UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA La Universidad Católica de Loja INGENIERÍA CIVIL
PROYECTO DE URBANIZACIÓN “AMABLE MARIA”
MEMORIA TÉCNICA DE DISEÑO DE AGUA POTABLE
GRUPO No. V
Fabricio Ortega Jorge VásquezÁngel GualanPatricio Briseño
URBANIZACIÓN “AMABLA MARIA” GRUPO V
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CONTENIDO
1. RESUMEN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE LA COMUNIDAD Y DE LOS
SISTEMAS EXISTENTES
2. ANTECEDENTES DEL PROYECTO
3. OBJETIVOS DEL PROYECTO
3.1. Objetivos Generales
3.2. Objetivos Específicos
4. TIPOS DE REDES
4.1 Ramificadas
4.2 Malladas
4.3 Combinadas
4.4 Comportamiento estructural de las tuberías
5. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
5.1. Ubicación y Vías de Acceso
5.2. Topografía
6. CARACTERÍSTICAS GENERALES.
6.1. Sistema existente
6.2. Período de diseño
6.3. Población de diseño
6.4. Dotación
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7. PARÁMETROS DE DISEÑO
7.1. Caudales de Diseño para los Elementos de un Sistema de Agua Potable
7.2. Caudal de incendio por hidrante1.
7.3. Caudal de diseño
7.4. Volumen de Regulación.
7.5. Volumen de Agua para Incendios2.
7.6. Volumen de Emergencia.
7.7. Volumen Total.
7.8. Presiones máxima y mínima en la red de distribución.
6.8.2 Presiones Dinámicas
6.8.2 Presiones Estáticas
7 DISEÑO DEFINITIVO DEL SISTEMA
7.1 Red de distribución.
7.2 Demanda en los nudos de la red de distribución.
7.3 Longitud de las tuberías en la red, clasificadas por diámetros, Caudal.
7.4 Conexiones domiciliarias.
ANEXOS
1. CALCULOS HIDRÁULICOS
1
2
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DISEÑO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE
PARA LA URBANIZACIÓN “ESTANCIAS DEL BOSQUE”
1. RESUMEN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE LA COMUNIDAD Y DE
LOS SISTEMAS EXISTENTES
La ciudad de Loja experimenta un constante proceso de transformación
urbana, generada tanto por la empresa privada que ha incursionado en la
industria de la construcción de viviendas como por los grupos cooperativos,
debido a un constante aumento poblacional por lo cual con el fin de dotar de
viviendas a las diferentes familias inmersa en este crecimiento, han extendido
los límites de la ciudad en busca de terrenos útiles para ser urbanizados. Por lo
cual se propone el Proyecto de Urbanización “AMABLE MARIA”. El presente
trabajo corresponde al Diseño del Sistema de Agua Potable.
Dentro del Proyecto de Urbanización se persigue el máximo desempeño de
cada uno de sus componentes con el fin de satisfacer las necesidades de cada
uno de sus habitantes, el proyecto está enfocado para un conjunto
habitacional. Con respecto a los sistemas existentes se deberá tomar las
acciones respectivas con el fin de la integración de cada uno de los diseños a
los existentes en la ciudad.
2. ANTECEDENTES DEL PROYECTO
Con el fin de mejorar el estatus de vida de la población de Loja, los miembros
del Grupo V pertenecientes a la carrera Ingeniería Civil, se han comprometido
en desarrollar los Proyectos de Agua Potable y/o Saneamiento para la
urbanización “AMABLE MARIA”, en sus diferentes etapas.
En vista de ello, el Grupo V se responsabiliza, para la realización de los
Estudios y Diseños Integrales del Sistemas de Agua Potable de la
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urbanización; teniendo como propósito fundamental organizar a la comunidad y
contar con los estudios de ingeniería, sociales, gerenciales y ambiéntales.
Dentro de este esquema se presenta este primer informe, que contiene la
versión preliminar de los diseños, en el que de manera general se describe en
el aspecto técnico, las alternativas y niveles de servicio.
Cabe señalar que el levantamiento de información de campo, así como las
decisiones en torno al proyecto han sido adoptados con la participación de los
usuarios y grupo de trabajo en las reuniones convocadas para el análisis y
discusión respectivos.
3. OBJETIVOS DEL PROYECTO
3.1. Objetivos Generales
Diseñar el sistema de abastecimiento de agua potable para la
Urbanización “AMABLE MARIA” de la ciudad de Loja.
3.2. Objetivos Específicos
Calcular, diseñar y dibujar el sistema el sistema de Agua Potable de
la urbanización.
Optimizar el diseño a partir del programa WaterCad.
Realizar la memoria técnica descriptiva, planos y anexos.
4. TIPOS DE REDES
4.1 Ramificadas
Red ramificada se caracteriza por una forma arborescente, cuyas líneas se subdividen formando ramificaciones.
Una red ramificada no posee mallas y dos nudos cuales quiera sólo pueden ser conectados mediante un único trayecto.
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4.2 Malladas
Las redes malladas, se caracterizan por la existencia de mallas; en una red mallada pura puede definirse un conjunto de mallas básicas que incluyan a todas y cada una de las líneas de la red y en consecuencia, cualquier par de nudos de la red mallada puede ser unido por al menos dos trayectos diferentes.
4.3 Combinadas
Red mixta, (la más común), combina subsistemas de topologías mallada y ramificada.
4.4 Comportamiento estructural de las tuberías.COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL
La propiedad que poseen las tuberías de poder deflactarse transversalmente como respuesta a las cargas externas que le son impuestas, sin sufrir daño, crea una condición excelente desde el punto de vista estructural ya que, al instalarla bajo condiciones controladas y preestablecidas, desarrolla una interacción suelo-tubo muy eficiente.
Como en todas las tuberías de PVC, la posible falla por colapso (curva inversa) se presenta al tener una deflexión transversal mayor al 30% de su diámetro exterior. Es criterio generalizando utilizar un factor de seguridad de 4, con el cual la mayoría de la empresas aceptan una deflexión transversal a largo plazo hasta de un 7.5% sin reducir su capacidad hidráulica ni afectar su estabilidad estructural.
Las tuberías flexibles, derivan su capacidad de carga de su flexibilidad, la cual ante la aplicación de cargas verticales le permite deflectarse y generar soporte pasivo del suelo circundante.
Esta deflexión libera a la tubería de gran parte de la carga vertical y la transmite al suelo a través del mecanismo de arco estructural. Este mecanismo desarrolla una reacción horizontal que convierte al suelo en elemento de soporte.
La magnitud de la deflexión transversal que ocurre en un tubo flexible sometido a cargas externas depende de tres factores:
- Rigidez del tubo (PS o R)- Modulo de reacción del suelo E’, y- Carga sobre el tubo (viva y/o muerta)
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A principios de siglo, Marston encontró que estos factores se relacionan de la siguiente manera:
Deflexionvertical=Carga (muerta+viva)
Rigidez del tubo+ Modulo dereacc . del suelo
A continuación, trataremos de explicar la forma en que cada uno de los términos del lado derecho de esa expresión influye en el comportamiento estructural de la tubería.
Rigidez del tubo
Se define como rigidez del tubo (PS o R), a la relación que existe entre una fuerza vertical aplicada F y la deflexión horizontal Δy producida, cuando esta deflexión es de un 5% (ASTM D 2412); es decir,
PS= F∆Y
Módulo de reacción del suelo E’
Se define el módulo de reacción del suelo, E’, como la respuesta pasiva del suelo a la fuerza horizontal que la tubería ejerce a sus lados al deflectarse, producto de la deflexión vertical Δy. Desde el punto de vista estructural, es la variable más importante para el control de las deflexiones verticales de la tubería.
El módulo de reacción del suelo E’ no puede determinarse en campo. Debe ser obtenido mediante el uso de la Tabla 7.1 (Howard), que relaciona tipo de material de relleno, grado de compactación y densidad relativa.
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5. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
El proyecto que se detalla en la presente memoria técnica básicamente
consiste en el diseño de la red de distribución necesaria para dotar con el
servicio de agua potable a los 56 lotes previstos en el proyecto de
urbanización.
El diseño detallado en la presente memoria técnica se lo realizó contemplando
bases y parámetros de diseño especificados por la UMAPAL.
5.1. Ubicación y Vías de Acceso
La urbanización “AMABLE MARÍA” está localizada al Noroeste de la ciudad de Loja, en el sector Amable María, en el Barrio “La Paz” perteneciente a la Provincia de Loja. El área neta de la propiedad corresponde a 2.27 Ha
Vías de Acceso
El ingreso es directamente por la Avda. Salvador Bustamante Céli en intersección con la Calle. Abel Moreno; la avenida principal se encuentra en perfectas condiciones.
En el sector el flujo vehicular y de los peatones es fluido a toda hora del día, por lo que no existirá congestionamiento de vehículos permitiendo un rápido acceso a la urbanización “AMABLE MARIA”.
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Fig. 1 Localización de la urbanización
Consta con un área destinada a la construcción de 2.27 Ha. Por su
ubicación, el sector donde se asentará la urbanización puede acceder al
servicio de agua potable de la red que se encuentra colindando con esta
urbanización.
10.2 Topografía
La topografía del sector se considera regular, el área levantada corresponde
a un valor de 22740.82 m2. La zona del proyecto presenta una topografía
moderada, favorable para el escurrimiento debió que el sector presenta
pendientes suaves.
6. CARACTERÍSTICAS GENERALES.
6.1. Sistema existente
Actualmente en los sectores aledaños a la urbanización en planificación se
encuentran dotados de agua potable, su dotación de líquido vital viene hacer
proporcionada por un sistema de agua
De acuerdo a planificación del Municipio de Loja toda urbanización dentro de
este sector que se encuentren en construcción y en etapas de planificación
deberán considerar dentro de sus diseños la conexión al sistema agua
potable proveniente del Plan Maestro, cuyo abastecimiento será del sector
Amable Maria
Características del Tanque:
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NOMBRE:
DIMENSIONES:
Diámetro: 17.5 m
Altura: 4.40m
Ancho de pared: 0.25 m
CARACTERÍSTICAS:
Zona: Amable Maria
Numero: 1
Volumen: 1000m3
Estado actual: en funcionamiento.
Cotas de fondo: 2090 msnm
RED DE DISTRIBUCIÓN
No se encuentra en construcción, pero dentro de la planificación tendrá las
siguientes características:
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Diámetro: 64 mm
Material: PVC Plastigama
Presión: 32mca.
6.2. Período de diseño
La Norma para estudio y diseño de sistemas de agua potable y disposición de aguas residuales para poblaciones mayores a mil habitantes, Tabla v.2, pag.65. Establece los siguientes periodos de diseño:
Así también para la obtención del periodo óptimo de la obra se consideró los
siguientes factores: economía de escala, condiciones de la infraestructura, el
tipo de materiales, vida útil de los materiales; razón por la cual se tomó un
periodo de diseño que corresponde a 25 años, por lo cual el horizonte de
diseño para el presente proyecto es el año 2038. Durante este periodo se
garantiza el óptimo funcionamiento de la Red de Distribución. De ninguna
manera se deberán considerar periodos de diseño inferiores a 15 años.
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6.3. Población de diseño
Al ser una urbanización nueva con planificación de viviendas unifamiliares, la
población de diseño será:
Pdis .=¿ dehabitantes por vivienda X ¿de lotes
De acuerdo a la Municipalidad de Loja y al INEC, una familia promedio viene
a estar conformada por 5 personas, de igual forma cada departamento
establecido en el proyecto, teniéndose un total de 56 lotes se estima una
población de:
Pdis .=5 x 56=280hab
Entonces se considera una población de diseño de 280 hab.
6.4. Dotación
Conforme al Plan Maestro de Agua Potable por recomendaciones de la
Municipalidad de Loja, y en función de los requerimientos propios del
proyecto se consideró una dotación igual a 200 lit/hab/día. La misma que
permitirá cubrir las necesidades actuales y futuras de la Lotización en
estudio.
11.5 Nivel de Servicio
El Nivel de Servicio se establece conforme lo estipulado por la Subsecretaría de Saneamiento Ambiental SSA NORMAS DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE AGUA POTABLE Y ELIMINACIÓN DE RESIDUOS LÍQUIDOS (POBLACIONES CON MENOS DE 1 000 HABITANTES). CPE INEN 5 considerando la zona de implementación de la red como Zona Residencial se establece un nivel de servicio como IIB para conexiones domiciliarias con más de un grifo por domicilio.
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TABLA 5.2 Niveles deservicio para sistemas de abastecimiento de agua, disposición de excretas y residuos líquidos (. (NORMAS DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE AGUA POTABLE Y ELIMINACIÓN DE RESIDUOS LÍQUIDOS (POBLACIONES CON MENOS DE 1 000 HABITANTES). CPE INEN 5.
7. PARÁMETROS DE DISEÑO
7.1. Coeficientes de Variación de Consumo
Los valores de coeficiente de variación de consumo diario (K1) y
coeficiente de variación de consumo horario (K2) se establecen según los
rangos establecidos en la norma R. O. No. 6-1992-08-18, la cual propone
los siguientes valores:
Para (K1) establece un rango de 1.3 – 1.5, considerando en el diseño
de la red el valor de 1.3 ya que el valor máximo del rango nos indica
poblaciones con días de turismo bien marcados.
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Para (K2) establece un rango de 2.0 – 2.3, considerando en el diseño
de la red el valor de 2.3 ya que el valor máximo del rango nos indica
poblaciones que tienen horas pico marcadas.
7.2. Caudales de Diseño para los Elementos de un Sistema de Agua
Potable
De acuerdo con la población calculada, dotación adoptada y consumo para
incendios se determinan los siguientes caudales de diseño para la
urbanización “AMABLE MARIA”, considerando el 20 % de conexiones
clandestinas y fugas dentro de la red, para el nivel de servicio IIB
establecido.
Tabla 5.4 Porcentaje de fugas a considerarse en el diseño de sistemas de abastecimiento de agua potable. (NORMAS DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE AGUA POTABLE Y ELIMINACIÓN DE RESIDUOS LÍQUIDOS (POBLACIONES CON MENOS DE 1 000 HABITANTES). CPE INEN 5.
CAUDAL MEDIO DIARIO
Qm=Qmed=(P × D )86400
Q m=Qmed=(280×200 )86400
Qm=Qmed=0.65lit ∕ seg
CAUDAL MÁXIMO DIARIO
QMD=K 1×QMD
QMD=1,3×0.65
QMD=0,845lit ∕ seg
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CAUDAL MÁXIMO HORARIO
QMH=KMH ×QMD
QMH=2×0,65
QMH=1.3 lit ∕ seg
7.3. Caudal de incendio por hidrante3.
Teniendo en cuenta la población de diseño inferior a 1000 habitantes.
Según las especificaciones de la NORMA PARA ESTUDIO Y DISEÑO DE
SISTEMAS DE AGUA POTABLE Y DISPOSICIÓN DE AGUAS
RESIDUALES PARA POBLACIONES MENORES A 5000 HABITANTES
consideramos la instalación de un Boca de Fuego con un suministro de 10
L/s. Valor tomado de la tabla 4.
7.4. Caudal de diseño
Para la selección del caudal de diseño de las diferentes partes de un
sistema de agua potable, se considerará la siguiente recomendación:
3
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Fuente: Normas de la Subsecretaría de Saneamiento Ambiental (S.S.A), NORMA PARA ESTUDIO Y
DISEÑO DE SISTEMAS DE AGUA POTABLE Y DISPOSICIÓN DE AGUAS RESIDUALES PARA
POBLACIONES MAYORES A 1000 HABITANTES inciso 4.1.6, pág. 63.
De acuerdo a lo especificado se tiene un Caudal de Diseño:
Q=M á x Horario+ Incendio (1Boca de Fuego )=0.975+10=10.975 l /s
7.5. Volumen de Regulación.
Considerando las variaciones horarias de consumo en la red a diseñarse se
determina un volumen para la regulación, ya que la población de diseño es
inferior a 5000 habitantes este volumen corresponde según especificaciones
al 30 % del volumen consumido en un día considerando la demanda media
diaria al final del periodo de diseño, según Normas de la Subsecretaría de
Saneamiento Ambiental (S.S.A), NORMA PARA ESTUDIO Y DISEÑO DE
SISTEMAS DE AGUA POTABLE Y DISPOSICIÓN DE AGUAS
RESIDUALES PARA POBLACIONES MAYORES A 1000 HABITANTES.
Volumende Regulaci ó n=0.30 (Vol. cons . diario)
Volumende Regulaci ó n=0.30 (0.65 ls
x86400s
dia)
Volumende Regulaci ó n=16848<¿16.845m3
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7.6. Volumen de Emergencia.
La norma de la Subsecretaría de Saneamiento Ambiental (S.S.A), según
NORMA PARA ESTUDIO Y DISEÑO DE SISTEMAS DE AGUA POTABLE Y
DISPOSICIÓN DE AGUAS RESIDUALES PARA POBLACIONES
MAYORES A 1000 HABITANTES.
Establece que para comunidades inferiores a 5000 habitantes no se
considera un volumen de Emergencia.
7.7. Volumen Total.
El volumen total de almacenamiento se obtendrá al sumar los volúmenes de
regulación, volumen de emergencia, el volumen para incendios y el volumen
de la planta de tratamiento.
Volumentotal=Vol . Regulacion+Vol . Emerg .+Vol. Incendios
Volumentotal=16.845+0+0.010975=16.856m3
7.8. Presiones máxima y mínima en la red de distribución.
6.8.1 Presiones Dinámicas
Según la Normas de la Subsecretaría de Saneamiento Ambiental (S.S.A)
NORMA PARA ESTUDIO Y DISEÑO DE SISTEMAS DE AGUA
POTABLE Y DISPOSICIÓN DE AGUAS RESIDUALES PARA
POBLACIONES MENORES A 5000 HABITANTES. Establece una
presión máxima dinámica se establece un valor máximo de 50 mca.
6.8.2 Presiones Estáticas
Según la Normas de la Subsecretaría de Saneamiento Ambiental (S.S.A)
NORMA PARA ESTUDIO Y DISEÑO DE SISTEMAS DE AGUA
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POTABLE Y DISPOSICIÓN DE AGUAS RESIDUALES PARA
POBLACIONES MENORES A 5000 HABITANTES. Establece una presión
mínima de 10 mca y una presión máxima de 70 mca, para conseguir esto
se dividirá la red en varias subredes interconectadas mediante equipos o
estructuras reductoras de presión instalados en puntos definidos de
control de presión.
8. DISEÑO DEFINITIVO DEL SISTEMA
8.1. Red de distribución.
La red de distribución se encuentra conformada por una red abierta y 12
nodos, donde se considera como positivo el sentido horario del flujo. El nodo
uno corresponde al nodo de alimentación de la Red de Distribución.
Dentro de la Red se consideró 1 boca de fuego con un diámetro de 50 mm
ubicada en el nodo
Los cálculos hidráulicos fueron realizados mediante el método de hazen
williams y utilizando el software Water Cad la distribución de caudales se
realizó en base a las longitudes y su corrección se utilizó el método de Hardy
Cross
8.2. Demanda en los nudos de la red de distribución.
Conocidos los caudales de diseño y la población a servirse se elaboró el
esquema para la simulación matemática de la red, esquema en el cual se
determinó los lotes de influencia o servicio de cada nudo, que multiplicados
por el número de habitantes, dotaciones y coeficientes de variación de
consumo adoptados da como resultado las poblaciones servidas y los
caudales medio diario, máximo diario y máximo horario que fluyen por cada
nudo, teniendo así el siguiente cuadro:
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ÁREA(m2) ÁREA (Ha) Dotación Dotación mayoradaJ-9 505.811 0.0505811 0.014416387 0.041230867J-8 1936.424 0.1936424 0.055191045 0.15784639
J-14 477.578 0.0477578 0.013611703 0.038929472J-13 885.973 0.0885973 0.025251585 0.072219534J-7 1363.353 0.1363353 0.038857646 0.111132866
J-11 1090.77 0.109077 0.031088613 0.088913434J-10 1761.437 0.1761437 0.050203648 0.143582434J-12 677.698 0.0677698 0.019315429 0.055242128J-3 1458.237 0.1458237 0.041561985 0.118867276J-4 1922.419 0.1922419 0.054791882 0.156704781J-6 2933.438 0.2933438 0.083607469 0.239117362J-5 5126.78 0.512678 0.146121071 0.417906262J-1 1961.408 0.1961408 0.055903128 0.159882945J-2 2396.828 0.2396828 0.068313264 0.195375934J-0 1.996951684
8.3. Distribución de válvulas.
Se consideró una válvula de corte a la entrada de la red en el nodo j1
8.4. Longitud de las tuberías en la red, clasificadas por diámetros,
Caudal.
Conforme la distribución de las diferentes líneas de la red de agua potable, y
el abastecimiento en cada una de ellas se obtienen las siguientes
características de la Red:
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Nodo Longitud Tramo Diametro Material CP-1 59 J-1 J-2 38 PVC 140P-2 73 J-2 J-3 38 PVC 140P-3 156 J-1 J-4 38 PVC 140P-4 59 J-4 J-7 38 PVC 140P-5 57 J-2 J-5 38 PVC 140P-7 41 J-6 J-7 38 PVC 140P-8 36 J-7 J-11 38 PVC 140P-9 37 J-11 J-12 38 PVC 140
P-10 39 J-12 J-14 38 PVC 140P-11 57 J-3 J-9 38 PVC 140P-12 57 J-9 J-14 38 PVC 140P-14 5 J-8 J-9 38 PVC 140P-15 35 J-6 J-10 38 PVC 140P-16 32 J-10 J-13 38 PVC 140P-17 5 J-13 J-14 38 PVC 140P-18 37 J-10 J-11 38 PVC 140
P-Secundaria 34 J-0 J-1 38 PVC 140P- Principal 114 R-1 J-0 38 PVC 140
P-6 57 J-6 J-5 38 PVC 140P-13 69 J-8 J-5 38 PVC 140
8.5. Conexiones domiciliarias.
Las conexiones domiciliarias para las viviendas de la urbanización, deberán
ser solicitadas a la Unidad Municipal de Agua Potable y Alcantarillado de
Loja, previo el pago de derechos, valores y demás requisitos establecidos
por las Ordenanzas en vigencia, esto una vez que se concluyan y pongan en
funcionamiento las obras previstas en el presente proyecto.
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REFERENCIAS
Norma de la Subsecretaría de Saneamiento Ambiental y Obras Sanitarias y el
Instituto Ecuatoriano de Obras Sanitarias, IEOS(NORMAS PARA ESTUDIO Y
DISEÑO DE SISTEMAS DE AGUA POTABLE Y DISPOSICIÓN DE AGUAS
RESIDUALES PARA POBLACIONES MENORES A 5000 HABITANTES.)
CÓDIGO DE PRACTICA PARA EL DISEÑO DE SISTEMAS DE
ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE, DISPOSICIÓN DE
EXCRETAS Y RESIDUOS LÍQUIDOS EN EL ÁREA RURAL.
(CPE_INEN_5_)
Normativa de UMAPAL-PLAN MAESTRO DE AGUA POTABLE.
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ANEXOS
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CÁLCULOS HIDRÁULICOS
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