UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
RESUMEN
Un sistema de abastecimiento de agua potable consiste en un conjunto de obras necesarias para captar, conducir, tratar, almacenar y distribuir el agua desde fuentes naturales ya sean subterráneas o superficiales hasta las viviendas de los habitantes que serán favorecidos con dicho sistema. Un correcto diseño del Sistema de abastecimiento de Agua Potable conlleva al mejoramiento de la calidad de vida, salud y desarrollo de la población. Por esta razón un sistema de abastecimiento de agua potable debe cumplir con normas y regulaciones vigentes para garantizar su correcto funcionamiento. Los “Estudios y Diseños definitivos del Sistema de Abastecimiento de Agua Potable de la comunidad de Tutucán, Cantón Paute, Provincia del Azuay” comprenden
varias
etapas:
levantamientos
topográficos,
encuestas
socio-
económicas sanitarias de la población, proyecciones de población, estimación de dotación y caudales de diseño, análisis físico-químico-bacteriológicos del agua de las vertientes captadas, diseño del sistema de tratamiento del agua, estudios de suelos, bases y criterios de diseño, diseños definitivos, informes de impacto ambiental y presupuesto de obra. Se plantearán alternativas para la zona de conducción del agua, determinando cuál de ellas será la más apropiada para el sistema de abastecimiento de la comunidad de Tutucán. Todos los diseños obtenidos han sido validados con el software computacional EPANET ideal para modelación hidráulica convirtiéndose éste en una herramienta fundamental en el desarrollo de este trabajo.
PALABRAS CLAVE: sistema, abastecimiento, agua, potable, diseño, hidráulico, modelación, EPANET, captación, conducción, tratamiento, distribución
DANIEL LEONIDAS CARDENAS JARAMILLO/2010 FRANKLIN EDUARDO PATIÑO GUARACA
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INDICE INTRODUCCION ............................................................................................................ 6 ALCANCE ..................................................................................................................... 11 CAPITULO 1 ................................................................................................................. 12 1.1 INVESTIGACION PRELIMINAR ............................................................................. 12 1.1.1 Generalidades................................................................................................... 12 1.1.2 Características de la localidad .......................................................................... 12 1.1.3 Acceso a la localidad ........................................................................................ 12 1.1.4 Situación social y cultural .................................................................................. 13 1.1.5 Climatología ...................................................................................................... 13 1.1.6 Aspectos Urbanísticos ...................................................................................... 13 1.1.7 Condiciones Socio-Económicas ........................................................................ 14 1.1.7.1 Vivienda ...................................................................................................... 14 1.1.7.2 Actividad Económica .................................................................................. 14 1.1.8 Demografía ....................................................................................................... 14 1.1.9 Servicios de la comunidad ................................................................................ 15 1.1.9.1 Energía Eléctrica ............................................................................................ 15 1.1.9.2 Agua Potable .............................................................................................. 15 CAPITULO 2 ................................................................................................................. 16 2.1 TOPOGRAFIA ........................................................................................................ 16 2.1.1 Levantamiento topográfico ................................................................................ 16 2.1.1.1 Estación total Trimble M3 ........................................................................... 16 Gráfica 2.2 Visión de conjunto del hardware de la estación Trimble M3 ................ 18 2.1.1.2 Medición con un prisma .............................................................................. 20 2.1.1.3 Alcance de medición ................................................................................... 21 2.1.1.4 Precisión en la medición de distancias ....................................................... 21 2.1.1.5 Intervalos de medición ................................................................................ 22 2.1.1.6 Medición en el modo reflexión directa ........................................................ 22 2.1.2 Zonas de levantamiento .................................................................................... 22 2.1.2.1 Zona de captación ...................................................................................... 22 2.1.2.2 Franja de conducción ................................................................................. 23 2.1.2.3 Área de emplazamiento, de reserva y de tratamiento ................................ 23 2.1.2.4 Zonas de distribución .................................................................................. 23 2.1.2.5 Levantamiento en planta y perfil de unidades de reserva ........................... 24
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CAPITULO 3 ................................................................................................................. 30 3.1 ENCUESTA SOCIO-ECONÓMICA SANITARIA DE POBLACION ........................ 30 3.2 PROCESAMIENTO DE DATOS ............................................................................. 30 3.2.1 Datos Generales: .............................................................................................. 30 NUMERO DE HABITANTES .................................................................................. 30 DESTINO DE LA CONSTRUCCION ...................................................................... 31 MATERIAL PREDOMINANTE ................................................................................ 32 USO DEL AGUA ..................................................................................................... 34 PRESION DE SERVICIO ....................................................................................... 34 CONTINUIDAD ....................................................................................................... 35 DISPOSICION DE EXCRETAS .............................................................................. 36 3.3 PROYECCIONES DE POBLACION ACTUAL Y FUTURA, Y DENSIDAD POBLACIONAL. ........................................................................................................... 37 3.3.1 Periodo de diseño ........................................................................................... 37 3.3.2 Población actual ............................................................................................. 37 3.3.3 Población futura .............................................................................................. 38 3.3.3.1 Método aritmético ....................................................................................... 39 3.3.3.2 Método geométrico ..................................................................................... 40 3.3.3.3 Método de correlación ................................................................................ 41 3.3.3.4 Densidad poblacional ................................................................................. 42 3.4 RECURSOS HIDRICOS DISPONIBLES ................................................................ 42 3.5 ESTIMACION DE DOTACION Y CAUDAL DE DISEÑO........................................ 43 3.5.1 Dotación de Agua ............................................................................................. 43 3.5.2 Consumo Medio Diario (Qm) ............................................................................ 45 3.5.3 Consumo Máximo Diario (QMD) ....................................................................... 46 3.5.4 Consumo Máximo Horario (QMH) ..................................................................... 47 3.6 CAUDALES DE DISEÑO ........................................................................................ 47 3.7 AFOROS DE LA FUENTE DE ABASTECIMIENTO ............................................... 48 CAPITULO 4 ................................................................................................................. 51 4.1 CALIDAD DEL AGUA ............................................................................................ 51 4.1.1 Calidad física del agua ...................................................................................... 51 4.1.1.1 Turbidez ...................................................................................................... 51 4.1.1. 2 Color .......................................................................................................... 52 4.1.1.3 Olor y Sabor................................................................................................ 52 4.1.1.4 Temperatura ............................................................................................... 53 DANIEL LEONIDAS CARDENAS JARAMILLO/2010 FRANKLIN EDUARDO PATIÑO GUARACA
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4.1.1.5 Sólidos ........................................................................................................ 53 Conductividad ......................................................................................................... 53 4.1.2 Calidad química del agua.................................................................................. 54 4.1.2.1 Alcalinidad .................................................................................................. 54 4.1.2.2 Acidez ......................................................................................................... 54 4.1.2.3 Dureza ........................................................................................................ 54 4.1.2.4 Grupo del Nitrógeno ................................................................................... 54 4.1.2.5 Grupo del azufre ......................................................................................... 55 4.1.2.6 Cloruros ...................................................................................................... 55 4.1.2.7 Fluoruros..................................................................................................... 55 4.1.2.8 Hierro y Manganeso ................................................................................... 56 4.1.2.9 Fósforo........................................................................................................ 56 4.1.2.10 Oxígeno Disuelto ...................................................................................... 56 4.1.2.11 Sodio......................................................................................................... 56 4.1.2.12 Potasio ...................................................................................................... 56 4.1.2.13 Corrosividad.............................................................................................. 56 4.1.3 Calidad bacteriológica del agua ........................................................................ 57 4.1.3.1 Esterilización............................................................................................... 57 4.1.3.2 Microbiología del Agua ............................................................................... 57 4.1.3.3 Examen Bacteriológico del Agua ................................................................ 59 4.1.4 Disposiciones específicas (normativa nacional)................................................ 59 4.1.5 Interpretación de los análisis de laboratorio ...................................................... 60 4.2 TRATAMIENTO DEL AGUA .................................................................................. 63 4.2.1 Filtro Lento de Arena........................................................................................ 63 4.2.2 Desinfección de agua potable ........................................................................... 66 CAPITULO 5 ................................................................................................................. 70 5.1 ESTUDIOS DE SUELOS ........................................................................................ 70 5.1.1 El análisis granulométrico ................................................................................. 70 5.1.2 Los límites de Atterberg .................................................................................... 70 5.1.3 Ensayo de corte directo .................................................................................... 74 5.1.4 Capacidad portante ........................................................................................... 75 CAPITULO 6 ................................................................................................................. 78 6.1 BASES Y CRITERIOS DE DISEÑO ....................................................................... 78 6.1.1 Pérdida de Carga en Tuberías .......................................................................... 78 6.1.2 Fórmula de Darcy-Weisbach............................................................................. 78 6.1.3 Pérdidas Singulares .......................................................................................... 79
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CAPITULO 7 ................................................................................................................. 81 7.1 DISEÑOS DEFINITIVOS......................................................................................... 81 7.1.1 Estructuras de captación................................................................................... 82 7.1.2 Conducción ....................................................................................................... 82 7.1.3 Almacenamiento ............................................................................................... 82 CAPITULO 8 ................................................................................................................. 95 8.1 DEFORESTACION O DESTRUCCION DE LAS MICROCUENCAS DE CAPTACION ................................................................................................................. 95 8.1.1 Microcuenca...................................................................................................... 95 8.1.2 Zonas de una Microcuenca ............................................................................... 95 8.1.2.1 Parte Alta o Zona de Descarga................................................................... 95 8.1.2.2 Parte Media o Zona de Amortiguamiento ................................................... 95 8.1.2.3 Parte Baja o Ribereña................................................................................. 95 8.1.3 Funciones de una Microcuenca ........................................................................ 96 8.1.4 Deterioro de la Microcuenca ............................................................................. 96 8.1.5 Acciones que protegen la Microcuenca ............................................................ 96 8.1.6 Descripción de la Microcuenca del Rio Paute ................................................... 96 8.2 DISMINUCIÓN SUSTANCIAL DEL CAUDAL DE LA FUENTE. ............................ 98 8.3 CONTAMINACIÓN DE LAS FUENTES: CAUSAS NATURALES O POR EL HOMBRE .................................................................................................................... 100 8.4 DAÑOS IRREVERSIBLES AL PAISAJE DE LA ZONA INVOLUCRADA. .......... 100 8.5 METODO UTILIZADO PARA LA IDENTIFICACION Y VALORACION DE IMPACTOS AMBIENTALES ...................................................................................... 102 8.5.1 Matriz de Impactos o Check List (Matriz de Priorización Relativa) ................. 102 CAPITULO 9 ............................................................................................................... 106 9.1 PRESUPUESTO DE OBRA.................................................................................. 106 CONCLUSIONES ....................................................................................................... 111 RECOMENDACIONES ............................................................................................... 114 BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................... 116
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“ESTUDIOS Y DISEÑOS DEFINITIVOS DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE DE LA COMUNIDAD DE TUTUCÁN, CANTÓN PAUTE, PROVINCIA DEL AZUAY”
TESIS PREVIA A LA OBTENCION DEL TITULO DE INGENIERO CIVIL
AUTORES: DANIEL LEONIDAS CARDENAS JARAMILLO FRANKLIN EDUARDO PATIÑO GUARACA
DIRECTOR: ING. GALO ORDOÑEZ E.
CUENCA, OCTUBRE de 2010
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DEDICATORIA
A Dios por ser luz y guía en cada paso que doy.
A mis padres y hermanos por ser el pilar fundamental de mi vida y el ejemplo a seguir de lucha, entrega y sacrifico; por ser el refugio
incondicional en los momentos
difíciles.
A todas las personas que me apoyaron y me brindaron su ayuda, aquellas personas que creyeron en mi y que de una u otra forma estarán a mi lado siempre.
Daniel Cárdenas Jaramillo
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DEDICATORIA
A DIOS por darme la vida permitiéndome alcanzar esta meta y por ser en todos los momentos difíciles mi buen amigo.
A mis padres Segundo José Patiño Paguay y Carmen Edermila Guaraca Suárez por todo su apoyo incondicional tanto
moral como
material y por compartir conmigo este ideal de alcanzar esta meta que hoy se realiza.
A mis hermanos José y Tatiana por su apoyo durante el transcurso de mi carrera y todo mi vida.
A mis compañeros por su sincera amistad.
Franklin Eduardo Patiño Guaraca
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AGRADECIMIENTO
Un eterno GRACIAS a todos los formadores intelectuales
que
supieron
motivarnos
y
guiarnos para culminar con éxito esta etapa tan importante de nuestra vida.
En especial al Ing.Galo Ordoñez por su dedicación,
tiempo,
constancia
y
su
contribución desinteresada en el desarrollo de esta tesis.
Al Ing. Esteban Pacheco por su ayuda invaluable y su notable predisposición hacia nuestra persona y nuestro trabajo. Al Ing. Agustín Rengel por colaborarnos con su vasta experiencia. A la Dra. Guillermina Pauta por su calidez humana y su cooperación.
A todos los habitantes de la comunidad de Tutucán por enseñarnos el lado humano de nuestra profesión.
LOS AUTORES
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INTRODUCCION El abastecimiento de agua potable constituye un peldaño importante en el desarrollo de las regiones o países y de las poblaciones que habitan en los mismos. Un sistema de agua potable correctamente diseñado conlleva consecuencias positivas en la calidad de vida de las personas que tienen acceso a este servicio, en especial en el campo de la salud. Este sistema de agua potable debe contar con todos los elementos necesarios para captar, conducir, almacenar, tratar y distribuir de una manera eficiente el agua hasta los distintos sectores en la que ésta va a ser servida. Este sistema de agua potable entonces debe respetar las normativas vigentes que garantizan la calidad del agua potable que se quiere suministrar, reduciendo así enfermedades y muertes en las poblaciones que se benefician de este tipo de sistemas. Refiriéndonos a nuestro país, sabemos que muchas de las pequeñas comunidades no cuentan con sistemas de agua potable o cuentan con sistemas que necesitan de urgente rehabilitación. Así es el caso de la comunidad de Tutucán, la cual no cuenta con un sistema de abastecimiento de agua potable vigente. El único sistema que tiene esta comunidad fue construido hace 30 años sin fundamentos técnicos y ahora de acuerdo a las exigencias de la población creciente necesita de mejoras y diseños técnicos. Los pobladores del sector tienen definidas las vertientes de agua, las mismas que son captadas rudimentariamente a un tanque de reserva, desde este tanque se conduce el líquido vital a través de mangueras. Al no ser una obra técnica se nota claramente deficiencias tanto en la captación, conducción, distribución y en la calidad del agua. Los “Estudios técnicos y los Diseños definitivos del Sistema de Abastecimiento de Agua Potable para la comunidad de Tutucán” proporcionarán toda la información necesaria para que la comunidad o la entidad pública encargada del proyecto, en este caso, La Ilustre Municipalidad de Paute; analice y estudie la factibilidad de la rehabilitación de este importante sistema que sirve a aproximadamente 400 personas que se verán beneficiadas de este proyecto
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ALCANCE La comunidad de Tutucán al momento no cuenta con un sistema de agua potable adecuado ni tampoco algún tratamiento del agua, la misma que llega al tanque de reserva, por lo que es de extrema importancia realizar todos los estudios y diseños que serán el primer paso para la construcción del sistema de agua potable que esta comunidad necesita de forma urgente. Los estudios que se realizarán para el diseño del sistema abarcan: levantamientos topográficos de las diferentes líneas de conducción y distribución existentes, levantamiento planimétrico de las diferentes unidades existentes, levantamiento planimétrico de la zona a la cual se distribuye el agua actualmente, evaluación del sistema de abastecimiento existente, aforos del mismo, toma de muestras de suelos y toma de muestras de las fuentes de abastecimiento y caracterización del agua de las mismas, diseño de unidades y procesos para mejoramiento de la calidad de agua, planos de estructuras existentes y planos de estructuras para el mejoramiento, presupuesto de obra de mejoramiento. Los resultados que se determinarán serán validados computacionales destinados a evaluar este tipo de proyectos.
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por
software
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CAPITULO 1 1.1 INVESTIGACION PRELIMINAR 1.1.1 Generalidades El agua potable representa un elemento indispensable para definir el desarrollo de las comunidades rurales del país. El agua potable mejora la calidad de vida de los habitantes que tienen acceso a la misma, disminuye el riesgo de contraer enfermedades y provocar focos infecciosos, es decir tiene una influencia directa favorable en el campo de la salud. Un sistema de agua potable consiste en una serie de obras necesarias para captar, conducir, almacenar, tratar y distribuir el agua desde las fuentes, que pueden ser vertientes, quebradas, ojos de agua, etc., hasta una población específica que será favorecida con este servicio, de hecho el sistema de agua potable será eficiente siempre y cuando además de un correcto diseño, se cuente con un personal capacitado para operar y mantener este sistema incluyendo todos los instrumentos y equipos que conforman el mismo. Si el sistema de agua potable cumple con todas las normativas vigentes se logrará disminuir tasas de mortalidad, reincidencia de enfermedades directamente ligadas a un consumo de agua en malas condiciones y por ende desarrollo y mejoramiento de la calidad de vida de la comunidad que recibe el agua que provee este sistema. 1.1.2 Características de la localidad La comunidad de Tutucán pertenece al Cantón Paute de la Provincia del Azuay, a 600 m de la cabecera cantonal de paute, ubicada al Este del cantón Paute. La comunidad de Tutucán se encuentra ubicada a la margen derecha del río Paute en la zona central del cantón. Limita al norte, con las parroquias Bulán y Dug Dug; al sur, con la parroquia El Cabo; al este, con el cantón Guachapala y en parte la parroquia Chicán; y, al oeste, con la parroquia San Miguel del cantón Azogues de la provincia del Cañar. 1.1.3 Acceso a la localidad Se encuentra ubicada a 2400 msnm y al Noroeste de Cuenca una distancia de 42 km., desde la ciudad de Cuenca; conectada por la vía Cuenca-Descanso-Puente de Chicti-Paute. Existen dos vías alternas; la Cuenca-Descanso-San Cristóbal-Paute y la Cuenca-Azogues-Bulán-Paute, que integran el anillo vial.
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1.1.4 Situación social y cultural La comunidad de Tutucán está compuesta por gente de raza mestiza, siendo el idioma que utiliza la totalidad de la gente, el español. Esta comunidad al ubicarse cerca de la cabecera cantonal de Paute utiliza todos los servicios públicos que la cabecera cantonal posee. Es decir: En el centro cantonal funcionan las escuelas, “Isidro Ayora”, “Julio María Matovelle”, “Simón Bolívar”; Jardín de infantes “José Félix Monsalve”, “Francisco Alvarado”; y, los colegios “Ciudad de Paute” y “26 de Febrero”; funcionan también 6 escuelas en los barrios periféricos: Pucaloma, Zhumir, Villaflor, Marcoloma, El Tejar y Bante. Existen otras instituciones públicas: Consejo Municipal, Jefatura Política, Registro Civil, Hospital, Notarías, Juzgados, Comisaría Nacional, Registraduría de la Propiedad, Banco de Fomento, CREA, MAG, PACIFITEL, Empresa Eléctrica, Correos, Centro Agrícola, Sindicato de Choferes, Cuerpo de Bomberos y Policía Nacional. De esta manera los habitantes de la comunidad de Tutucán tienen la oportunidad de aprovechar todos estos servicios de tal manera que ninguna necesidad social o cultural quede relegada. 1.1.5 Climatología EL clima del sector es sub-tropical templado, distinguiéndose claramente 2 estaciones: verano e invierno, las mayores precipitaciones se dan en los meses de diciembre a mayo, considerando este periodo de invierno. Los meses de julio y agosto se caracterizan por ventiscas fuertes, considerando los meses restantes como verano. 1.1.6 Aspectos Urbanísticos La comunidad de Tutucán no cuenta con una Planificación Urbanística adecuada, de esta manera encontramos que las viviendas que conforman esta comunidad se encuentras ubicadas sobre un relieve irregular, asentadas la mayoría en la falda de la montaña de Maras, teniendo únicamente las viviendas ubicadas a la margen del río un camino de segundo orden sin pavimentar, el resto de viviendas cuentan con caminos de tercer orden sin veredas, ni lastrado, encontrando casos de algunas viviendas por las que ningún camino pasa cerca. Estas calles no están trazadas bajo ningún aspecto técnico puesto que tienen diferentes anchos y no están alineadas entre sí.
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1.1.7 Condiciones Socio-Económicas 1.1.7.1 Vivienda La mayoría de las casas asentadas en la comunidad tienen como material predominante el ladrillo o el bloque, un porcentaje menor de viviendas que están construidas con hormigón y en casi la misma proporción tenemos casas de adobe. Otro material predominante en la construcción de las viviendas como la madera se encuentra en una proporción muy pequeña. Las casas que conforman esta comunidad generalmente son de un solo piso aunque se puede encontrar en un porcentaje considerable casas de dos pisos y en contados casos casas de tres pisos. 1.1.7.2 Actividad Económica La actividad agrícola está representada principalmente por el cultivo del maíz, fréjol, la caña de azúcar, los huertos frutales de clima subtropical, y el cultivo de flores. Cabe indicar que la ganadería es escasa, debido a la falta de pastizales, sin embargo en la parte alta de la montaña de Maras podemos distinguir ciertas familias que poseen ganado. La venta de los productos agrícolas, artesanales y el comercio en general, se realiza diariamente y en ocasiones en la feria dominical, a donde acuden la población de pueblos y cantones vecinos. El deterioro de la actividad agrícola y la falta de fuentes de trabajo, han contribuido para que se produzca una fuerte migración, especialmente a los Estados Unidos de Norteamérica, sin embargo se conoce que muchos habitantes han emigrado a España e Italia. Podemos también hablar de una migración interna que se ha dado en la comunidad de Tutucán puesto que muchos habitantes han decidido vivir en la misma cabecera cantonal y otras personas han optado por vivir en la ciudad de Cuenca. 1.1.8 Demografía La comunidad de Tutucán está conformada por 214 habitantes permanentes y 150 habitantes ocasionales que se reparten en alrededor de 68 casas. Se debe tomar en cuenta que algunas personas poseen terrenos con derecho de agua, sin que las instalaciones o conexiones de agua potable existan en el lugar. Algunas casas han sido abandonadas por los fenómenos migratorios expuestos anteriormente. La zona de mayor densidad poblacional es aquella que está ubicada en la margen derecha del río Paute por la proximidad de la cabecera cantonal y de las vías de acceso a la comunidad. Además podemos distinguir otra zona de una densidad DANIEL LEONIDAS CARDENAS JARAMILLO/2010 FRANKLIN EDUARDO PATIÑO GUARACA
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poblacional considerable en los alrededores de la casa comunal que posee la comunidad. 1.1.9 Servicios de la comunidad 1.1.9.1 Energía Eléctrica La comunidad de Tutucán cuenta con servicio de energía eléctrica en la mayoría de las casas de los usuarios benefactores del servicio de agua potable, sin embargo hay usuarios que solo poseen terrenos y derechos de agua, cuyas casas se encuentran en planes de construcción, por lo tanto estos usuarios no cuentan con servicio eléctrico. 1.1.9.2 Agua Potable La comunidad de Tutucán cuenta con un sistema de agua rudimentario que se encuentra actualmente en condiciones precarias y que no cuenta con un tratamiento adecuado, concluyendo que el agua que consume la población de esta comunidad no es potable. Las imágenes satelitales correspondientes al sector de la comunidad de Tutucán junto con el sistema de abastecimiento de agua potable de la comunidad de Tutucán se encuentran en el Anexo A3.
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CAPITULO 2 2.1 TOPOGRAFIA
2.1.1 Levantamiento topográfico Antes de la realización del levantamiento topográfico se procedió a un reconocimiento de toda la zona en estudio tomando en cuenta la localización, quebradas, zanjas, cursos de agua, accidentes naturales o artificiales que influyan en los diseños, así como también las estructuras hidráulicas existentes tales como los tanques de captación, los de rompe presiones, el de almacenamiento y el de distribución constatando de esa manera el estado actual en que estas se encuentran. El levantamiento topográfico requerido para la realización del sistema de abastecimiento y tratamiento de agua potable para la comunidad de Tutucán comprende desde el sector Maras localizado en la parte alta en donde se encuentra la zona de captación, conducción y almacenamiento hasta la comunidad de Tutucán ubicada en el margen del río Paute. El levantamiento se realizó en dos etapas: la primera consistió en un levantamiento de la franja topográfica para la captación y conducción y la segunda constituye el levantamiento taquimétrico de la red de distribución. Para el levantamiento utilizamos una estación total Trimble M3. El plano correspondiente al levantamiento topográfico se encuentra en el Anexo A10. 2.1.1.1 Estación total Trimble M3 Una de las grandes ventajas de los levantamientos con estaciones totales es que la toma y el registro de los datos es de manera automática, es decir de forma digital, en donde se elimina errores de lectura, anotación, transcripción y cálculo. Los cálculos de coordenadas se realizan por medio de programas de computación incorporados a dicha estación (Gráfico.2.1).
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Gráfico 2.1. Diagrama del sistema correspondiente a la estación total Trimble M3
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Las siguientes gráficas (2.2, 2.3) muestran las partes principales de la estación total Trimble M3.
Gráfica 2.2 Visión de conjunto del hardware de la estación Trimble M3
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Gráfica 2.3 Visión de conjunto del hardware de la estación total Trimble M3 Este tipo de estación total es de fácil uso, contiene un software diseñado para que resulte fácil el aprendizaje de su operación. Los datos que se almacenan en la memoria interna y que son disponibles para la descarga son: • Designación del modo • Número de punto y de código. • Coordenadas Y y X del punto de la estación. DANIEL LEONIDAS CARDENAS JARAMILLO/2010 FRANKLIN EDUARDO PATIÑO GUARACA
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• Coordenadas Y y X del punto de referencia A. • Lecturas DI, AH y AV para el punto de referencia A (de acuerdo con la selección). • Escala y orientación del limbo (de acuerdo con la selección). • Configuración dirección Az. • V (ángulo vertical) en el Az.
2.1.1.2 Medición con un prisma Debido a que este tipo de estación es muy sensible, puede existir una pérdida significativa en la precisión si hay reflexiones en la superficie del prisma. Por lo cual, para mantener la precisión en las mediciones se recomienda: • No utilizar un prisma que tenga ralladuras, con la superficie sucia o con el centro astillado
Gráfica 2.4 Estado ideal del prisma
• Si se utiliza una diana reflectora, se puede hacer mediciones a más de 5 metros. • Si se utiliza un miniprisma o un prisma estándar, se puede hacer mediciones a más de 10 metros. • Se debe inclinar levemente el prisma para que se ignoren las reflexiones innecesarias cuando se realizan mediciones a corta distancia.
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Gráfica 2.5 Medición ideal con un prisma
2.1.1.3 Alcance de medición Las distancias inferiores a 1,6 m (5,25 pies) no pueden medir con este MED.
Gráfica 2.6 Alcance de medición de la estación total Trimble M3
2.1.1.4 Precisión en la medición de distancias Estas configuraciones de precisión se aplican a las mediciones de 5m (16 pies) o más a una distancia reflectora y de 10 m (33 pies) o más a un prisma estándar. Para las mediciones a distancias más cortas que éstas, la precisión es de +/- 5mm.
Gráfica 2.7 Precisión en al medición de distancias
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2.1.1.5 Intervalos de medición Los intervalos pueden variar con la distancia de medición o con las condiciones climatológicas.
Gráfica 2.8 Intervalos de medición de la estación total Trimble M3 2.1.1.6 Medición en el modo reflexión directa El color y la condición de la superficie del objetivo pueden afectar la distancia que se puede medir. Así a manera de ejemplo a continuación se describe algunos objetivos y distancias aproximadas que se pueden medir.
Gráfica 2.9 Medición en el modo reflexión directa
Las distancias que se pueden medir pueden ser más cortas o más prolongadas en los siguientes casos: • El ángulo del laser contra el objetivo es pequeño. • La superficie del objetivo está húmeda o mojada.
2.1.2 Zonas de levantamiento 2.1.2.1 Zona de captación Para la realización del levantamiento de la captación primeramente se procedió a la localización de los puntos estratégicos en donde se colocó la estación total. Para la toma del azimut se utilizó un GPS con lo cual quedó orientado el levantamiento.
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Debido a que existen dos tanques en donde se capta el agua superficial, para el levantamiento de esta zona se tomo puntos cada 30 metros siguiendo la línea o eje de conducción y a los lados cada 5 y 10 metros en el lado izquierdo y derecho de la línea de conducción, determinando de esa manera el ancho de la franja o zona de influencia del agua superficial. Este tramo comprendido entre los dos tanques tiene una longitud de 70 metros. También se hizo el levantamiento de los dos tanques de captación existentes. 2.1.2.2 Franja de conducción El levantamiento de la franja de conducción se realizó de la misma manera como se hizo en la zona de captación, es decir tomando puntos cada 30 metros siguiendo la línea o eje de conducción y a los lados cada 5 y 10 metros, con lo cual se determinó el ancho de la franja. Este tramo de conducción tiene una longitud horizontal de 1445,35 metros. 2.1.2.3 Área de emplazamiento, de reserva y de tratamiento A parte del levantamiento de la franja de conducción se realizo también en este trayecto, el levantamiento del área de emplazamiento de ciertas obras existentes. Existen cinco vertientes de las cuales dos son captadas en un primer tanque de hormigón que tiene una capacidad de 0.576m3 y tiene un área de emplazamiento de 4m2 ubicado a una altura de 2900 metros, el segundo tanque en donde se capta el agua de tres vertientes además de las dos captadas por el primer tanque, es de 0.576m3 y tiene un área de emplazamiento de 114m2 ubicado a una altura de 2889 metros. El tanque de almacenamiento de hormigón armado tiene una capacidad de 27 m3 emplazado en un área de 16 m2 y ubicado a una altura de 2456,577 metros, de igual manera existe un tanque de hormigón de distribución de 1.19m3 emplazado en un área de 1.32 m2 y ubicado a una altura de 2381,767 metros. Existen tanques rompe-presiones a lo largo del sistema habiendo entre el tanque de captación N° 2 y el tanque de almacenamiento 5 tanq ues rompe presión de hormigón y existe un tanque rompe-presión entre el tanque de almacenamiento y el tanque de distribución. No existe un área destinada para el tratamiento del agua, la desinfección se la realiza manualmente colocando una cantidad de 2 cucharadas de cloro en el tanque de distribución, esta cantidad fue determinada de manera empírica por un ingeniero encargado del agua potable del Municipio de Paute. 2.1.2.4 Zonas de distribución Para el levantamiento de las zonas de distribución el centro parroquial de Tutucán, se dividió el estudio en dos partes puesto que el sistema se descompone en dos DANIEL LEONIDAS CARDENAS JARAMILLO/2010 FRANKLIN EDUARDO PATIÑO GUARACA
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ramales donde se encuentran concentradas la mayor parte de las casas. Para el levantamiento se utilizó una estación total en su mayor parte, pero debido a que en algunas zonas el terreno es muy irregular y por falta de visualización para la estación se utilizo una cinta y un gps. En estas zonas se levantaron puntos importantes, tales como las calles, casas, junta parroquial, cancha, iglesia, casa comunal. 2.1.2.5 Levantamiento en planta y perfil de unidades de reserva El sistema de agua potable existente, está constituido por los siguientes elementos: • En las zonas de captación, el agua de las vertientes se recolecta mediante tubos perforados. El agua de las dos primeras vertientes (Guashuc I y II) es recolectada en el tanque N°1 la misma que posteri ormente es conducida hacia el tanque N°2 por medio de un tubo de hormig ón de Ø 150 mm, en este tanque se captan dos vertientes más (Maras, Aguas Blancas Algarrobo I y III). En total en el tanque N°2 se captan las 5 vertientes que se utilizan actualmente en el sistema de agua potable de la comunidad de Tutucán. El tanque N°1 y el tanque N°2 tienen sus respectivas c ajas de válvulas de salida. • En la conducción y en la red de distribución debido a la gran pendiente, existen tanques rompe presiones los cuales ayudan a disipar las grandes presiones producidas. Los tanques rompe presión son de hormigón y poseen cada uno de ellos una caja de válvulas. Los tanques rompe tienen la misma capacidad de los tanques de captación y distribución al tener las mismas dimensiones. • Un tanque de almacenamiento cuadrado de 3 m de lado y 3 m de altura con una capacidad de 27 m3. Este tanque es de hormigón y posee también una caseta de cloración en la parte superior del mismo, cabe recalcar que la caseta de cloración no está en funcionamiento actualmente puesto que el sistema de agua potable de la comunidad de Tutucán no cuenta con los equipos necesarios para la desinfección. Además el tanque de almacenamiento cuenta con su respectiva caja de válvulas de salida, la misma que contiene una válvula de seccionamiento para impedir el paso del agua y una válvula de purga. • El tanque de distribución de hormigón que tiene una capacidad de 0.576 m3. • La tubería utilizada para la conducción es de PVC Ø 25 mm. • Para la red de distribución domiciliaria se utiliza manguera de Ø 25 mm. En el gráfico 2.10 podemos ver el esquema general del sistema de abastecimiento de agua potable de la comunidad de Tutucán con todos los elementos que DANIEL LEONIDAS CARDENAS JARAMILLO/2010 FRANKLIN EDUARDO PATIÑO GUARACA
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conforman dicho sistema, tales como tanques de captación, tanques rompe presión, tanque de almacenamiento, caseta de cloración, tanques de distribución y las tuberías que se han utilizado en el sistema. Además se presenta un esquema individual de cada zona del sistema de agua potable de la comunidad de Tutucán, es decir la zona de captación (gráfico 2.11), zona de conducción (gráfico 2.12) y zona de distribución (gráfico 2.13). La libreta topográfica obtenida de la estación total Trimble M3 se muestra en el Anexo A6.
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GRAFICO 2.10: ESQUEMA GENERAL DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE DE LA COMUNIDAD DE TUTUCAN DANIEL LEONIDAS CARDENAS JARAMILLO/2010 FRANKLIN EDUARDO PATIÑO GUARACA
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GRAFICO 2.11 ESQUEMA DE LA ZONA DE CAPTACIÓN DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE DE LA COMUNIDAD DE TUTUCAN
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GRAFICO 2.12 ESQUEMA DE LA ZONA DE CONDUCCIÓN DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE LA COMUNIDAD DE TUTUCAN DANIEL LEONIDAS CARDENAS JARAMILLO/2010 FRANKLIN EDUARDO PATIÑO GUARACA
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GRAFICO 2.13 ESQUEMA DE LA ZONA DE DISTRIBUCION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE DE LA COMUNIDAD DE TUTUCAN DANIEL LEONIDAS CARDENAS JARAMILLO/2010 FRANKLIN EDUARDO PATIÑO GUARACA
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CAPITULO 3
3.1 ENCUESTA SOCIO-ECONÓMICA SANITARIA DE POBLACION
El principal objetivo de la encuesta socioeconómica sanitaria es encontrar parámetros indispensables para el diseño del sistema de agua potable. El factor más importante a determinar podemos decir que es la población que va a ser servida con éste sistema, determinar los diferentes usos que la comunidad da al agua y tener información precisa acerca de la disposición de excretas. Las encuestas fueron realizadas en la misma zona de distribución, considerando todas las casas que serán favorecidas con el sistema de agua potable. Se pidió la colaboración de un representante de hogar el mismo que conocía a cabalidad las condiciones de la encuesta explicadas con anticipación y que proporcionó las respuestas necesarias para poder cumplir este objetivo. Las encuestas fueron realizadas el día 20 de abril del 2010 en el periodo de las 08:00 hasta las 18:00 horas. El formato de la encuesta se encuentra en el anexo A.8 3.2 PROCESAMIENTO DE DATOS Tabulando los datos obtenidos en las encuestas realizadas en la comunidad de Tutucán del cantón Paute obtenemos los siguientes resultados:
3.2.1 Datos Generales: NUMERO DE HABITANTES
N° DE HABITANTES 1 2
PERMANENTES OCASIONALES TOTAL
TOTALES 214 150 364
PORCENTAJE 58.79 % 41.21 % 100.00 %
Tabla 3.1 Número de habitantes de la comunidad de Tutucán
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Gráfica 3.1 Proporción de habitantes permanentes y ocasionales de la comunidad de Tutucán Podemos ver en la tabla 3.2 y gráfica 3.2, que hay un número considerable de habitantes ocasionales, que son propietarios de viviendas asentadas en la comunidad sin embargo viven en la cabecera cantonal, se encuentran en diferentes ciudades del país o en el extranjero. Además muchas personas son de edad avanzada y sus hijos ya no viven con ellos pero reciben visitas permanentes.
DESTINO DE LA CONSTRUCCION DESTINO DE LA CONSTRUCCION TOTALES PORCENTAJE 1 VIVIENDA 70 100 % 2 PUBLICO 0 0 % 3 COMERCIO 0 0 % 4 EDUCACIONAL 0 0 % 5 RESTAURANTE 0 0 % 6 OTROS 0 0 % TOTAL 70 100 % Tabla 3.2 Porcentaje del destino de las construcciones
Gráfica 3.2 Porcentaje del destino de las construcciones
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Como podemos ver (tabla 3.3, gráfica 3.3) el total de las construcciones está destinada a vivienda, puesto que la comunidad se encuentra cerca de la cabecera cantonal, las construcciones públicas, de comercio, educacionales, restaurante, etc. no son necesarias en los alrededores, ya que los habitantes utilizan los servicios que se prestan en la cabecera cantonal. MATERIAL PREDOMINANTE 1 2 3 4
TOTALES PORCENTAJE HORMIGON 11 20.75 % LADRILLO O BLOQUE 29 54.72 % ADOBE 12 22.64 % OTROS 1 1.89 % TOTAL 53 100.00 % Tabla 3.3 Material predominante de las viviendas
Gráfica 3.3 Material predominante de las viviendas Más del cincuenta por ciento de la población encuestada posee viviendas compuestas de ladrillo o bloque, cabe recalcar que el número total de viviendas es 53 puesto que 17 usuarios que tienen derecho de agua potable (usuarios constituidos en junta parroquial) sólo poseen los terrenos y las viviendas están en planes o procesos de construcción. Las construcciones de hormigón y adobe son las segundas más comunes aunque las realidades sociales de los propietarios de las mismas son muy diferentes.
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NUMERO DE PISOS TOTALES PORCENTAJE 1 34 64.15 % 2 18 33.96 % 3 1 1.89 % TOTAL 53 100.00 % Tabla 3.4 Porcentaje de las viviendas de acuerdo al número de pisos
Gráfica 3.4 Porcentaje de las viviendas de acuerdo al número de pisos
La mayor cantidad de construcciones están constituidas por un solo piso. CONEXIÓN DOMICILIARIA TOTALES PORCENTAJE 1 SI posee 53 75.71 % 2 NO posee 17 24.29 % TOTAL 70 100.00 % Tabla 3.5 Conexión Domiciliaria en las Viviendas
Gráfica 3.5 Conexión Domiciliaria en las Viviendas
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USO DEL AGUA Uso del N° de Agua viviendas 1 SANITARIO 53 LAVADO 53 2 ROPA RIEGO 3 HUERTA 0 4 OTROS 0 Tabla 3.6 Número de viviendas y uso que en las mismas se da al agua
El uso común que los pobladores dan al agua (tabla 3.6) es para sanitario incluyéndose actividades cotidianas como aseo personal, ducha y cocina. El lavado de ropa es el segundo uso más común del agua, en cada casa se puede observar tanques de agua de cemento. Aunque muchas de las viviendas tienen huertos, el riego de los mismos se efectúa por medio de otro sistema independiente del sistema de agua que posee la comunidad. PRESION DE SERVICIO
1 2 3 4
MUY ALTA ALTA ADECUADA BAJA TOTAL
TOTALES PORCENTAJE 0 0.00 % 5 9.43 % 20 37.74 % 28 52.83 % 53 100 %
Tabla 3.7 Porcentaje de la opinión de los habitantes sobre las presiones de servicio
Gráfica 3.7 Porcentaje de la opinión de los habitantes sobre las presiones de servicio
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La mayor parte de usuarios piensa que la presión del servicio es baja (Tabla 3.7, Gráfica 3.7), aunque reconocen que ciertas ocasiones la presión varía y mejora de vez en cuando. Otra parte de los usuarios piensa que la presión del servicio es adecuada, permite realizar varias tareas pero con sus limitaciones. Menos del diez por ciento cree que la presión es alta y que no tienen problemas. CONTINUIDAD TOTALES PORCENTAJE 1 BUENA 5 9.43 % 2 REGULAR 36 67.92 % 3 MALO 12 22.64 % TOTAL 53 100.00 % Tabla 3.8 Porcentaje de la opinión de los habitantes sobre la continuidad del servicio
Gráfica 3.8 Porcentaje de la opinión de los habitantes sobre la continuidad del servicio
Los usuarios creen que la continuidad del servicio es regular (Tabla 3.8, Gráfica 3.8), cabe recalcar que el presidente de la junta de agua, en reunión con la comunidad resolvió suspender el servicio de agua desde las 19:00 hasta las 06:00, con el fin de que se llene el tanque de reserva y de esta manera tener un mejor servicio durante el día. La apreciación de los usuarios acerca de la continuidad entonces está valorada de acuerdo al horario en el que el servicio no se suspende.
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DISPOSICION DE EXCRETAS TOTALES PORCENTAJE 1 2 3 4
FOSA SEPTICA LETRINA NINGUNA OTROS
1 1.79 % 0 0.00 % 10 17.86 % 45 80.36 % TOTAL 56 100.00 % Tabla 3.9 Porcentaje de métodos utilizados en la comunidad para la disposición de excretas
Gráfica 3.9 Porcentaje de métodos utilizados en la comunidad para la disposición de excretas
Gran parte de los usuarios utilizan sistemas de alcantarillado sanitario como sistema de disposición de excretas (Tabla 3.9, Gráfica 3.9), una observación importante es que un porcentaje menor no tiene ningún sistema de disposición de excretas y un usuario utiliza fosa séptica.
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3.3 PROYECCIONES DE POBLACION ACTUAL Y FUTURA, Y DENSIDAD POBLACIONAL. 3.3.1 Periodo de diseño Aunque la norma de diseño para sistemas de abastecimiento de agua potable establezca periodos de diseño, es importante analizar ciertos factores que influyen mucho al momento de establecer el tiempo de durabilidad de la obra, garantizando de esa manera la rentabilidad de la obra durante el período de diseño escogido, entre estos factores tenemos: • Capital disponible. • Sobredimensionamiento de las obras. • Situación socioeconómica. • Durabilidad o vida útil de los materiales. • Facilidad de la construcción y posibilidades de ampliaciones o sustituciones. • Tendencia de crecimiento de la población. En la fijación del periodo de diseño también se debe tomar en cuenta el tiempo que dure la construcción, así como la puesta en marcha del sistema. A continuación presentamos algunos rangos de valores asignados para los diversos componentes de los sistemas de abastecimiento de agua potable para poblaciones rurales: • Obras de captación:
20 años.
• Conducción:
10 a 20 años.
• Reservorio:
20 años.
• Redes: 10 años).
10 a 20 años (tubería principal 20 años, secundaria
De acuerdo a las normas de diseño para sistemas de abastecimiento de agua potable, el periodo establecido para el diseño es de 20 años. 3.3.2 Población actual En la encuesta realizada en la comunidad de Tutucán se determinó que la población actual es de 214 habitantes permanentes y 150 habitantes ocasionales con lo cual se consideró que para las proyecciones a realizarse se tomará el total de 364 habitantes, ya que esta cantidad de usuarios representa la situación más desfavorable para el diseño del sistema.
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3.3.3 Población futura Para la estimación de la población futura se realizaron las proyecciones de crecimiento utilizando varios métodos, de los cuales el resultado a utilizarse se obtendrá de la comparación de los valores obtenidos tomando en cuenta ciertos aspectos políticos, económicos, demográficos. Debido a la falta de información censal de la comunidad Tutucán, para establecer su población futura se tomo como referencia los datos obtenidos en los censos por parte de la I.N.E.C. (Gráfica 3.10) pertenecientes al Cantón Paute a cual dicha comunidad forma parte.
Gráfica 3.10 Distribución de los censos
Los métodos utilizados para la estimación de la población futura son el aritmético, geométrico y el de correlación.
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3.3.3.1 Método aritmético Es un método que predice la población a corto plazo, hace el uso de una progresión aritmética y se basa en un incremento constante de la población, es recomendable
para poblaciones pequeñas. Las fórmulas matemáticas utilizadas son: DONDE: Pf= Población futura pa= Población actual n= Número de años a los que se proyectará la población Ka= Constante de crecimiento aritmético P=Población t= Tiempo m=Número de valores de Kai
AÑO 1950 1962 1974
Los resultados obtenidos son (tabla 3.11):
NUMERO HABITANTES CANTON PAUTE 31783
Kai
-2512
209,33
3997
333,08
2910
363,75
-14568
1821
1496
136
29271 33268
1982
36178
1990
21610
2001
23106
PROMEDIO 572,63 Tabla 3.11 Distribución de constantes de crecimiento aritmético
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De acuerdo a la tabla anexada utilizaremos los datos de los censos correspondientes al año 1990 y 2001. PROYECCIÓN PARA EL AÑO 2010 Kai Pa
572,63 23106
n Pf
9 28260
habitantes (para proyectar al 2010) habitantes
PROYECCIÓN PARA EL AÑO 2030 Kai Pa
572,63 23106
n Pf
29 39712
habitantes (para proyectar al 2030) habitantes
3.3.3.2 Método geométrico En este tipo de método se considera que el aumento de población es proporcional al tamaño de la misma, se basa en tasas de crecimiento con porcentajes constantes. Las fórmulas matemáticas utilizadas son:
DONDE: Pf= Población futura pa=Población actual n=Número de años a los que se proyectará la población Kg= Constante de crecimiento geométrico P=Población t=Tiempo m=Número de valores de Kgi Los resultados obtenidos (tabla 3.12):
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AÑO 1950 1962 1974
NUMERO HABITANTES CANTON PAUTE 31783
Kgi
-0,0823
0,0069
0,1280
0,0107
0,0839
0,0105
-0,5153
0,0644
0,0669
0,0061
29271 33268
1982
36178
1990
21610
2001
23106
PROMEDIO 0,0197 Tabla 3.12 Distribución de constantes de crecimiento geométrico
De acuerdo a la tabla anexada utilizaremos los datos de los censos correspondientes al año 1990 y 2001.
PROYECCION PARA EL AÑO 2010 Kgi Pa
0,01970 23106
habitantes
9 n 27589 habitantes Pf PROYECCION PARA EL AÑO 2030 Kgi Pa
0,01970 23106
n Pf
29 40912
(para proyectar al 2010)
habitantes (para proyectar al 2030) habitantes
3.3.3.3 Método de correlación Con este tipo de método correlacionamos las tasas de crecimiento del Cantón Paute y la tasa de crecimiento de la comunidad de Tutucán Bajo, con lo cual obtendremos la población futura estimada para los 20 años. Las fórmulas matemáticas utilizadas son:
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DONDE: P1= Población establecida del último censo de la zona de estudio. P1R=Población del último censo del cantón o parroquia. P2= Población a proyectar de la zona de estudio. P2R=Población a proyectar del cantón o parroquia. Luego de aplicar este método, la población con la que se contara aproximadamente es de (tabla 3.13): METODO Aritmético Geométrico
P1 364 364
P1R 28260 27589
P2R 39712 40912
P2 512 540
Tabla 3.12 Total de población 3.3.3.4 Densidad poblacional La densidad de población puede medirse en habitantes por hectárea, y para su determinación utilizaremos la población futura y el área de aportación.
DONDE: Pf: Población Futura Ap: Area de aportación Pf. (hab) = 540 Ap (hect.) = 28.625 DP.= 18.864 hab/hec
3.4 RECURSOS HIDRICOS DISPONIBLES Las fuentes de agua deben ser identificadas para su correcta conservación. Estas fuentes también llamadas “RECURSOS HIDRICOS” están siempre afectadas por diferentes amenazas.
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Algunos de los factores que afectan a los recursos hídricos son: • • • • •
El crecimiento demográfico, en particular en las regiones en las que escasea el agua La migración masiva del campo a las ciudades La demanda de una mayor seguridad alimentaria y un mejor nivel de vida El aumento de la competencia entre los diferentes usos de los recursos hídricos La contaminación producida por las fábricas, las ciudades y las tierras agrícolas
En el caso de la comunidad de Tutucán se han identificado varias vertientes de agua, las cuales son captadas y conducidas para el uso de los habitantes de la comunidad. Se tienen en total 5 vertientes captadas: vertiente de Maras, vertiente de Guashuc I y II, vertiente de aguas blancas Algorrobo I y III.
3.5 ESTIMACION DE DOTACION Y CAUDAL DE DISEÑO
3.5.1 Dotación de Agua Los parámetros para determinar la Dotación de Agua necesaria para satisfacer las necesidades de una población se obtienen en base a la proyección de la población actual y siguiendo varias normas de la SUBSECRETARIA DE SANEAMIENTO AMBIENTAL (SSA) que tiene el documento técnico: “NORMA DE DISEÑO PARA SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE, DISPOSICION DE EXCRETAS Y RESIDUOS LIQUIDOS EN EL AREA RURAL”. De esta manera basándonos en las normas SSA podemos determinar diferentes niveles de servicio para sistemas de abastecimiento de agua, los mismos que se muestran en el tabla 3.13
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NIVELES DE SERVICIO PARA SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA, DISPOSICION DE EXCRETAS Y RESIDUOS LIQUIDOS NIVEL SISTEMA DESCRIPCION AP DE
Sistemas Individuales. Diseñar de acuerdo a las disponibilidades técnicas, usos previstos del agua, preferencias y capacidad económica del usuario.
AP
Grifos Públicos
DE
Letrinas sin arrastre de agua
AP
Grifos Públicos más unidades de agua para lavado de ropa y baño
DE
Letrinas sin arrastre de agua
AP
Conexiones domiciliarias, con un grifo por casa.
DE
Letrinas con o sin arrastre de agua
AP
Conexiones domiciliarias, con mas de un grifo por casa.
DE
Sistema de alcantarillado sanitario
0
Ia
Ib
IIa
IIb Simbologia Utilizada: AP: agua potable DE: disposicion de excretas DRL: disposición de residuos líquidos
Tabla 3.13 Niveles de servicio para sistemas de abastecimiento de agua
Para obtener la dotación correspondiente se procede a determinar el nivel de servicio que tiene la comunidad y con el mismo se escoge la dotación correspondiente de acuerdo al tabla 3.14
DOTACIONES DE AGUA PARA LOS DIFERENTES NIVELES DE SERVICIO CLIMA CLIMA NIVEL DE FRIO CALIDO SERVICIO (l/had*día) (l/had*día) Ia 25 30 Ib 50 65 IIa 60 85 IIb 75 100 Tabla 3.14 Dotación de agua para los diferentes niveles de servicio
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El nivel de servicio que se ha escogido para la comunidad de Tutucán es IIb (conexiones domiciliarias con más de un grifo por casa), y además la comunidad posee un sistema de alcantarillado sanitario obteniendo del tabla 3.14 tenemos una dotación futura de 100 l/hab*día. 3.5.2 Consumo Medio Diario (Qm) Es el caudal correspondiente al promedio de los caudales diarios utilizados por una población determinada, dentro de una serie de valores medidos a lo largo de un año. En virtud de la insuficiencia de datos medidos este el caudal medio diario se obtiene de la relación de la dotación necesaria y el parámetro de la población total. Sin embargo las Normas SSA indican que el caudal medio diario será calculado mediante la ecuación:
En donde: Qm: Caudal medio (l/s) f: Factor de Fugas P: Población al final del periodo de diseño D: Dotación Futura (l/hab*dia) Para obtener el factor de fugas nos guiamos por las Normas SSA en la tabla 3.15:
PORCENTAJES DE FUGAS A CONSIDERARSE EN EL DISEÑO DE SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE NIVEL DE SERVICIO PORCENTAJE DE FUGAS Ia y Ib 10% IIa y Iib 20% Tabla 3.15 Porcentajes de fuga a considerarse en el diseño de abastecimiento de agua potable
Entonces para la comunidad de Tutucán tenemos un porcentaje de fugas de un 20%. De esta manera:
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Por lo tanto: Qm=0.6833 l/s 3.5.3 Consumo Máximo Diario (QMD) Es el caudal máximo correspondiente al día de máximo consumo de la serie de datos medidos a lo largo de un año, medido en litros por segundo; de igual manera en ausencia de datos este igual se consigue mediante la aplicación de un coeficiente de variación diaria. El consumo máximo diario se obtiene multiplicando el consumo medio diario por un factor de mayoración.
Nuevamente las Normas SSA determinan que el Consumo máximo diario se calcula con la ecuación:
En donde: QMD: Caudal máximo diario (l/s) KMD: Factor de mayoración máximo diario El artículo 4.5.2.2 de las normas SSA dice: “El factor de mayoración máximo diario (KMD) tiene un valor de 1.25 para todos los niveles de servicio.” Entonces aplicando esta ecuación para los datos obtenidos para la comunidad de Tutucán tenemos:
Por lo tanto: QMD=0.8541 l/s
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3.5.4 Consumo Máximo Horario (QMH) Es el caudal correspondiente a la hora de máximo consumo en el día, es decir es el caudal máximo que se registra en una hora del día de consumo máximo horario (QMD) y se obtiene a partir del caudal medio y un coeficiente de variación horaria, expresándose el consumo máximo horario en litros por segundo. Las normas SSA expresan el cálculo del consumo máximo horario (QMH) con la siguiente ecuación:
En donde: QMH: Caudal máximo horario (l/s) KMH: Factor de mayoración máximo horario El artículo 4.5.3.2 de las normas SSA dice: “El factor de mayoración máximo horario (KMH) tiene un valor de 3 para todos los niveles de servicio.” Entonces aplicando esta ecuación para los datos obtenidos para la comunidad de Tutucán tenemos:
Por lo tanto: QMH=2.04999 l/s 3.6 CAUDALES DE DISEÑO Los caudales de diseño que especifican las normas SSA son las siguientes tablas 3.16:
EVALUACION DISEÑO Caudal de CONDUCCION Aforo QMD*1.1 Caudal de DISTRIBUCION Aforo QMH Tabla 3.16 Caudales de diseño Entonces para la comunidad de Tutucán tenemos los siguientes valores tabla 3.17:
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CAUDAL CAUDAL UTILIZADO PARA UTILIZADO PARA LA EVALUACION EL DISEÑO CONDUCCION 0.325 0.940 DISTRIBUCION 1.400 2.050 Tabla 3.17 Caudales utilizadas en los diseños
3.7 AFOROS DE LA FUENTE DE ABASTECIMIENTO Las fuentes de abastecimiento de agua que utiliza la comunidad de Tutucán son cinco vertientes en total como se dijo anteriormente: vertiente de Maras, vertiente de Guashuc I y II, vertiente de aguas blancas Algorrobo I y III. Estas cinco vertientes son captadas mediante tuberías perforadas hacia un tanque de captación, en el cual se procedió a tomar los aforos correspondientes. Cabe recalcar que los aforos tomados estimarán caudales para la captación mas no los caudales para la fuente. Por falta de recursos por parte del municipio de Paute no se pudieron llevar a cabo las exploraciones para determinar los caudales verdaderos de las diferentes vertientes. Teniendo en cuenta que tenemos presente la estructura de captación procedemos a utilizar un método práctico para obtener los aforos en dicha estructura. Se escogió el método volumétrico por tener caudales menores, tomando a lo largo del tiempo varias lecturas y repitiendo el proceso varias veces, de esta manera sacar una media aritmética de los datos obtenidos para obtener los caudales que buscamos. Estos aforos se realizan en fechas representativas de acuerdo al tipo de clima que se presente en la zona de estudio, considerando el ciclo hidrológico de la región. El método volumétrico se utiliza para caudales muy pequeños y se puede hacer de varias formas las más comunes son: teniendo un recipiente que contenga un volumen conocido, este recipiente entonces será llenado con el agua que viene desde la fuente. El caudal resulta de dividir el volumen de agua que se recoge en el recipiente entre el tiempo que transcurre en recolectar dicho volumen. Otra forma es tomando como el recipiente el tanque en donde se realiza la captación, el mismo que será medido para tener el volumen que almacena dicho tanque. Se impide el paso de agua hacia la conducción y se toma una lectura inicial, a continuación se toma lecturas cada minuto del nivel de agua que aumentará en el tanque por un cierto intervalo de tiempo. Se repite varias veces el proceso y se toma la media aritmética para obtener un dato más aproximado. El caudal una vez más resultará de la división del volumen de agua que subió en el tanque entre el tiempo en el que se realizaron las mediciones. Los dos métodos explicados anteriormente son los
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que se utilizaron para obtener los aforos en la captación en la que se ha realizado el estudio. Resumiendo, el método volumétrico tiene como fórmula:
En donde: Q= Caudal en litros por segundo V=Volumen en litros t= tiempo en segundos Los resultados se exponen a continuación (tabla 3.18, 3.19, 3.20): 1 - 2 de marzo de 2010: Lluvia Moderada Tanque de Captación 2 AFORO 1 AFORO 2 VOLUMEN TIEMPO VOLUMEN TIEMPO 1 1 2 2 15 32.42 6 13.01 15 33.05 6 13.22 15 32.81 6 12.91 15 32.75 6 12.46 15 32.93 6 11.91 Prom. 32.792 Prom. 12.702 CAUDAL 0.457 CAUDAL 0.472 Tabla 3.18 Aforo en época de lluvia moderada 6 mayo de 2010 Tanque de Captación 2 Estiaje AFORO TIEMPO 1 0 18 1 22 2 25.9 3 28.2 4 30.2 AH M 0.122 At Seg 240 Area m2 0.64 CAUDAL m3/s 0.000325 CAUDAL l/s 0.325 Tabla 3.19 Aforo en época de estiaje
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30 junio de 2010: Lluvia Fuerte Tanque de Captación 2 TIEMPO AFORO 1 AFORO 2 AFORO 3 0 17.2 16 16.5 1 21.9 20.7 21.3 2 26.2 25.1 25.7 3 31.5 29.8 30.1 AH M 0.143 0.138 0.136 At Seg 180 180 180 Area m2 0.64 0.64 0.64 CAUDAL m3/s 0.000508 0.00049067 0.000483 CAUDAL l/s 0.508 0.49066667 0.484 Tabla 3.20 Aforo en época de lluvia fuerte Una vez analizados los datos de los aforos se puede determinar que el caudal máximo con el que cuenta la comunidad de Tutucán es de 0.508 l/s que corresponde a una etapa de invierno, y el caudal mínimo que se presenta es de 0,325 l/s que se da en la época de verano. Este caudal abastece actualmente a 364 personas que están distribuidas en 70 casas, sin embargo se debe hacer notar la importancia del estado de la captación la cual se podría decir que está en situaciones deplorables ya que dentro de la tubería perforada se podía observar varias ramas, montes, etc. De esta manera sabemos que el sistema de captación debe ser rehabilitado puesto que se encuentra obstruido y no se puede aprovechar de una manera eficiente todo el caudal que esta captación puede recoger. La dotación actual con la que cuenta la comunidad de Tutucán está determinada únicamente para fines domésticos, y el caudal que llega a la captación no es suficiente para abastecer a toda la comunidad por lo que los representantes de la junta de agua han decidido suspender el servicio de 19:00 a las 06:00 del día siguiente todos los días con el fin de contar con un servicio constante durante el día.
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CAPITULO 4 4.1 CALIDAD DEL AGUA La calidad del agua depende estrictamente de la presencia de los componentes que se encuentran en la misma y la cantidad en la que estos componentes se encuentran; de esta manera afirmamos que el agua “pura” no existe en la naturaleza, incluso el vapor de agua contiene sólidos, sales y gases disueltos. El agua que cae en forma de lluvia recoge materiales del aire y al ser un gran disolvente al llegar al suelo se contamina aun en mayor grado, al infiltrarse en los diferentes estratos de suelo disuelve minerales, etc. En el agua encontramos organismos vivos y orgánicos e inorgánicos sólidos o disueltos. Muchos de estos componentes presentes en el agua son perjudiciales pero otros no lo son e incluso pueden ser deseables por motivos de salud, estética o razones técnicas. Consideramos agua “potable” a aquella agua que es segura para beber y que se utiliza con fines domésticos, mas no al agua pura que hace poco definimos como inexistente. La calidad del agua está relacionada directamente con la salud de las personas que la consumen, es por eso que se debe tener estrictos controles en el agua que se va a distribuir mediante un sistema de abastecimiento y que ésta cumpla con ciertos parámetros que diferentes normas establecen. Para realizar este tipo de controles se deben realizar exámenes de calidad de agua que consiste en una determinación de los organismos y de los compuestos minerales y orgánicos contenidos en el agua. El parámetro más importante de la calidad de agua de bebida, es decir el agua potable, es la calidad bacteriológica, especialmente en las zonas rurales. 4.1.1 Calidad física del agua Para determinar la calidad física del agua se deben tomar en cuenta varios parámetros que permiten dicha caracterización, los mismos que son: 4.1.1.1 Turbidez La turbidez o turbiedad es una propiedad del agua o un efecto óptico de la misma el cual es causado por una dispersión o interferencia de los rayos luminosos que atraviesan la muestra analizada de agua. Dicho de otra forma es una propiedad del agua que hace que los rayos luminosos sean transmitidos o no. La turbiedad puede ser causada por variedades de materiales suspendidos de diferente tamaño y composición. Se han usado varias expresiones para determinar la turbiedad pero la más utilizada hace poco tiempo fue la unidad de turbidez Jackson (UTI), que es una cantidad empírica basada en el turbidímetro de bujía Jackson. DANIEL LEONIDAS CARDENAS JARAMILLO/2010 FRANKLIN EDUARDO PATIÑO GUARACA
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Actualmente el método más utilizado para determinar la turbidez es el método nefelométrico, en el cual se mide la turbidez mediante un nefelómetro y se expresan los resultados en unidades de turbidez nefelométrica (UTN). Con este método se hace una comparación en la intensidad de la luz dispersada por una solución de estudio con la intensidad de luz dispersada por una muestra estándar de referencia. Mientras mayor sea la dispersión, mayor será la turbiedad. 4.1.1. 2 Color El color que se presenta en el agua es producido por varias causas, las más comunes son la presencia de hierro y manganeso coloidal o en solución, el agua al estar en contacto con desechos orgánicos en diferentes estados también puede presentar color. El color natural del agua se debe a la presencia de partículas coloidales cargadas negativamente por lo que la remoción del color se puede realizar por medio de un coagulante de una sal o ion metálico trivalente como el Al+++ o el Fe+++. Se reconocen dos tipos de color: Color Verdadero: Es decir, el color de una muestra una vez que se ha removido su turbidez Color Aparente: El cual aparte de incluir el color de las substancias en solución y coloidales también incluye el color debido al material suspendido. La unidad de color es el color producido por un mg/lit, de platino, en la forma de ion cloroplatinato. 4.1.1.3 Olor y Sabor Los olores y sabores generalmente están ligados entre sí, siendo muchas las causas de los mismos en el agua; siendo las más comunes la materia orgánica en solución , H2S, cloruro de sodio, sulfato de sodio y magnesio, hierro y manganeso, fenoles, aceites, algas, hongos, etc. La percepción del sabor depende de la sensibilidad que difiere de una a otra persona para detectar diferentes compuestos en el agua. La determinación de olor y sabor pueden hacerse tanto cuantitativa como cualitativamente dependiendo del propósito. El análisis del sabor debe hacerse únicamente con agua que sea segura para el consumo humano. Entre los diferentes métodos para medir cuantitativamente la concentración de olor y sabor tenemos el más utilizado que consiste en determinar la relación de dilución a la cual el olor o sabor es apenas detectable, este valor se expresa como número detectable (ND) de olor o de sabor.
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4.1.1.4 Temperatura La temperatura es una propiedad importante cuando se tienen que realizar varios procesos de tratamiento y análisis de laboratorio, puesto que varios procesos que se dan en el agua dependen o se relacionan directamente con la temperatura. Si se toma la temperatura en el sitio de muestreo se obtiene buenos resultados. Generalmente el agua en condiciones relativamente frías es de agrado para el consumo humano. 4.1.1.5 Sólidos Se debe hacer una clasificación de toda la materia, excepto el agua contenida en los materiales líquidos, a esta materia se le clasifica como materia sólida. Los sólidos pueden ser clasificados en varios grupos, los cuales son: Sólidos Totales: La materia que permanece como residuo después de evaporación y secado a 103°C se le define como sólido. Los sól idos totales comprenden el material disuelto y no disuelto. Para su determinación se utiliza un recipiente pesado con anterioridad preferentemente de platino, sobre un baño de María para evaporar la muestra. Después se seca a 103°C. El incremento de peso en el recipiente representará el contenido de sólidos totales. Sólidos Disueltos (o residuo filtrable): Son determinados directamente por diferencia entre los sólidos totales y los sólidos suspendidos. Sólidos Suspendidos (residuo no filtrable o material no disuelto): Son determinados por filtración a través de un filtro. Sólidos Volátiles y sólidos fijos: Generalmente este tipo de sólidos se realiza en aguas residuales y lodos con el fin de obtener la medida de la cantidad orgánica presente. Sólidos Sedimentables: Se clasifica como sólido sedimentable a los sólidos que se encuentran en suspensión que se sedimentarán, en condiciones tranquilas, por acción de la gravedad. La determinación se hace llenando un cono Imhoff de un litro de volumen y registrando el volumen de material sedimentado en el cono, al cabo de una hora. En agua potable, la determinación de los sólidos totales es a la que se da mayor interés ya que la cantidad de sólidos suspendidos es muy pequeña. Conductividad La conductividad del agua es una propiedad de la misma que se refiere a la habilidad para transportar una corriente eléctrica, siendo ésta una expresión
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numérica que depende de la concentración total de sustancias disueltas ionizadas en el agua y de la temperatura a la que se haga la determinación. 4.1.2 Calidad química del agua 4.1.2.1 Alcalinidad La alcalinidad del agua es una propiedad de la misma que se refiere a la capacidad para neutralizar ácidos. La determinación de la alcalinidad total y de todas las formas de alcalinidad es muy importante en diferentes procesos de coagulación química, ablandamiento, control de corrosión, etc. La alcalinidad se debe generalmente a la presencia de bicarbonatos, carbonatos o hidróxidos. La alcalinidad del agua se determina por titulación con ácido sulfúrico 0,02 N y se expresa como mg/L de carbonato de calcio. 4.1.2.2 Acidez La acidez de un agua es una propiedad de la misma que se refiere principalmente a la capacidad del agua para neutralizar las bases. Las aguas excesivamente ácidas atacan los dientes. Las aguas acidas además tienen a ser altamente corrosivas. La causa más común de acidez en las aguas e la presencia de CO2. 4.1.2.3 Dureza Se consideran como aguas duras a aquellas que requieren grandes cantidades de jabón para generar espuma. En términos de dureza , las aguas pueden clasificarse de la siguiente manera (tabla 4.1):
0-75 mg/L
Blanda Moderadamente 75-150 mg/L Dura 150-300 mg/L Dura > 300 mg/L Muy Dura Tabla 4.1 Términos de la dureza
La dureza es causada por iones metálicos divalentes, capaces de reaccionar con el jabón para formar precipitados y con ciertos aniones presentes en el agua para formar incrustaciones. 4.1.2.4 Grupo del Nitrógeno Nitrógeno de nitritos: El nitrógeno de nitritos aparece generalmente en concentraciones muy pequeñas. La presencia en aguas superficiales y
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subterráneas indica, por lo regular, procesos activos biológicos en el agua, ya que es fácil y rápidamente convertido en nitrato. Nitrógeno de nitrato: El nitrato presenta una fase altamente oxidada en el ciclo del nitrógeno. En cantidades excesivas contribuye a varias enfermedades infantiles como la metahemoglobinemia. 4.1.2.5 Grupo del azufre Sulfatos: El ion sulfato es muy común en aguas naturales y pueden presentarse en diferentes grados de concentración. Los sulfatos de sodio y potasio generalmente tienen un efecto purgante, especialmente entre los niños, por esta razón se recomiendan concentraciones máximas para agua potable de 250 mg/L de sulfatos. Sulfuros: Los sulfuros son compuestos de azufre con un número de oxidación -2. Los sulfuros se encuentran comúnmente en aguas residuales domésticas e industriales en forma disuelta o suspendida. Los sulfuros también se presentan en aguas superficiales y subterráneas como resultado de la descomposición biológica anaeróbica de la materia orgánica. Sulfitos: Los sulfitos son los compuestos de azufre con número de oxidación +4. Generalmente en aguas naturales no se encuentran sulfitos, pues las aguas que contienen sulfitos, al ser descargadas, reaccionan con el oxigeno para formar sulfatos. 4.1.2.6 Cloruros Los cloruros se presentan en las aguas naturales en diferentes concentraciones muy variadas. Generalmente los cloruros se mezclan con las aguas naturales en gran parte por el poder disolvente del agua que entra en contacto con la capa vegetal y de formaciones profundas. Los excrementos humanos, principalmente la orina, contienen cloruros en una cantidad casi igual a la de los cloruros consumidos con los alimentos y el agua. 4.1.2.7 Fluoruros Los fluoruros deben ser considerados de dos perspectivas diferentes, la primera sería en el caso de que los fluoruros se encuentren en grandes cantidades, ahí la importancia de un diseño y operación de unidades de tratamiento que se utilicen para la remoción de los mismos; la segunda en cambio sería en el caso de añadir fluoruros para que se encuentren en dosis recomendadas. Entonces es importante determinar la concentración de flúor con el objetivo de adicionarlo o removerlo según sea el caso. El organismo asimila los fluoruros de la misma manera que cualquier nutriente, es decir los fluoruros son absorbidos por el organismo y este a su vez los distribuye por la sangre hacia todos los órganos. Clínicamente ha sido comprobada la importancia de los fluoruros en la prevención de caries. DANIEL LEONIDAS CARDENAS JARAMILLO/2010 FRANKLIN EDUARDO PATIÑO GUARACA
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4.1.2.8 Hierro y Manganeso Las aguas que contienen estos compuestos se vuelven turbias e inaceptables estéticamente por acción del oxígeno, así como por la oxidación del hierro y el manganeso solubles. Generalmente en aguas superficiales las concentraciones de hierro son bajas no obstante las aguas subterráneas pueden contener un alta concentración de hierro. El hierro y el manganeso interfieren en operaciones de lavado, causan incrustaciones en las tuberías y pueden crear dificultades en sistemas al soportar crecimientos de bacterias del hierro. Un aspecto importante de estos compuestos es que requieren de una demanda alta de cloro. En bajas concentraciones el hierro y el manganeso producen sabores metálicos al agua. 4.1.2.9 Fósforo El fósforo es un elemento esencial en el crecimiento de plantas y animales, sin embargo un exceso de fósforo puede provocar un desarrollo exorbitado de plantas el mismo que puede causar condiciones inadecuadas para ciertos usos del agua. 4.1.2.10 Oxígeno Disuelto El Oxígeno Disuelto (OD) es un factor muy importante en la determinación de las condiciones aeróbicas o anaeróbicas en un medio particular. El OD se presenta en cantidades variables y bajas en el agua, depende estrictamente de la presencia del material orgánico. 4.1.2.11 Sodio La mayor parte de las sales de sodio son muy solubles en el agua por lo que es común encontrar agua con sodio. Para el consumo humano no se limita ninguna concentración de sodio, sin embargo personas con enfermedades cardiacas, renales y circulatorias requieren dietas bajas en sodio. 4.1.2.12 Potasio El potasio es un elemento que reacciona fácilmente con el oxígeno y el agua. Las características de este compuesto son semejantes a las del sodio, pero el potasio es más costoso que el sodio y por eso su uso no es tan frecuente. 4.1.2.13 Corrosividad En sistemas de abastecimiento es de vital importancia suministrar agua no corrosiva, ya que ésta puede limitar y afectar de manera negativa la vida útil de las tuberías de conducción y de distribución e introducir al agua varios metales. Los factores que influyen en la corrosividad son: • Valores de PH bajos • Oxigeno disuelto alto DANIEL LEONIDAS CARDENAS JARAMILLO/2010 FRANKLIN EDUARDO PATIÑO GUARACA
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• • • • •
Cloro residual libre alto Alcalinidad baja Concentración de sólidos disueltos alta Dureza por calcio baja Temperatura alta
4.1.3 Calidad bacteriológica del agua Los organismos vivos requieren de los siguientes nutrientes para formar y mantener su estructura y organización, estos nutrientes son: • • • • •
Fuente de Carbono Fuente de Energía Fuente de nitrógeno Agua Fuente mineral
Si hablamos de requerimientos de oxígeno, se clasifican a los microorganismos como aerobios o anaerobios. Los primeros son aquellos que necesitan de oxígeno libre para obtener la energía necesaria para sus procesos vitales, los segundos son aquellos que pueden utilizar otras fuentes de oxigeno diferentes a las fuentes de oxigeno libre. Se conoce como bacteria saprofita aquella que depende de materia orgánica muerta y se define como parásito aquel organismo que vive a expensas de otro llamado huésped del cual obtiene todos sus nutrientes. Los parásitos patógenos son aquellos que producen enfermedad. 4.1.3.1 Esterilización La esterilización consiste en realizar acciones que logren la ausencia completa de microorganismos capaces de crecimiento, es decir esterilizar significa que todos los organismos presentes sean incapaces de reproducirse. 4.1.3.2 Microbiología del Agua El agua es un excelente medio para permitir el desarrollo de diferentes microorganismos. Muchas de las bacterias provienen del contacto con el aire, el suelo, animales o plantas vivas o en descomposición, fuentes minerales y materia fecal. Generalmente las enfermedades y en algunos casos las epidemias se han dado por la trasmisión de organismos patógenos a través del agua. Estas enfermedades pueden ser transmitidas por gérmenes presentes en el agua los cuales pueden ser: DANIEL LEONIDAS CARDENAS JARAMILLO/2010 FRANKLIN EDUARDO PATIÑO GUARACA
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De origen Bacterial: Fiebre Tifoidea Fiebre Paratifoidea Salmonelosis Cólera Tularemia Disentería Bacilar
(Salmonella Typhi) (Salmonella paratyphi) (Salmonella spp.) (Vibrio cholerae) (Brucella tularensis) (Shigella spp.) (Salmonella spp, Escherichia Gastroenteritis coli, Yersinia enterocolitica, Campylobacter jejuni) (Leptospira Enfermedad de Weil icterohaemorrhagiae) Infecciones del Oido (Pseudomonas aeruginosa) Legionelosis (legionella spp) Las siete primeras son casi resultado de contaminación fecal. Protozoos Patógenos: Disentería amibiana Giardiasis Meningoencefalitis Criptosporidiosis Infecciones en los ojos Gastroenteritis Gastroenteritis Toxoplasmosis
(Entamoeba histolytica) (Giardia lamblia) (Naegleria gruberi, Naegleria fowleri) (Cryptosporidium parvum) (Acanthamoeba) (Cyclospora) (Microspora) (Toxoplasma gondii)
Entre las enfermedades más comunes que se presentan con los organismos patógenos es la amibiasis, la misma que es una importante causa de mortalidad y morbilidad principalmente entre los infantes. Virus: Los principales virus asociados con el agua son: Gastroenteritis Viral Diarrea Viral Hepatitis Infecciosa Virus del Polio (tres tipos) Virus Adeno (32 tipos) DANIEL LEONIDAS CARDENAS JARAMILLO/2010 FRANKLIN EDUARDO PATIÑO GUARACA
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Virus Echo (34 tipos) Virus Coxsackie, grupo A (26 tipos) Virus Coxsackie, grupo B (6 tipos) Virus Reo (3 tipos) El virus más importante es la hepatitis infecciosa, algunos virus causan enfermedades del tracto respiratorio o los ojos. 4.1.3.3 Examen Bacteriológico del Agua El análisis bacteriológico del agua es muy importante puesto que al hacerlo continuamente se pueden prevenir varias enfermedades y epidemias, sin embargo los exámenes bacteriológicos que se realizan en los sistemas de abastecimiento buscan determinar principalmente la contaminación fecal. El examen bacteriológico del agua se puede realizar de dos maneras: estimando el número de bacterias de acuerdo con el conteo total en placa y la determinación, más significativa, de la presencia o ausencia de miembros del grupo coliforme. Para la comunidad de Tutucán se tomaron muestras de agua en diferentes zonas del sistema de abastecimiento de agua potable y en periodos representativos. Estas muestras fueron tomadas en recipientes previamente aprobados por la Dra. Guillermina Pauta, la misma que se encargó de realizar los análisis físico-químicobacteriológicos. La muestra se examinó en el menor tiempo posible. Los resultados de los análisis de agua realizados en el laboratorio de sanitaria de la Universidad de Cuenca se muestran en el Anexo A5. 4.1.4 Disposiciones específicas (normativa nacional) La norma técnica ambiental utilizada para realizar la comparación de los resultados de los análisis físicos, químicos y bacteriológicos; es dictada bajo el amparo de la Ley de Gestión Ambiental y del Reglamento a la Ley de Gestión Ambiental para la Prevención y Control de la Contaminación Ambiental, entonces esta norma rige en todo el territorio nacional. La norma técnica establece varios parámetros pero, los criterios que utilizaremos como referencia para la comparación de resultados son los criterios de calidad de las aguas para sus distintos usos. Se utiliza esta norma con el fin de obtener resultados que garanticen la calidad del agua y que la misma no presente riesgos para la salud de las personas que la consumen. La norma a la cual haremos referencia está relacionada con los límites máximos permisibles para aguas de consumo humano y uso doméstico, que únicamente requieran de tratamiento convencional. DANIEL LEONIDAS CARDENAS JARAMILLO/2010 FRANKLIN EDUARDO PATIÑO GUARACA
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Entonces en el caso del agua potable del sistema de abastecimiento de la comunidad de Tutucán se deberán cumplir los siguientes criterios (tabla 4.2, 4.3, 4.4):
Parámetros Cloruro Coliformes Totales Coliformes Fecales Color Dureza Fluoruro (total) Hierro (total) Manganeso (total) Nitrato Nitrito
Expresado Como
Unidad
Límite Máximo Permisible
Cl nmp/100 ml nmp/100 ml color real
mg/l
250 3 000 600 100
CaCO3
unidades de color mg/l
F Fe Mn N-Nitrato N-Nitrito
mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l
Olor y sabor Sólidos disueltos totales Sulfatos
SO4
=
mg/l mg/l
500 1,5 1,0 0,1 10,0 1,0 Es permitido olor y sabor removible por tratamiento convencional 1 000 400
°C Condición Natural
Temperatura
PH Turbiedad
UTN
+
o – 3 grados
6-9 100
Tabla 4.2 Normativa Nacional para agua potable que necesita tratamiento convencional
4.1.5 Interpretación de los análisis de laboratorio Se tomaron muestras representativas en lugares estratégicos del sistema de agua potable, estos lugares fueron: en la captación, en el tanque de almacenamiento y en una de las casas de la red de distribución.
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Entonces para la captación tenemos: − Los valores de turbiedad son pequeños a comparación de los límites máximos permisibles, la razón es que el tanque de captación se encuentra cercado y protegido contra contaminación de animales o personas. − Los valores del color están muy por debajo de los límites permisibles, en consecuencia no se presenta ningún problema con este parámetro. − El agua destilada fresca tiene una conductividad de 0,5 a 2µmho/cm y aumenta de acuerdo al periodo de almacenamiento y la absorción de dióxido de carbono y amoníaco. Entonces los valores de conductividad registrada presentan una alta mineralización en el agua. − Los sólidos disueltos totales aproximadamente se encuentran en una concentración aproximadamente del 12% del límite máximo permisible que establece la norma por lo que concluimos que los valores de sólidos disueltos totales son bajos. − El pH se encuentra en un valor deseable de 7, considerando que los límites están establecidos entre 6 y 9. − Se puede clasificar como agua moderadamente dura puesto el valor de dureza de los análisis es de 110 mg/lit. de CaCo3. − Las concentraciones de hierro se encuentran muy bajas, es decir muy por debajo de los límites máximos permisibles. − Los cloruros se encuentra en un nivel bajo de 3,00 mg/lit., muy inferior al límite máximo permisible. − Los sulfatos también tienen niveles inferiores a los máximos permisibles, es decir se encuentran en concentraciones muy bajas. − Los nitratos se encuentran dentro de los límites permisibles en un valor de 0,44 mg/lit., teniendo en cuenta que este valor es bajo ya que en aguas superficiales los nitratos son consumidos por plantas fotosintéticas − La concentración de nitrito es mayor a los límites máximos permisibles, puesto que los valores que se encuentran son de 2 ug/lit., siendo el límite máximo permisible de 1 mg/lit. en dosis altas los nitritos son perjudiciales por sus efectos como vasodilatador cardiovascular. − Se ha determinado ausencia de manganeso aunque generalmente se recomienda un consumo de 4 a 10 mg/d − Los coliformes totales presentan un valor de 170 NMP/100 ML. Los resultados para el tanque de distribución son: − Los valores de turbiedad son pequeños a comparación de los límites máximos permisibles, la razón es que el tanque de distribución es una estructura de tamaño considerable q además se encuentra cercada y protegida contra contaminación de animales o personas. DANIEL LEONIDAS CARDENAS JARAMILLO/2010 FRANKLIN EDUARDO PATIÑO GUARACA
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− Los valores del color están muy por debajo de los límites permisibles, en consecuencia no se presenta ningún problema con este parámetro. − Los valores de conductividad registrada presentan una alta mineralización en el agua. − Los sólidos disueltos totales aproximadamente se encuentran en una concentración aproximadamente del 13% del límite máximo permisible que establece la norma por lo que concluimos que los valores de sólidos disueltos totales son bajos. − El pH se encuentra en un valor aceptable de 7.5, considerando que los límites están establecidos entre 6 y 9. − Se puede clasificar como agua moderadamente dura puesto el valor de dureza de los análisis es de 116 mg/lit. de CaCo3. − Las concentraciones de hierro se encuentran muy bajas, es decir muy por debajo de los límites máximos permisibles. − Los cloruros se encuentra en un nivel bajo de 8,00 mg/lit., muy inferior al límite máximo permisible. − Los sulfatos también tienen niveles inferiores a los máximos permisibles, es decir se encuentran en concentraciones muy bajas. − Los nitratos se encuentran dentro de los límites permisibles en un valor de 0,17 mg/lit., − La concentración de nitrito es mayor a los límites máximos permisibles, puesto que los valores que se encuentran son de 2,53 ug/lit., siendo el límite máximo permisible de 1 mg/lit. − Se ha determinado ausencia de manganeso aunque generalmente se recomienda un consumo de 4 a 10 mg/d − Los coliformes totales presentan un valor de 350 NMP/100 ML. Los resultados para la red de distribución son: − Los valores de turbiedad son pequeños a comparación de los límites máximos permisibles − Los valores del color están muy por debajo de los límites permisibles, lo que no sugiere ninguna presencia de sustancias orgánicas disueltas o de partículas coloidales con cargas negativas. − Los valores de conductividad registrada presentan una alta mineralización en el agua, ya que los análisis muestran una conductividad de 239,1 microsiemens/cm − Los sólidos disueltos totales aproximadamente se encuentran en una concentración aproximadamente del 15% del límite máximo permisible que establece la norma por lo que concluimos que los valores de sólidos disueltos totales son bajos. DANIEL LEONIDAS CARDENAS JARAMILLO/2010 FRANKLIN EDUARDO PATIÑO GUARACA
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− El pH se encuentra en un valor aceptable de 7.3, considerando que los límites están establecidos entre 6 y 9, lo que supone que no se tendrían problemas de corrosividad o incrustaciones excesivas de las tuberías. − Se puede clasificar como agua moderadamente dura puesto el valor de dureza de los análisis es de 135 mg/lit. de CaCo3, aunque la dureza no tiene efectos perjudiciales para la salud. − Las concentraciones de hierro se encuentran muy bajas, es decir muy por debajo de los límites máximos permisibles, aunque se recomienda un consumo de 7 a 35 mg/d. − Los cloruros se encuentra en un nivel bajo de 3,00 mg/lit., muy inferior al límite máximo permisible, con lo que no se concluye que no se encuentran compuestos solubles de cloro que permanecen solubles en el agua y no son alterados por procesos biológicos. − Los sulfatos también tienen niveles inferiores a los máximos permisibles, es decir se encuentran en concentraciones muy bajas. − Los nitratos se encuentran dentro de los límites permisibles en un valor de 0,94 mg/lit., determinando que no se tiene mucha contaminación humana que es la principal causa para la presencia de este parámetro. − La concentración de nitrito es cero, siendo el límite máximo permisible de 1 mg/lit. A diferencia de las otras muestras en donde los valores de nitrito superaban los límites permisibles. − Se ha determinado ausencia de manganeso aunque generalmente se recomienda un consumo de 4 a 10 mg/d − Los coliformes totales presentan un valor de 10 NMP/100 ML. 4.2 TRATAMIENTO DEL AGUA De acuerdo a los resultados obtenidos de los análisis físicos químicos y bacteriológicos del agua (Anexo A5), se determinó que el tratamiento necesario para potabilizar el agua que utiliza la comunidad de Tutucán consiste en un filtro lento de arena y una desinfección por cloración. 4.2.1 Filtro Lento de Arena La lenta velocidad de filtración hace que el lecho tenga mayor eficacia para la eliminación de las bacterias que la conseguida para la eliminación de las bacterias. La ausencia de un coágulo gelatinoso en el agua que entra, exige que se forme el “schmutzdecke” del limo, barro y materias orgánicas eliminadas. Para que se forme el “schmutzdecke”, un filtro lento debe trabajar algunos días hasta que aquél se complete, antes de que pueda utilizarse el agua filtrada. El espesor del lecho puede variar de 0,6 a 1,2m. En cada limpieza se elimina la capa superior de arena en un espesor de 2,5 cm. Cada lavado, por tanto, reduce el DANIEL LEONIDAS CARDENAS JARAMILLO/2010 FRANKLIN EDUARDO PATIÑO GUARACA
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espesor hasta que se alcanza el mínimo que se considera necesario, de 60cm. En suyo caso la arena que se ha eliminado después del lavado se reintegra para volver al espesor del lecho original. La filtración lenta de arena se presenta como uno de los procesos de tratamiento de agua más efectivos, simples y económicos, además de ideales para las zonas rurales. Las características necesarias para aplicar el filtro lento de arena son: • Color hasta 20 UC • Turbiedad
