(

(/ ) ) =

( / )

4 (0,1016 )

0,02994

/

= 3,69 ( / )

Lo que se Concluye que si cumple con los requisitos de velocidad.

Nmero de bombas

Para determinar el nmero primero se debe seleccionar una de acuerdo a las caractersticas del proceso. Se realiz una revisin en el mercado las bombas para las siguientes condiciones:

Datos para la seleccin de la bomba: a. Presin de entrada: 10 psig. b. Presin de descarga: 42 m (60 psig)

44

c. Flujo de agua 12 lps. (720 lpm, 43,2 m3/h) d. Dimetro de tubera: 4 e. Fluido de trabajo: Agua. f. Temperatura del agua: 32 C (Prom.)

Revisando los catlogos disponibles de la empresa Ebara se selecciona la siguiente bomba:

Figura 3. Seleccin de la Bomba

45

La bomba seleccionada es la 50-200/9.2. Las caractersticas de la bomba se muestran a continuacin:

Figura 3. Tabla de Caractersticas de la Bomba

De la tabla anterior se puede obtener la siguiente informacin: 1. La potencia de la bomba es 9,2 kW. 2. El amperaje de la bomba @400 v es 17,4 A. Esto es importante a la hora de disear sistema de distribucin elctrica del sistema de rebombeo. 3. Para 42 m de altura manomtrica se puede obtener 700 lpm de agua.

Curvas Caractersticas de la Bomba Altura Total General

Figura 4. Altura General de la Bomba

46

La bomba tendr una altura hidrosttica total de 48 m

Potencia y eficiencia de la Bomba

Figura 5. Potencia y Eficiencia de la Bomba

La potencia de la bomba ser de 9,5 kW y la eficiencia de 70%.

Dimensin de la Bomba

Las dimensiones generales de la bomba se muestran continuacin:

47

Figura 6. Dimensiones Generales de la Bomba

Se propone utilizar dos (02) bombas de este modelo de manera de poder tener un respaldo en caso de mantenimiento y fallo de una de las bombas.

Flowsheet del Sistema de Distribucin

De manera de garantizar la operatividad del sistema se propone el siguiente diagrama de proceso:

48

Figura 7. Esquema General del suministro de agua y flowsheet de proceso

49

Ubicacin de la Instalacin

Se realizaron varias propuestas para la ubicacin del sistema de distribucin de agua de acuerdo a la distancia de la toma de agua principal, la cercana con la urbanizacin y la altura del terreno con la cota de las casas. Se lleg a la conclusin que la siguiente ubicacin es la ms factible.

Figura 7. Propuestas e Ubicacin del Tanque de Almacenamiento

50

Anlisis de Costos Nivel V

Costo del Tanque

Segn la API 650 y la Norma PDVSA MEC3000401 para un tanque de capacidad 2.600 m3 (16.353 Mbls) el costo de instalacin es: CT = 13, 53 * (capacidad)0,63 CT = 13, 53 * (16,353)0,63 = 78,67 MMBs. (925.000 $)

Actualizado a una depreciacin promedio anual para el dlar de 0,05 % el costo actual es:

CTA = 925.000 $ + 0,05*16*925.00 $ = 1.665.000 $ (7.159.000 BsF. @ 4,3 BsF. El Cambio)

Para desarrollar las correlaciones de costos y sus respectivas curvas, se obtienen precios referenciales de empresas fabricantes de tanques y esferas, los cuales incluyen los siguientes renglones:

Material: - Lminas

Accesorios bsicos - Escalera tipo espiral Fabricacin en taller Ingeniera, procura, gastos administrativos y ganancia Transporte Instalacin en campo Limpieza y pintura Fundacin tipo anillo de concreto

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Pruebas hidrostticas

Para obtener el costo total del Sistema de Almacenamiento se incluyen las siguientes facilidades auxiliares:

Obras civiles - Movimiento de tierra - Drenaje Tubera - Tubera de entrada - Tubera de salida - Vlvulas Instrumentacin bsica del tanque o esfera y de las tuberas asociadas. Sistema contra incendio Proteccin catdica Las correlaciones de costos estn desarrolladas para los materiales ms usuales en la IPPCN: Acero al carbono A36 para tanques construidos bajo la norma API650 y API620 Acero al carbono A51670 para las esferas.

Costo de las Bombas

Segn el distribuidor de las bombas el Skid del sistema para dos bombas tiene un costo de 2.500.000 BsF. Incluyendo sistemas de seguridad, operacin y control con una garanta de tres (03) aos.

Costo Total del Proyecto = (7.159.000 + 2.500.000) BsF. = 9.659.000 BsF.

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CONCLUSINES

1. Un sistema de bombeo consiste en un conjunto de elementos que permiten el transporte a travs de tuberas y el almacenamiento temporal de los fluidos, de forma que se cumplan las especificaciones de caudal y presin necesarias en los diferentes sistemas y procesos.

2. La especificacin bsica que debe satisfacer un sistema de bombeo es el transporte de un caudal de un determinado fluido de un lugar a otro. Adems, suele ser necesario que el fluido llegue al lugar de destino con una cierta presin, y que el sistema permita un rango de variacin tanto del caudal como de la presin. El diseo de un sistema de bombeo consiste en el clculo y/o seleccin de las tuberas, bombas, etc, que permitan cumplir las especificaciones de la forma ms econmica posible.

3. Para el clculo del consumo se utilizar un mtodo analtico, que presupone que el clculo de la poblacin para una regin dada es ajustable a una curva matemtica y depender de la poblacin censada. La metodologa aplicada ser la aritmtica. Para el clculo del coeficiente de crecimiento anual se utilizaron los datos del Ministerio de Planificacin y el censo realizado en el 1995y 2010 en el Municipio Bolvar. El Qmd ser conducido por la la linea de conduccin y el Qmh ingresar por la lnea de aduccin.

4. El tanque operar a presin atmosfrica y temperatura ambiental. Las lminas para la construccin del tanque cumplen con las normas ASTM-A-36/ ASTMA-286 grado C/ ASTM-A-572 con condiciones de 2.400 mm por 6.000 mm.

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En el diseo del tanque se trata que la altura sea una relacin del ancho de las lminas con el propsito de realizar cortes innecesarios y debilitar el material, tambin se desea que la altura y el dimetro sean nmeros cercanos. El tanque tendr siete (07) anillos de contencin. 5. Se propone utilizar dos (02) bombas de este modelo de manera de poder tener un respaldo en caso de mantenimiento y fallo de una de las bombas. El sistema de bombeo debe suministrar la suficiente presin para elevar el agua hasta una altura de 35m, que asegurar el suministro a todas las unidades de la urbanizacin. Asumiendo que las prdidas primarias y secundarias corresponda al 30% de la carga dinmica, las bombas seleccionadas son Ebara 50-200 -9,8 que garantizaran el llenado del tanque. 6. El costo de construccin del sistema de distribucin de agua es 10.000.000 Bsf aproximadamente a un costo del dlar de 4,3 BsF.

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RECOMENDACIONES

1. Implantar el proyecto de manera de asegurar el suministro de agua a toda la comunidad. Del Guire.

2. Realizar la ingeniera de detalle del proyecto de manera de obtener costos ms precisos. 3. Utilizar mano de obra de la comunidad para disminuir los costos de construccin. 4. Luego de la implantacin del proyecto, realizar cursos de adiestramiento a la comunidad de manera que ellos realicen el buen mantenimiento y la correcta operacin del sistema.

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