CODIGO TESIS TEC14TD017
TITULO DE LA TESIS DISEÑO DE ALCANTARILLADO SANITARIO CONDOMINIAL Y DISPOSICION FINAL DE AGUAS RESIDUALES DEL “DISTRITO 5” DEL MUNICIPO DE QUILLACOLLO DEL DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA
TUTOR(es) ING. MSC. LEDEZMA PERIZZA FERNANDO
AUTOR(es) BALDELOMAR SUAREZ ROGER GUARDIA IRIARTE SERGIO MALDONADO HINOJOSA MAX ALBERTO
RESUMEN:

El presente documento, contiene los resultados del trabajo realizado con la finalidad de ofrecer el diseño de los sistemas de Alcantarillado Sanitario Condominial y su respectivo Planta de Tratamiento de aguas Residuales para el “Distrito 5” del Municipio de Quillacollo.
Se consideran aspectos físicos, geográficos, socioeconómicos, Técnicos, como también aspectos institucionales del área del proyecto que constituyen los requerimientos básicos en la elaboración de todo proyecto de esta naturaleza.
Se presenta las consideraciones técnicas para la realización del Diseño de Alcantarillado Sanitario Condominial y su respectivo Planta de Tratamiento de aguas Residuales, ambos diseños con las consideraciones que se contempla en las Normas y Reglamentos vigentes en nuestro país.
El proyecto cuenta con el respaldo de la Sub Alcaldía del “Distrito 5” del Municipio de Quillacollo, dicha Institución proporcionó datos para la elaboración del presente proyecto.
Finalmente se incluye el análisis de costos y presupuesto final para su ejecución, el costo total es de 18.062.455,21 Bs, con el previo cálculo del resumen de cantidades de materiales y actividades contempladas para dicho fin. La importancia en la ejecución del proyecto radica en el mejoramiento de los sistemas de existentes en la zona del proyecto, puesto que dichos sistemas no presentan un funcionamiento adecuado por encontrarse deteriorados y por el aumento de la Población

INDICE:

INDICE GENERAL

FICHA RESUMEN
INTRODUCCIÓN

CAPITULO I
OBJETIVOS

1.1  ANTECEDENTES……………………………………………………………………………..1
1.2  JUSTIFICACIÓN……………………………………………………………………………...1
1.3  OBJETIVOS  DEL PROYECTO………………………………………………………………..2
1.3.1  Objetivo General…………………………………………………………………….2
1.3.2  Objetivos Específicos……………………………………………………………….2

CAPITULO II
CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA DE PROYECTO

2.1  UBICACIÓN FÍSICA DEL PROYECTO………………………………………………………4
2.2  UBICACIÓN GEOGRÁFICA…………………………………………………………………..4
Figura 2.1  Mapa Político Departamental de Cochabamba………………………………………...5
Figura 2.2  Mapa Político Provincia de Quillacollo.............................................................................6
Figura 2.3  Imagen satelital del “Distrito 5” Municipio Quillacollo...................................................7
2.3  DATOS GENERALES DEL MUNICIPIO…………………………………………………….7
Tabla 2.1  Datos generales del Municipio  Quillacollo.......................................................................8
2.3.1  Datos Generales Del Distrito 5..............................................................................8

Tabla 2.2  Datos Generales del Distrito 5 del Municipio  Quillacollo................................................8
Tabla 2.3  Cuadro de OTB’s que conforman el proyecto en el Distrito 5...........................................8
2.3.2  Límites Territoriales......................................................................................................9
2.3.2.1  Limites Municipio Quillacollo.......................................................................9
2.3.2.2  Limites Distrito 5…………………………………………………………...9
2.3.3  Extensión Territorial......................................................................................................9
Tabla 2.4. Comparación de extensiones territoriales con respecto Municipio de Quillacollo
                 y el Distrito 5.......................................................................................................................9
2.4  DEMOGRAFÍA...........................................................................................................................10
2.4.1  Número de Habitantes.................................................................................................10
2.4.2  Estabilidad Poblacional...............................................................................................10
2.4.3  Crecimiento  Poblacional…………………………………………………………..10
Tabla 2.5  Tasa Anual  de Crecimiento……………………………………………………………..11
2.4.4  Composición de la Población por Etnias.....................................................................12
2.4.5  Número de Familias….................................................................................................12
2.4.6  Topografía....................................................................................................................12
2.4.7  Clima y Temperatura...................................................................................................12
2.4.8  Temperatura Máxima y Mínima..................................................................................12
Figura 2.4  Temperaturas extremas y media.......................................................................................13
2.4.9  Precipitación Pluvial....................................................................................................13
Figura 2.5  Precipitación Pluvial en el Municipio..............................................................................13
2.5  ASPECTOS ECONÓMICOS…………………………………………………………………..14
2.5.1  Tenencia de la Tierra...................................................................................................14
2.5.2  Principales Actividades Económicas de la  Población................................................14
2.6  ASPECTOS SOCIALES……………………………………………………………………….14
2.6.1  Descripción de las Características Sociales.................................................................14
2.7. SERVICIOS BÁSICOS EXISTENTES......................................................................................15
2.7.1  Energía Eléctrica………………………………………………………..………….15
2.7.2  Comunicación……………………………………………………………………...15
2.7.3  Transporte………………………………………………………………………….15
2.7.4  Educación………………………………………………………………………….15
Tabla 2.6  Tasas indicadores de Educación…………………………………………………………16
Tabla 2.7  Población en edad escolar……………………………………………………………..16
Tabla 2.8  Abandono escolar por grado…………………………………………………………...16
2.7.5  Salud……………………………………………………………………………….17
2.7.5.1  Enfermedades Prevalecientes…………………………..……………....17
Tabla 2.9  Recursos Humanos en Salud…………………………………………………………..17
Tabla 2.10   Infraestructura  Pública de Salud………………………………………………………17
2.7.6  Agua Potable……………………………………………………………………….18
2.7.7  Alcantarillado Sanitario……………………………………………………………18
2.7.8  Recolección de Residuos Sólidos………………………………………………….18

CAPITULO III
FUNDAMENTO TEÓRICO - FLUJO EN TUBERÍAS Y CANALES ABIERTOS

3.1  FLUJO EN TUBERÍAS Y CANALES ABIERTOS…………………………………………..19
3.2  ECUACIÓN DE CONTINUIDAD…………………………………………………………….19
Figura 3.1  Flujo a través de un volumen de control a través de un tubo de corriente……………19
3.3  ECUACIÓN DE ENERGÍA……………………………………………………………………20
Figura 3.2  Diagrama esquemático para la ecuación de la energía……….………………………..20

Figura 3.3 Diagrama Esquemático para la aplicación de la ecuación de la energía al
                 flujo en una tubería…………………………………………………………………….21
3.4  ECUACIÓN DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO………………………………………21
3.5  ECUACIONES DE FLUJO………………………………………………………….…………22
Tabla 3.1  Coeficientes de Rugosidad…………………………………………………………….23
3.6  FLUJO EN CONDUCTOS CERRADOS…………………………………………...…………24
3.6.1  Flujo en Tuberías con Sección Llena………………………………………...………24
Tabla 3.2  Propiedades hidráulicas de la sección circular…………………………………...……24
Figura 3.4  Diagrama de elementos hidráulicos en una sección circular……………………..…..25
3.7  ECUACIÓN DE POISEUILLE……………………………………………………………...…26
3.8  ECUACIÓN DE DARCY-WEISBACH……………………………………………………….26
3.9  FORMULAS DE HAZEN-WILLIAMS……………………………………………………….28
Figura 3.5 Valores del coeficiente C de la formula de Hazen – Williams……………………….....29
3.10  FORMULA DE MANNING………………………………………………………………….29
Tabla 3.4  Valores de h para la fórmula de Manning……………………………………………..30
3.11  FLUJO EN CANALES ABIERTOS………………………………………………………….31

CAPITULO  IV
SISTEMA DE ALCANTARILADO SANITARIO CONDOMINIAL – MARCO TEÓRICO

4.1  PROYECTO  DE ALCANTARILLADO SANITARIO CONDOMINIAL
      “DISTRITO 5 MUNICIPIO DE QUILLACOLLO”…………………………………..………32
4.2  SISTEMAS DE CONECCIÓN……………………………………………..………………….32
4.2.1  Sistema de autoayuda……………………………………………………………...32
4.2.2  Sistema no compartido………………………………………………….…………32
4.3  JUSTIFICACIÓN PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE LOS SISTEMAS DE
       ALCANTARILLADO SANITARIO CONDOMINIAL…………………………….………..32
4.4  VENTAJAS DEL SISTEMA CONDOMINIAL………………………………………………33
4.5  DESVENTAJAS DEL SISTEMA CONDOMINIAL………………………………………….33
4.6  PRINCIPIOS DEL SISTEMA CONDOMINIAL…………………………………...…………33
4.6.1  Concepción del Sistema Condominial…………………………………..…………33
Figura 4.1  Sostenibilidad de servicios……………………………………………………………34
4.6.2  El sistema Condominial………………………………………………….…………35
4.6.3  Elementos de un Sistema Condominial……………………………………………35
Figura 4.2  Estructura del modelo Condominial…………………………………………………..35
4.6.3.1  La red principal……………………………………..……………………36
4.6.3.2  Ramal Condominial………………………………………………………36
4.6.3.3  Condominio……………………………………………………...………36
4.6.4  Trazado de la red condominial de alcantarillado sanitario………………………...36
4.6.4.1  Ramal Condominial……………………………………………………...37
Figura 4.3  Identificación de las pendientes naturales del terreno………………………………...37
Figura 4.4  Identificación de los puntos de interconexión red condominial y pública……………38
Figura 4.5  Detalle de un ramal Condominial……………………………………………………..38
4.6.4.2  Red Pública……………………………………………………................39
Figura 4.6  Opciones de trazado de la red pública………………………………………………...39
4.6.5  Alternativas del Ramal Condominial………………………………………………...39
Figura 4.7  Ramal por el fondo de  los lotes………………………………………………………40
Figura 4.8  Ramal por medio de los lotes…………………………………………………………40
Figura 4.9   Ramal por las aceras……………………………………………………………….…41
Figura 4.10  Ramal mixto…………………………………………………………………………41

4.6.6  Implementación del Sistema Condominial………………………………………...42
Figura 4.11  Esquema de etapas de Implementación……………………………………………...42
4.6.6.1  Métodos de Implantación Para el Sistema Condominial………………...43
4.6.6.2  Análisis Educativo………………………………………………….……43
4.7  RESULTADOS DE LA APLICACIÓN DE UN SISTEMA CONDOMINIAL………………43
4.8  INFORMACIÓN NECESARIA PARA LA ELABORACIÓN DE PROYECTOS
       DE SISTEMAS CONDOMINIALES…………………………………………………………44
4.8.1  Información Principal……………………………………………………………...44

CAPITULO  V
MODELAMIENTO Y RESULTADOS DEL SISTEMA CONDOMINIAL EN SEWERCAD

5.1  QUE ES BENTLEY SEWERCAD V5.6?..................................................................................45
5.2  CUANDO UTILIZAR BENTLEY SEWERCAD V5.6?............................................................45
5.3  DATOS NECESARIOS PARA LA ELABORACIÓN DEL MODELAMIENTO……............46
5.4  PROCESO DEL MODELAMIENTO DEL SISTEMA CONDOMINIAL……………….…...46

CAPITULO  VI
MODELAMIENTO Y RESULTADOS DEL SISTEMA CONDOMINIAL EN SEWERGEMS

6.1  QUE ES BENTLEY SEWERGEMS V8i……………………………………………………...47
6.2  ESPACIO DE TRABAJO DE BENTLEY SEWERGEMS V8i……………………………….47
6.2.1  Modo Autónomo  (STAND-ALONE)……………………………………………..47

6.2.2  MODO MicroStation…………………………………………………………..…..48
6.2.3  Modo  ArcGIS…………………………………………………………………….…48
6.2.4  Modo AutoCAD………………………………………………………………….….48
6.3  DATOS NECESARIOS PARA LA ELABORACION DEL MODELAMIENTO………….48
6.4  PROCESO DEL MODELAMIENTO DEL SISTEMA CONDOMINIAL…………….…….49

CAPITULO VII
DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO CONDOMINIAL

7.1  PARÁMETROS BÁSICOS DE DISEÑO…………………………………………………..…50
7.1.1  Crecimiento de la Población…………………………………………………….…50
Tabla 7.1   Muestra la Proyección de la  Población Futura…………………………………………50
7.1.2  Consumo Doméstico………………………………………………………….……51
Tabla 7.2  Dotación Media Referencial………………………………………………………..……51
Tabla 7.3  Consumo Familiar…………………………………………………………………..…51
7.1.3  Periodo de Diseño……………………………………………………………….…51
Tabla 7.4  Periodo económico de diseño para unidades del sistema……………………………..…52
7.1.4  Coeficiente de Retorno………………………………………………………….…52
7.1.5  Coeficientes por Malas Conexiones…………………………………………….…52
7.1.6  Coeficiente de Infiltración……………………………………………………….…53
Tabla 7.5  Coeficiente de infiltración……………………………………………………………..53
Tabla 7.6  Coeficiente de infiltración NB 688………………………………………………….…53

7.1.7  Coeficiente de Punta…………………………………………………………….…53
7.1.7.1  Coeficiente de Harmon………………………………………………..…54
7.2  CAUDAL MÍNIMO DE DISEÑO…………………………………………………………..…54
7.2.1  Cuantificación de Caudales Domésticos……………………………………..……54
7.3  PROFUNDIDAD MÍNIMA Y MÁXIMA……………………………………………….…….55
Tabla 7.7  Profundidad mínima de colectores………………………………………………………55
Tabla 7.8  Profundidades mínimas y máximas……………………………………………………...56
7.4  CAMARAS DE INSPECCIÓN………………………………………………………………...56
7.4.1  Tipos de Cámaras de Inspección…………………………………………………..56
Tabla 7.9  Tipos de Elementos de Inspección de acuerdo con la profundidad de la tubería………..57
Figura 7.2  Cámara de inspección típica…………………………………………………………..58
Figura 7.3  Cámara de inspección típica…………………………………………………………..59
7.4.2  Conexiones en el Ramal Condominial…………………………………………….59
Figura 7.4  Conexión en ramal condominial interno……………………………………………...59
Figura 7.5  Conexión en ramal condominial de acera en “T”………………………………….…60
Figura 7.6  Conexión en ramal condominial de acera en “Y”………………………………….…60
7.5  MATERIAL DE LOS COLECTORES………………………………………………………...61
7.6  DIÁMETRO MÍNIMO Y MAXIMO DE LOS COLECTORES……………..………………61
7.7  COEFICIENTE DE RUGOSIDAD…………………………………………….………………61
7.8  LIMITES DE VELOCIDADES………………………………………………….…………….61
7.8.1  Velocidad mínima…………………………………………………….……………61
7.8.2  Velocidad máxima………………………………………………………………....61
Tabla 7.10  Velocidad máxima en colectores……………………………………………………….62
7.8.3  Velocidad Crítica…………………………………………………………………..62
7.9  CRITERIO DE LA TENSIÓN TRACTIVA…………………………………………………...62

7.9.1  Pendiente mínima……………………………………………………………….…63
7.9.2  Pendiente mínima Recomendada………………………………………………..…64
Tabla 7.11  Pendiente mínima para colectores de Alcantarillado Sanitario………………………...64
7.9.3  Pendiente mínima para Diferentes Condiciones de Flujo…………………………....65
Tabla 7.12  Pendiente mínima para diferentes condiciones de flujo………………………………..65
7.10  DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA CONDOMINIAL DE
         ALCANTARILLADO SANITARIO……………………………………………………….65
7.10.1  Estimación de la cantidad de unidades habitacionales servidas por diámetro de  colector……………………………………………………………………………………..65
7.10.2  Caudal de contribución por unidad habitacional…………………………………66
7.10.3  Capacidad del colector……………………………………………………………66
7.10.4  Cantidad máxima de unidades habitacionales servidas…………………….…….66
7.11  CALCULO HIDRÁULICO  DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO
          CONDOMINIAL...................................................................................................................67
7.11.1  Ramal Condominial………………………………………………………………67
Tabla 7.13  Diseño de Alcantarillado Condominial…………………………………………….…..67
7.11.2  Red Principal……………………………………………………………………..68
Tabla 7.14  Características de la Red Principal…………………………………………………...68
Tabla 7.15  Calculo Hidráulico la Red Principal…………………………………………….……68
7.11.3  Descripción de la planilla de cálculo hidráulico…………………………….……68

CAPITULO VIII
AGUAS RESIDUALES – MARCO TEÓRICO

8.1  AGUAS RESIDUALES……………………………………………………………………..…69

8.1.1  Caracterización de las aguas residuales ……………………………………...……69
8.1.2  Composición fisicoquímica de las aguas residuales………………………….……70
Figura 8.1  Composición media de las ARD………………………………………………….…..70
Tabla 8.1  Composición típica del ARD……………………………………………………….….70

Figura 8.2  Clasificación de los sólidos presentes en las aguas residuales domésticas de
               concentración media……………………………………………………………………...71
Tabla 8.2  Características físicas, químicas y biológicas de las aguas residuales y sus fuentes……72
8.1.3  Tratamiento de las aguas residuales……………………………………………….73
8.1.4  Procesos de tratamiento del ARD………………………………………………….73
Tabla 8.3  Criterios importantes para la selección de tratamientos de aguas residuales……….…75
Tabla 8.4  Factores claves para la selección de tecnología en tratamiento de aguas residuales
                en países desarrollados y en desarrollo…………………………………………………...75
8.1.4.1  Tratamiento aerobio……………………………………………………...75
8.1.4.2  Sistemas convencionales de tratamiento anaerobio……………………...76
8.1.4.3  Tratamiento anaerobio…………………………………………………...76
8.1.4.4  Mecanismo de la digestión anaerobia……………………………………77
Figura. 8.3 Secuencia de procesos en la digestión anaerobia de macromoléculas complejas……....77
8.1.4.5  Tratamiento aerobio versus tratamiento anaerobio……………………...79
Figura 8.4  Representación esquemática de los procesos de descomposición aerobios y               anaerobios………………………………………………………………………………79
Tabla 8.5  Tratamiento aerobio versus tratamiento anaerobio……………………………………80
Tabla 8.6  Beneficios y limitaciones del tratamiento anaerobio…………………………………..81
8.2  FASES DEL TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES…………………………...81
Figura 8.5  Sistema de tratamiento de aguas residuales…………………………………………..82

CAPITULO IX
AGUAS RESIDUALES – ME