Diseño del sistema de agua potable en Vilcashuamán

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTOBAL DE
HUAMANGA
FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS, GEOLOGÍA Y CIVIL
ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
MODELAMIENTO EN WATER CAD
DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE EN LA
PROVINCIA DE VILCASHUAMAN
INFORME DE PRACTICAS PRE PROFESIONALES
Presentado por:
JAIME PEREZ CONTRERAS
Ayacucho – Perú

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RESUMEN
El presente informe de aplicación profesional, consiste en proponer el diseño de la
Infraestructura de Abastecimiento de Agua potable para la ciudad de Vilcashuamán, es un sistema
de agua de flujo por gravedad, cuya fuente de energía es la acción de la gravedad sobre el agua,
es decir, se usa la energía que brinda el desnivel del terreno para transportar el agua. Todas las
estructuras conformantes del proyecto han sido diseñadas haciendo uso de las ecuaciones Físicas
y Matemáticas ya investigadas de la hidráulica de tuberías y las normas indicadas en el
Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) y textos especializados indicados en las referencias
bibliográficas, asumiéndose para ello parámetros bajo consideraciones prácticas de criterios
ingenieriles y de funcionabilidad de las estructuras.
En el capítulo II (Marco Teórico), se resume los conceptos teóricos y principios
fundamentales, así como las ecuaciones que rigen los sistemas de abastecimiento de agua
potable por gravedad. Se detalla los antecedentes para el desarrollo del presente informe,
mediante la ecuación fundamental de flujo en tuberías como es la ecuación de Bernoulli, la
ecuación de Darcy Weisbach, la ecuación fundamental de diseño de Hazen y Williams, así como
los principios fundamentales que rigen el diseño de tuberías en circuitos cerrados (Método
iterativo de Hardy Cross). También se detallan las consideraciones de diseño tales como:
determinación del período de diseño, población futura, el estudio de la demanda de agua de la
población así como los criterios de diseño recomendados por el RNE tales como: presiones de
servicio, diámetros mínimos de tubería, velocidades de diseño y otros.
En el numeral III (Materiales y Metodología) materiales: se muestra los materiales,
equipos, instrumentos y herramientas necesarios para la elaboración del presente informe.

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Diseño Hidráulico.
Ha consistido en determinar las características geométricas e hidráulicas de la red de
distribución en circuito abierto y en circuito cerrado y válvula reductora de presión.
En el diseño hidráulico de la red de distribución, se ha empleado la ecuación de Hazen y
Williams, ecuación que nos ha permitido determinar las características geométricas e hidráulicas
del flujo en las tuberías. La aplicación de la ecuación de Bernoulli nos ha permitido determinar las
presiones en cada tramo de la tubería (el lugar geométrico de éstos puntos de presión se
denomina Línea de Gradiente Hidráulica). Para el caso del diseño de tuberías en circuito cerrado
se ha aplicado las ecuaciones y principios para tuberías en redes cerradas como es el caso del
método de Hardy -Cross con corrección de Caudales.

21
DEDICATORIA:
A Dios como ser supremo,
a Jesús por ser nuestra inspiración,
y a mis padres por ser guía y ejemplo.

21
INDICE GENERAL
RESUMEN.......................................................................................................................................................2
DEDICATORIA:................................................................................................................................................4
INDICE GENERAL............................................................................................................................................5
CAPITULO I.INTRODUCCIÓN...........................................................................................................................6
CAPITULO II.FUNDAMENTOS TEÓRICOS.......................................................................................................13
CAPITULO III.DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO..................................................................40
CAPITULO IV.MARCO METODOLÓGICO Y CÁLCULOS...................................................................................50
CAPITULO V.ANÁLISIS DE RESULTADOS.......................................................................................................85
CAPITULO VI.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES..................................................................................94
BIBLIOGRAFIA...............................................................................................................................................99
ANEXO 01: Pérdidas en Tuberías................................................................................................................100
ANEXO 02: Estudio de Mecánica de Suelos................................................................................................101
ANEXO 03: Estudio de Análisis de Agua.....................................................................................................102
ANEXO 04: Variaciones Horarias................................................................................................................103
ANEXO 05: Planos......................................................................................................................................104
ANEXO 06: Metrados Finales.....................................................................................................................109
ANEXO 07: Resultados...............................................................................................................................110

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CAPITULO I. INTRODUCCIÓN.
1.1 GENERALIDADES.
Es imprescindible para la comprensión del presente trabajo de Prácticas Pre

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profesionales, tomar en cuenta que la descripción del sistema que se detalla a continuación,
abarca una parte del proyecto del Sistema Integral de Abastecimiento de Agua Potable para los
Sectores Alto Perú y Zonas Aledañas, Ubicados en la ciudad de Vilcashuamán, el cual nace
debido a la deficiencia de abastecimiento de agua potable que presentan estos sectores.
1.1.1 Ubicación Geográfica.
La Provincia de Vilcashuamán se encuentra ubicada en la región Sur Este de la
Ciudad de Huamanga geográficamente se encuentra ubicado en el distrito de
Vilcashuamán, provincia de Vilcashuamán, Departamento y Región de Ayacucho; Latitud
Sur 13°03’ y Longitud Oeste 73°57’08” o coordenadas UTM 8’490, 092 N, 613, 448 E y
una altura promedio 3,490 m.s.n.m. (medido en su plaza principal).
Los límites de esta Localidad son:
 Por el Norte, con los Distritos de Vischongo y Concepción.
 Por el Sur, con los Distritos de Huambo y Sarhua.
 Por el Este, con el Departamento de Apurímac.
 Por el Oeste, con la Provincia de Víctor Fajardo.
Aspectos Cartográficos.
Entre los aspectos cartográficos descritos en la zona estudiada se destacan el
clima, la vegetación, el tipo de suelo, la geología y el relieve.
1.1.2.1 Clima.
Predomina en la región Suni en donde el aire es seco, debido a la altitud y a
los vientos fríos locales como consecuencia de la modificación de los vientos alisios
por la altitud de los cerros. Se observa un cielo azul intenso en el que se puede ver
excepcionalmente algunas estrellas durante el día. En esta región se producen las
heladas, bruscos descensos de temperatura en las noches despejadas que afectan
los cultivos. La temperatura media anual fluctúa entre los 7 y 10° C. Existe aquí
también una gran amplitud térmica, lo que permite tener grandes diferencias de

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temperatura tanto en el noche y en el día, como en el verano y el invierno. Las
nubes que se desarrollan son de tipo cúmulo y de un color blanco muy fuerte. Las
precipitaciones medias llegan a 800 mm anuales.
1.1.2.2 Vegetación.
La vegetación en general es diversa, aunque escasa. Dicha diversidad podría
tener que ver con la existencia en la zona de las regiones naturales yunga, quechua,
suni y puna, lo que permite observar una variedad de altitudes, climas y formas de
vida.
1.1.2.3 Suelos.
Subclase de Tierras de Calidad Agrológica Baja con Limitaciones por Suelo y
Erosión Son tierras consideras de baja calidad agrológica por presentar deficiencias
de orden edáfico y topográfico, que imposibilitan su uso racional para fines
agronómicos o de pasturas, pero que permiten su utilización para la forestación o
reforestación con especies madereras comerciales, adaptables a estas zonas,
siempre y cuando sean manejadas con técnicas silviculturales muy cuidadosas.
La temperatura promedio anual oscila desde 8°C en aquellas zonas más frías
y con caídas pluviales de 2,000 mm. Abarca los pisos de vida Montano bajo y
Montano, entre 2,500 y 3,000 m.s.n.m, con topografía que presenta laderas largas
y de fuerte pendiente, entre 40 y 70 %, propia de del departamento andina.
Edáficamente, presenta suelos generalmente delgados, susceptibles a erosión,
derivados de un conjunto de materiales litológicos, como areniscas, lutitas, calizas y
materiales volcánicos; de textura variada entre media y moderadamente fina, con
reacción desde ligeramente ácida hasta alcalina.
Por la presión demográfica, la mayor extensión de tierras es utilizada para
cultivos agrícolas en limpio o de pastizales, lo que constituye la causa principal del
extenso y generalizado proceso erosivo existente. En muchos casos, el
desnudamiento del suelo llega a niveles extremos dejando al descubierto la roca
viva

21
1.1.2.4 Geología.
El espacio estudiado se ubica en la región centro-sur del territorio peruano
sobre la Cordillera Occidental de los Andes, dentro de la divisoria continental de
aguas, que corresponde además, a una antigua altiplanicie andina, trabajada
longitudinalmente por el río Vischongo.
En la parte media (Pomaccocha-Vischongo) y baja (Tincuc) del valle del río
Vischongo se encuentran vertientes angostas y encañonadas y sus flancos a
menudo presentan terrazas aluviales que denotan la profundización del valle y
depósitos coluviales ubicados en las laderas.
El agua subterránea en estos valles es superficial de tipo hipodérmico, con
volúmenes relativos que dependen de las formaciones geológicas subyacentes.
1.1.2.5 Relieve.
La diversidad de los procesos geológicos y la actuación de los procesos
climáticos han configurado un relieve muy accidentado y complejo, cuyas formas
diversifican en gran medida el paisaje.
1.1.3 Aspectos Socio-Económicos.
Los principales aspectos socio-económicos que presenta la población de los
sectores de estudio son:
1.1.3.1 Actividad Económica.
Es el factor más importante de la actividad agrícola y en el ámbito del
proyecto, es una de las principales actividades económicas de generación del
empleo local. Sin embargo, se observa que la superficie dedicada a la agricultura es
bastante pequeña.
El otro tipo de actividad desarrollada como comercio local es la venta en
bodegas en toda el área y un mercado donde los habitantes se proveen de los
alimentos a consumir.

21
1.1.3.2 Actividad Turística.
Es uno de las actividades más importante de la ciudad de Vilcashuamán
Posee los restos arqueológicos, destacando el templo de Sol y Luna, Ushno o
pirámide ceremonial, entre otro centro está el complejo arqueológico de
Intiwatana, que consta de un palacio, torre y el baño del inca que tiene una piedra
de 17 ángulos.
 El bosque natural de Titankayoq, donde crece las Puyas Raimondi o
Titankas que son las plantas más grandes del mundo puede medir hasta
12 metros.
 Dispone de las zonas agrícolas y microclimas adecuados para la
producción de tuna y cochinilla.
 Una de las provincias con alto potencial y mejores rendimientos de
papa y quinua.
 Cuenta con una pista de aterrizaje.
1.1.4 Aspecto del Desarrollo Urbano.
En los sectores predominan los tipos de viviendas rurales, realizadas por los entes
gubernamentales y privados. La distribución espacial de esta población no posee ningún
tipo de planificación urbanística, puesto que su crecimiento ha sido de manera
desorganizada.
Actualmente existen tres instituciones educativas, también cuenta con un centro
de Salud, un Mercado, Un Terminal Terrestre, una cancha como lugar de esparcimiento y
los comercios que prevalecen son de tipo “bodegas”.
1.1.4.1 Tendencia al Crecimiento.
El crecimiento de esta población está limitado por la topografía de la zona,
pero la adición de personas se debe fundamentalmente al crecimiento de los
grupos familiares que residen en los diferentes sectores o por las llegadas de
nuevos pobladores que se ven atraídos a la población por la cercanía de la ciudad.

21
1.1.5 Aspectos de Salud.
La localidad de Vilcashuamán cuenta con un Centro de Salud. En el distrito existen
programas de asistencia alimentaria como Vaso de Leche, PACFO del Centro de Salud y
Comedor Popular, los cuales contribuyen en la alimentación de la población de bajos
recursos económicos y con problemas de desnutrición. Las enfermedades de origen
hídrico registradas con mayor frecuencia en el centro de Salud son cada vez mayores
debido a la falta cobertura del servicio de agua potable y de educación con respecto al
uso adecuado de los mismos.
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
Existen zonas en nuestro país que carecen de agua potable, debido al incremento
poblacional sin planificación, lo cual ha causado una gran demanda de los recursos, por lo que es
fundamental para el desarrollo del país buscar soluciones a la problemática del servicio de agua
potable y para esto es primordial involucrarse con las necesidades de las comunidades.
Un buen ejemplo de esta problemática se vive en algunos sectores que forman parte de la
provincia de Vilcashuamán, los cuales presentan carencias y mala calidad de agua potable.
La población del sector Alto Perú en la ciudad de Vilcashuamán son afectados por la
escasez de agua potable, debido al déficit de presión causado por tomas ilegales en la tubería
matriz realizada por los habitantes de otros sectores, que lo usan particularmente para el riego
de sus chacras, lo que ha llevado a la población a proveerse del sistema de riego (agua cruda)
para satisfacer sus necesidades.
En el sector conocido como Ccapaccpuquio que comprende la zona céntrica de la ciudad
de Vilcashuamán, Las tuberías de la red existente en los sectores anteriores, se encuentran en
condiciones inadecuadas, unas asociadas a la falta de mantenimiento y otras porque cumplieron
con su vida útil, contribuyendo en parte a la deficiencia del suministro de este vital líquido
(agua).
La escasa y mala calidad del agua afecta negativamente a la salud, desencadenando ciertas
enfermedades dérmicas, gastrointestinales, entre otras; debido a que no se mantienen las
condiciones higiénicas mínimas necesarias para el aseo personal y la preparación de los

21
alimentos.
Esta problemática también perjudica al desarrollo industrial, agrícola y en general a todo el
proceso productivo, debido a que el agua es capaz de multiplicar la riqueza de una región, lo que
explica que la política hidráulica se contemple no como una simple administración técnica, sino
más bien con importantes connotaciones sociales y territoriales.
En éste sentido el propósito de éste proyecto, el cual se fundamenta en el diseño de un
nuevo sistema de abastecimiento y redes de distribución de agua potable, colocándose en el
recorrido de la tubería matriz las tomas pertinentes para abastecer a los sectores en estudio
(redes de distribución); para ello se deberá hacer un estudio de toda la red existente, tomando
en cuenta también el levantamiento topográfico, la fuente de abastecimiento, la población
futura y la demanda de agua; todo esto con la finalidad de garantizar un suministro continuo y
con ello mejorar la calidad de vida de los habitantes de éstos sectores.
1.3 OBJETIVOS.
1.3.1 Objetivo General.
Diseñar un sistema de abastecimiento y red matriz de agua potable de los
sectores Alto Perú, Ccapaccpuquio y Vizcachayocc cada sector con un Reservorio
independiente.
1.3.2 Objetivos Específicos.
 Recopilar información sobre la situación actual del sistema de
abastecimiento de los sectores en estudio.
 Estudiar la población actual y proyección futura.
 Realizar el levantamiento topográfico de la zona en estudio.
 Diseñar hidráulicamente la tubería a instalar en las líneas de aducción y
distribución, utilizando el programa WaterCad.
 Dibujar los planos de las redes diseñadas y sus detalles.

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CAPITULO II. FUNDAMENTOS TEÓRICOS.

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2.1 INTRODUCCIÓN
A partir del siglo XIX el aumento de la población en las zonas urbanas obligó a realizar
grandes obras de conducción y tratamiento de las aguas. Actualmente los acueductos han
evolucionado convirtiéndose en sistemas de abastecimiento de agua complejos, conformados
por diversas estructuras.
Para el estudio y comprensión de un sistema de abastecimiento, es necesario conocer un
conjunto de conceptos, definiciones y términos del Reglamento Nacional de Edificaciones
inherentes a la hidráulica de tuberías, para hacer un análisis objetivo y preciso, orientado a
establecer criterios bien fundados para la evaluación de las condiciones que influyen en el
sistema y su funcionamiento; en la elaboración de propuestas que permitan mejorar dichas
condiciones y por ende el desempeño, permitiendo una mayor eficiencia en el rendimiento del
mismo.
2.2 ANTECEDENTES.
El acceso a los servicios de agua y saneamiento tiene implicancias positivas en el logro de
indicadores favorables de nutrición, salud e, incluso, educación. Por ello, es importante articular
las acciones de este sector con las de otros para lograr un enfoque integral que conduzca a la
solución de los problemas de las poblaciones más pobres del país. Por otro lado, el sector
también cumple un papel importante en la competitividad del país, y tiene como propósito
contribuir al mejoramiento sostenible de la calidad de vida de la población. Desde esta
perspectiva, en el Plan Nacional de Competitividad1
recientemente elaborado se analizaron las
estrategias y actividades principales para la reforma del sector de saneamiento, que forman
parte de las estrategias recomendadas.
En 2004, las coberturas del Perú en agua potable y saneamiento (76 y 57 por ciento
respectivamente) están muy por debajo de las coberturas promedio de los países de América
Latina (89 y 74 por ciento). El nivel de tratamiento de aguas servidas (23 por ciento) está también
lejos de las coberturas de países vecinos como Chile (72 por ciento). La población sin servicio de
agua y saneamiento es de 6,6 y 11 millones de habitantes respectivamente, los que están
asentados en áreas pobres periurbanas, rurales y en localidades medianas y pequeñas. Este
desafío debe ser enfrentado con intervenciones efectivas, para lo que se requiere, además de las
1
http://www.cnc.gob.pe (AGENDA DE COMPETITIVIDAD 2014-2018)

21
inversiones en infraestructura, promover cambios en las condiciones y patrones de higiene de
estas poblaciones. Pero no basta ampliar las coberturas: es necesario, también, mejorar la
sostenibilidad y la calidad de los servicios ofertados. Al respecto, en las áreas urbanas hay una
escasa continuidad del servicio y una falta de mantenimiento de la infraestructura, lo que se
refleja en los altos índices de roturas y atoros en las redes. En las áreas rurales, el problema
principal es la calidad del agua y su pobre sostenibilidad, pero está empezando a ser corregido
con intervenciones enfocadas en responder a la demanda.
2.3 DEFINICIONES BÁSICAS PARA EL DISEÑO.
A continuación se definen los principales conceptos elementales para la mayor
comprensión del diseño.
2.3.1 Fluido.
Sustancia cuyas moléculas presentan gran movilidad y se desplazan libremente
debido a la poca cohesión existente entre ellas: los fluidos (es decir, los líquidos y los
gases) adoptan la forma del recipiente que los contiene2
.
2.3.2 Dotación.
La dotación es la cantidad de agua que consume un poblador por día, la cual
depende de la región o zona donde se encuentre viviendo así la mencionan: Agüero y el
RNE3
., dicen que:
La dotación de agua incide directamente en los costos de la obra, puesto que en
función a ello se dimensionara la represa de almacenamiento; por este motivo su
elección debe realizarse con criterio técnico
2.3.3 Caudal.
En dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido que circula a través de una
sección del ducto (tubería, cañería, oleoducto, río, canal, etc.) por unidad de tiempo.
Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada
en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo másico o masa
2
https://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090503072718AAY2vdJ
3
Agua Potable para poblaciones Rurales – Roger Agüero Pittman

21
que pasa por un área dada en la unidad de tiempo
2.4 PARAMETROS DE CONSUMO DE AGUA.
El consumo de agua es función de una serie de factores inherentes a la propia localidad
que se abastece y varía de una ciudad a otra, así como podrá variar de un sistema de distribución
a otro, en una misma ciudad.
Los principales factores que influyen en el consumo de agua en una localidad pueden ser
resumidos de la siguiente manera:
 Clima.
 Nivel de vida de la población.
 Sistema de provisión y cobranza (servicio medio o no).
 Costumbre de la población.
 Calidad de agua suministrada.
 Costo del agua (tarifa).
 Presión en la red de distribución.
 Consumo comercial.
 Consumo industrial.
 Consumo público.
 Pérdida en el sistema.
 Existencia de red de alcantarillado, entre otros.
Es oportuno hacer énfasis en que la forma de suministro de agua ejerce notable influencia
en el consumo total de una ciudad, pues en las localidades donde el consumo es medido por
medio de hidrómetros, se constata que el mismo es sensiblemente menor en relación a aquellas

21
ciudades donde tal medición no es efectuada.
2.4.1 TIPOS DE CONSUMO.
En el abastecimiento de una localidad, deben ser consideradas varías formas de
consumo de agua, que se pueden clasificar de la siguiente manera:
 Uso Doméstico: Constituido por descarga del escusado, aseo corporal, cocina,
bebida, lavado de ropa, riego de jardines y patios, limpiezas en general,
lavado de automóviles y aire acondicionado, entre otros.
 Uso Comercial: Está compuesto por tiendas, bares, restaurantes, estaciones
de servicios y otros.
 Uso Industrial: Constituido por agua como materia prima, agua consumida en
procesamiento industrial, agua utilizada para congelación, agua necesarias
para las instalaciones sanitarias, comedores, etc.
 Uso Público: Compuesto por limpiezas de vías públicas, riegos de jardines
públicos, fuentes y bebederos, limpieza de la red de alcantarillados sanitarios
y la galería de aguas pluviales, edificios públicos, piscinas públicas y recreo y
otros.
 Usos Especiales: Están constituidos por instalaciones
deportivas, ferrocarriles y autobuses, puertos y aeropuertos, estaciones
terminales de ómnibus.
 Pérdida y Desperdicios: Es pérdidas en el conducto, pérdidas en la
depuración, pérdidas en la red de distribución, pérdidas domiciliares,
desperdicios.
2.5 SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE.
Saneamiento básico es la tecnología de más bajo costo que permite eliminar
higiénicamente las excretas y aguas residuales y tener un medio ambiente limpio y sano tanto en
la vivienda como en las proximidades de los usuarios. El acceso al saneamiento básico

21
comprende seguridad y privacidad en el uso de estos servicios. La cobertura se refiere al
porcentaje de personas que utilizan mejores servicios de saneamiento, a saber: conexión a
alcantarillas públicas; conexión a sistemas sépticos; letrina de sifón; letrina de pozo sencilla;
letrina de pozo con ventilación mejorada4
, además. Contribuir a ampliar la cobertura y mejorar la
calidad y sostenibilidad de los servicios de saneamiento mediante la búsqueda de la eficiencia
económica, empresarial y el cuidado del medio ambiente y la salud de las personas con criterio
de inclusión5
.
Este sistema está constituido por una serie de estructuras presentando características
diferentes, que serán afectadas por coeficientes de diseño distintos en razón de la función que
cumplen dentro del sistema. Por tanto, para su diseño es preciso conocer el comportamiento de
los materiales bajo el punto de vista de su resistencia física a los esfuerzos y daños a que estarán
expuestos, así como desde el punto de vista funcional su aprovechamiento y eficiencia, para
ajustarlos a criterios económicos.
2.6 COMPONENTES DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE.
Los componentes del sistema de abastecimientos de agua están conformados por los
siguientes elementos:
2.6.1 Fuentes de Agua.
Las fuentes de abastecimiento de agua pueden ser: subterráneas: manantiales,
pozos, nacientes; superficiales: lagos, ríos, canales, etc.; y pluviales: aguas de lluvia.
Para la selección de la fuente de abastecimiento deben ser considerados los
requerimientos de la población, la disponibilidad y la calidad de agua durante todo el año,
así como todos los costos involucrados en el sistema, tanto de inversión como de
operación y mantenimiento.
El tipo de fuente de abastecimiento influye directamente en las alternativas
tecnológicas viables. El rendimiento de la fuente de abastecimiento puede condicionar el
nivel de servicio a brindar. La operación y el mantenimiento de la alternativa seleccionada
deben estar de acuerdo a la capacidad de gestión de los beneficiarios del proyecto, a
4
http://www.who.int/water_sanitation_health/mdg1/es/ - OMS
5
Plan Nacional de Saneamiento MVCS

21
costos compatibles con su perfil socio económico.6
2.6.2 Captaciones.
Consiste en una estructura colocada directamente en la fuente, a fin de captar el
gasto deseado y conducirlo a la línea de aducción7
.
Pueden ser superficiales o subterráneas, sean de ríos, lagos, pozos, llevaran obras
de captación adaptadas a las condiciones imperantes de esas masas de aguas. Estas
tomas deben aportar a la aducción un porcentaje mayor al consumo medio diario
durante la vida útil de la obra.
2.6.3 Desarenador.
Es una estructura diseñada para retener la arena que traen las aguas servidas o las
aguas superficiales a fin de evitar que ingresen, al canal de aducción o al proceso de
tratamiento y lo obstaculicen creando serios problemas.
2.6.4 Obras de Aducción o Conducción.
Las aguas captadas deben ser conducidas hasta el sitio de consumos, los cuales
requieren las líneas de aducción, estas poder por gravedad, bombeo o mixta, hechas por
conductos abiertos o cerrados a presión dependiendo de la topografía de la zona, la
aducción comienza en la captación y termina en el reservorio
2.6.5 Tanques o Reservorios de Almacenamiento.
Es el elemento intermedio entre la conducción y la red de distribución; en Un
sistema de abastecimiento de agua potable requerirá de un reservorio cuando el
rendimiento admisible de la fuente sea menor que el gasto máximo horario (Qmh). En
caso que el rendimiento de la fuente sea mayor que el Qmh no se considera el reservorio,
y debe asegurarse que el diámetro de la línea de conducción sea suficiente para conducir
el gasto máximo horario (Qmh), que permita cubrir los requerimientos de consumo de la
población.
6
http://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacg/guialcalde/2sas/2-2sas.htm#2.2_____Fuentes_de_agua_y_métodos_de_aforo
7
Organización Panamericana de la Salud (Especificaciones Técnicas para el Diseño de captaciones)

21
2.6.5.1 Tipos de Estanques.
Los reservorios de almacenamiento pueden ser elevados, apoyados y
enterrados. Los elevados, que generalmente tienen forma esférica, cilíndrica y de
paralelepípedo, son construidos sobre torres, columnas, pilotes, etc ; los apoyados,
que principalmente tienen forma rectangular y circular, son construidos
directamente sobre la superficie del suelo; y los enterrados, de forma rectangular,
son construidos por debajo de la superficie del suelo (cisternas) .
Para capacidades medianas y pequeñas, como es el caso de los proyectos
de abastecimiento de agua potable en poblaciones rurales, resulta tradicional y
económica la construcción de un reservorio apoyado de forma cuadrada
2.6.6 Obras de Distribución.
Los sistemas de distribución transportan el agua desde una fuente de
abastecimiento hasta las personas que la consumen. En esta era de poblaciones en
aumento, mayores demandas de agua y reducción de recursos, estos sistemas son más
cruciales que nunca antes8
.
Para lo cual se requiere un sistema de conductos a presión que tengan la
capacidad necesaria para suministrar cantidades suficientes y dentro de ciertas normas
estipuladas para cada zona en particular, en líneas generales se muestra en la Fig. el
Sistema de Abastecimiento de Agua Potable.
8
https://www.koshland-science-museum.org/water/html/es/Distribution/index.html

21
Figura 01 – Esquema de Sistema de Abastecimiento de Agua Potable
2.7 SISTEMAS CONVENCIONALES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE.
2.7.1 Sistema por Gravedad.
2.7.1.1 Sistemas por Gravedad sin tratamiento (SGST)
En este sistema la fuente está ubicada en una cota superior respecto a la
ubicación de la población, con lo cual se logra que el agua captada se transporte a
través de tuberías, usando solo la fuerza de la gravedad. Las fuentes de
abastecimiento, pueden ser manantiales o galerías filtrantes. Por lo general, el
agua proveniente de estas fuentes es de buena calidad y no requiere tratamiento
complementario, únicamente desinfección. Que es el caso que trataremos en el
presente informe.

21
Figura 02 – Sistema por Gravedad sin Tratamiento
2.7.1.2 Sistemas por Gravedad con tratamiento (SGST)
Cuando las fuentes de abastecimiento de aguas superficiales captadas en
canales, acequias, ríos, entre otros, requieren clarificadas y desinfectadas antes de
su distribución y consumo. Cuando no hay necesidad de bombear el agua, los
sistemas se denominan “por gravedad con tratamiento”
Figura 03 – Sistema por Gravedad con Tratamiento
2.7.2 Sistemas por Bombeo.
2.7.2.1 Sistemas por Bombeo sin Tratamiento.
En este tipo de sistemas la fuente de agua se encuentra en una cota inferior
respecto a la ubicación de la población, por lo que necesariamente se requiere de

21
un equipo de bombeo para elevar el agua hasta una estructura de
almacenamiento. Generalmente la fuente de agua es de origen subterránea.
Figura 04 - Sistemas por Bombeo sin Tratamiento
2.7.2.2 Sistemas por Bombeo con Tratamiento
Los sistemas de bombeo con tratamiento requieren de una planta de
tratamiento para adecuar las características del agua a las normas de calidad de
agua para consumo humano, y un sistema de bombeo para impulsar el agua hacia
una estructura de almacenamiento.
Figura 05 - Sistemas por Bombeo con Tratamiento

21
2.8 ORIGEN DE PÉRDIDAS EN UN SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA
POTABLE
Las pérdidas de agua pueden ocurrir en cualquiera de las unidades de un sistema de
abastecimiento de agua debido a los factores en la línea de conducción, reservorios y en la
distribución siendo encada una de ellas por diferentes motivos como a continuación se detalla:
2.8.1 Perdidas en Conducción.
En la conducción las pérdidas son causadas por:
 Tuberías y demás componentes de mala calidad.
 Choques, golpes de ariete y altas presiones.
 Asentamiento imperfecto de la tubería y demás piezas.
 Fallas en la concepción del proyecto.
 Mantenimiento insuficiente de la línea de conducción.
2.8.2 Reservorios.
En los reservorios pueden ocurrir perdidas elevadas debido al desbordamiento
cuando no existe un sistema de comunicación eficiente entre el reservorio y la línea de
conducción. Y se debe tener en cuenta las siguientes atenciones:
 Rajaduras y/o permeabilidad de las paredes del reservorio.
 Desbordamiento debido a operación deficiente.
2.8.3 Red de Distribución.
Las pérdidas ocurridas en el sistema de distribución son:
 Catastro técnico deficiente.
 Patrones de ramales (accesorios en nudos) deficientes.
 Falta de concientización de la población.

21
2.8.4 Instalaciones Domiciliarias.
Las fugas ocurren normalmente debido a:
 Defectos en las válvulas, registros, caños, conexiones y tuberías.
 Deficiencias en los tanques, (rajaduras y permeabilidad de las paredes).
 Inexistencia de boya, especificaciones de los materiales incorrectos.
Para que se obtenga un éxito efectivo en la reducción de las perdidas, es necesario
comprometer, en las acciones a ser ejecutadas, a prácticamente todos los órganos que
componen una Junta de administradores de Servicio y Saneamiento (JASS).
Los procedimientos deberán estar contenidos en un plan global, elaborado con la
participación de todas las unidades que componen la junta de administradores de Servicio y
Saneamiento, las cuales deberán desarrollar acciones armónicas, sincronizadas, de manera que
se obtengan los mejores resultados posibles.
2.9 CRITERIOS BÁSICOS PARA EL DISEÑO Y EVALUACIÓN DE SISTEMAS DE
DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE.
Existen ciertos parámetros, condiciones y normas a seguir para lograr sistemas eficientes y
cuyas implicaciones económicas sean las más factibles, tanto para quienes proveerán del servicio
a las poblaciones, como a los mismos pobladores en la percepción y el aprovechamiento del
servicio.
2.9.1 Período de Diseño.
Se realiza el diseño del sistema previendo las necesidades de la comunidad en un
plazo de 20 años que es el periodo de diseño planteado para este proyecto. Se
consideran ciertos factores determinantes para el periodo de diseño. Para determinar el
periodo de diseño se consideran factores como: Durabilidad o vida útil de las
instalaciones, factibilidad de construcción y posibilidades de ampliación o sustitución,
tendencias de crecimiento de la población y posibilidades de financiamiento. Tomando
en consideración los factores señalados se debe establecer para cada caso el periodo de
diseño aconsejable. A continuación, se indican algunos rangos de valores asignados para

21
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 a 20 años (tubería principal 20 años, Secundaria 10 años).
Para todos los componentes, las normas generales para proyectos de
abastecimiento de agua potable en el medio rural del Ministerio de Salud recomiendan
un periodo de diseño de 20 años. 9
2.9.2 Población de Diseño.
Debido a factores imprevisibles, una población no puede ser extrapolada con
seguridad a más de 20 años, pues durante periodos más largos, podrían ocurrir
fenómenos de crecimiento que distorsionen en alto grado la magnitud del proyecto que
se vaya a adoptar.
Existen varias metodologías para la proyección de población entre las cuales se
describirán las principales.
2.9.2.1 Método Analítico.
Presuponen que el cálculo de la población para una región dada es ajustable
a una curva matemática. Es evidente que este ajuste dependerá de las
características de los valores de población censada, así como de los intervalos de
tiempo en que estos se han medido. Dentro de los métodos analíticos tenemos el
aritmético, geométrico, de la curva normal, logística, de la ecuación de segundo
grado, el exponencial, de los incrementos y de los mínimos cuadrado
9
Centro Peruano de Estudios Sociales http://www.cepes.org.pe/portal/

21
2.9.2.2 Método Comparativo.
Son aquellos que mediante procedimientos gráficos estiman valores de
población, ya sea en función de datos censales anteriores de la región o
considerando los datos de poblaciones de crecimiento similar a la que se está
estudiando.
2.9.2.3 Método Racional.
En este caso para determinar la población, se realiza un estudio
socioeconómico del lugar considerando el crecimiento vegetativo que es función
de los nacimientos, defunciones, inmigraciones, emigraciones y población flotante.
El método más utilizado para el cálculo de la población futura en las zonas
rurales es el analítico y con más frecuencia el de crecimiento aritmético. Este
método se utiliza para el cálculo de poblaciones bajo la consideración de que estas
van cambiando en la forma de una progresión aritmética y que se encuentran cerca
del límite de saturación.
2.9.3 VARIACIONES PERIÓDICAS DE LOS CONSUMOS.
Para suministrar eficientemente agua a la comunidad, es necesario que cada una
de las partes que constituyen el sistema satisfaga las necesidades reales de la población;
diseñando cada estructura de tal forma que las cifras de consumo y variaciones de las
mismas, no desarticulen todo el sistema, sino que permitan un servicio de agua eficiente
y continuo.
La variación del consumo está influenciada por diversos factores tales como: tipo
de actividad, hábitos de la población, condiciones de clima, etc.

21
Gráfico 01 – Variación de Consumo
2.9.3.1 Gasto Medio Diario (Qm).
Es el resultado de una estimación del consumo per cápita para la población
futura del periodo de diseño, expresada en litros por segundo (l/s) y se determina
mediante la siguiente relación:
2.9.3.2 Gasto Máximo Diario (QMD).
El consumo máximo diario se define como el día de máximo consumo de
una serie de registros observados durante los 365 días del año; mientras que el
consumo máximo horario, se define como la hora de máximo consumo del día de
máximo consumo.
2.9.3.3 Gasto Máximo Horario (QMH).
En el caso del consumo máximo horario (Qmh) se considerara como el
100% del promedio diario (Qm). Para poblaciones concentradas o cercanas a
poblaciones urbanas se recomienda tomar valores no superiores al 150%.

21
Los coeficientes recomendados y más utilizados son del 130% para el
consumo máximo diario (Qmd) y del 150%, para el consumo máximo horario
(Qmh).
Consumo máximo diario (Qmd) = 1.3 Qm (l/s).
Consumo máximo horario (Qrnh) = 1 .5 Qm (l/s).
2.9.3.4 Gasto de Incendio.
Según el Reglamento Nacional de Edificaciones la demanda para
poblaciones menores de 10,000 habitantes no se considera obligatoria la demanda
contra incendio
2.9.4 Selección de Tuberías.
Cuando se conduce agua a presión es necesario usar conductos cerrados que
soporten las presiones internas que se producen. La sección más conveniente para
resistir esas presiones, además de presentar las mejores características hidráulicas es la
de forma circular; Estas tuberías pueden ser construidas de diversos materiales,
dependiendo de las presiones internas y externas a que puedan estar sometidas; de los
costos y de las características físicas y químicas del suelo con el que estarán en contacto.
Para la selección se debe considerar una tubería que resista la presión más
elevada que pueda producirse, ya que la presión máxima no ocurre bajo condiciones de
operación, sino cuando se presenta la presión estática, al cerrar la válvula de control en la
tubería. En el siguiente cuadro10
se presenta las clases comerciales de tubería de PVC con
sus respectivas cargas de presión.
CLASE
PRESION MAXIMA
DE PRUEBA (m)
PRESION MAXIMA
DE TRABAJO (m)
5 50 35
7.5 75 50
10 105 70
15 150 100
Fuente: Roger Aguero Pittman
Clase de TuberíasPVC y MáximaPresión de Trabajo
CUADRO 01
10
Agua Potable para poblaciones Rurales – Roger Agüero Pittman

21
Cuando la presiones sean mayores a las que soporta la tubería PVC, cuando la
naturaleza del terreno haga antieconómica la excavación y donde sea necesaria la
construcción de acueductos, se recomienda utilizar tubería de fierro galvanizado.
2.9.5 Pérdidas de Carga en Tuberías.
La pérdida de carga representa la cantidad de energía usada cuando el agua se
mueve desde un punto a otro a través de una tubería; o más simplemente, la pérdida de
carga representa un descrecimiento en la presión y siempre está referida en términos
de metros de presión. Existen básicamente dos tipos de pérdida de cargas: Pérdidas por
fricción y Pérdidas menores.
2.9.5.1 Pérdidas por Fricción.
Resultan del movimiento del agua por el interior de una tubería. Entre las
fórmulas para determinar las pérdidas de energía en tubos bajo presión, la pérdida
de carga que tiene lugar en una conducción representa la pérdida de energía de un
flujo hidráulico a lo largo de la misma por efecto del rozamiento. Para el cálculo se
utiliza la ecuación de Hazen-Williams:
hf = 10,674 * [Q1,852
/(C1,852
* D4,871
)] * L
Donde:
hf = Pérdida de carga (m).
Q = Caudal de Diseño (m3/s).
L = Longitud de la tubería (m).
C = Coeficiente de Fricción (Tabla 2.5).
D= Diámetro de la tubería (m).

21
CUADRO 02
La pérdida de carga es la suma de las pérdidas por fricción más las pérdidas por
accesorios, aunque por lo general las pérdidas por accesorios se desprecian.
Las pérdidas de carga por tramo calculado deben ser menores o iguales a la carga
disponible.
2.9.5.2 Pérdidas Menores.
Tienen su origen en los cambios de dirección de la corriente, en las
contracciones, ensanchamientos, codos, diafragma, válvulas, entre otros; en
general todos los accesorios de tuberías. Estos elementos producen una
perturbación de la corriente que origina remolinos y desprendimientos, que
intensifican las pérdidas. La expresión generalizada de esta pérdida es:
Donde:
hL = Pérdida de energía, en m.

21
K = Coeficiente sin dimensiones que depende del tipo de pérdida que se
trate, del número de Reynolds y de la rugosidad del tubo. En el Anexo 1, se
aprecian estos valores.
V2/2g = La carga de velocidad, aguas abajo, de la zona de alteración del
flujo en m.
2.9.6 Diámetros de las Tuberías.
Para determinar los diámetros se consideran diferentes soluciones y se estudian
diversas alternativas desde el punto de vista económico, considerando el máximo
desnivel en toda la longitud del tramo, el diámetro seleccionado deberá tener la
capacidad de conducir el gasto de diseño con velocidades comprendidas entre 0.6 y 3.0
m/s. el RNC, recomienda que para los sistemas de agua potable se utilice diámetros
mínimos, el cuadro siguiente presenta los diámetros mínimos, y diámetros comerciales
de tuberías. NTP-ISO442211
Diametro Minimo Sistema Normas
3/4" Linea de Conducción *
3/4" Rural (Sist.Abierto) *
2" Urbano(Sist.Cerrado) **
* M INSA-DIGESA
* * RNC
D iá m e tro s M í nim o s de T ube rí a e n e l S is te m a de A gua P o ta ble
CUADRO 03
11
Tuberías Nicoll http://www.nicoll.com.pe/

21
Diámetro ITINTEC
(pulg)
NTP-ISO4422
(mm)
0.38 16
0.50 20
0.75 25
1.00 32
1.25 40
1.50 50
2.00 63
2.50 75
3.00 90
4.00 100
5.00 140
6.00 160
8.00 200
10.00 250
12.00 315
14.00 355
16.00 400
Diámetros yEquivalencias Comerciales
CUADRO 04
2.9.7 Profundidades de Zanjas para Tuberías.
En general, las profundidades mínimas y anchos de zanjas recomendados, a que
deben de instalarse las tuberías y llaves de paso, medidas desde la rasante definitiva del
pavimento de la calle al eje de tubería serán las especificadas en el siguiente cuadro
s/entib c/entib s/entib c/entib s/entib c/entib
100 0.50 0.60 0.65 0.75 0.75 0.95
150 0.60 0.70 0.70 0.80 0.80 1.00
200 0.65 0.75 0.75 0.85 0.85 1.05
250 0.70 0.80 0.80 0.90 0.90 1.10
300 0.80 0.90 0.90 1.00 1.00 1.20
400 0.90 1.00 1.00 1.10 1.10 1.30
450 0.95 1.05 1.05 1.15 1.15 1.35
500 1.00 1.10 1.10 1.20 1.20 1.40
550 1.10 1.20 1.20 1.30 1.30 1.50
600 1.15 1.25 1.25 1.40 1.35 1.60
DIAMETRO
(mm)
CUADRO 05 - Profundidad y ancho de zanjapara Tuberías
Anchos de Zanja(m)
de 0 a 2 m de 2 a 4 m de 4 a 5 m
Profundidad de Excavación
2.10REDES DE DISTRIBUCIÓN.
Es el conjunto de tuberías y accesorios destinados a conducir las aguas a todos y cada una

21
de los usuarios a través de las calles.
2.10.1 Clasificación de Redes de Distribución.
Las redes de distribución se pueden clasificar, de acuerdo a distintos autores
según la energía disponible y según su estructura.
2.10.1.1 Según la energía disponible:
Los sistemas de distribución se clasifican, atendiendo a la energía disponible
para el transporte del agua en:
 Por Gravedad: cuando la fuente de abastecimiento está a una
elevación tal que suministra el agua bajo la acción de la misma
gravedad
 Por Bombeo con Almacenamiento: En este sistema, la presión
necesaria que debe suministrarse al líquido se obtiene mediante el
uso de bombas y motores. El exceso de agua bombeada durante las
horas de bajo consumo es almacenado para suplirla en las horas de
máximo consumo.
 Por Bombeo sin Almacenamiento: En este caso, las bombas
impulsan el agua directamente en las tuberías de distribución. Este
sistema obliga a tener unidades de reserva que funcionen en el caso
de desperfecto de las unidades en servicio.
2.10.1.2 Según su Estructura:
 Red de Distribución Abierta: Este tipo de red de distribución se
caracteriza por contar con una tubería Principal de distribución (la
de mayor diámetro) desde la cual parten ramales que terminarán en
puntos ciegos, es decir sin interconexiones con otras tuberías en la
misma Red de Distribución de Agua Potable.

21
Figura 06 – Esquema de Red de Distribución Abierta
 Red de Distribución Cerrada: en este tipo de red, se logra la
conformación de mallas o circuitos a través de la interconexión entre
los ramales de la Red de Distribución de Agua Potable.
Figura 07 – Esquema de Red de Distribución Cerrada

21
2.10.2 Elementos Complementarios.
2.10.2.1 Válvulas.
Las válvulas son accesorios que sirven de reducción de presiones y
evacuaciones de sedimentos. Para el transporte y distribución del agua se requiere
utilizar diferentes accesorios, los mismos que tienen diferentes funciones, se
seleccionan de acuerdo al requerimiento que presenta el abastecimiento de agua.
Dentro de los más comunes encontramos los siguientes:
2.10.2.1.1 Válvula de Aire
Son colocados en los puntos más elevados del tendido de la
tubería, donde se presenta presiones negativas sobre el perfil de la línea
de Gradiente hidráulica en la línea de Conducción.
2.10.2.1.2 Válvula de Purga.
Son accesorios que se abre para permitir la evacuación de
sedimentos y en los momentos en que se efectúa la desinfección y
mantenimiento del sistema, generalmente son instalados en los puntos
más bajos de las líneas de conducción y en los puntos finales de la red de
distribución.
2.10.2.1.3 Válvula de Paso.
Para obstruir en un momento dado el paso del agua de un
punto a otro de la tubería. Entre las más usadas para distribuciones se
tienen las de doble disco.
2.10.2.1.4 Válvulas Reductoras de Presión.
Que producen en su interior una carga de pérdida
constante, cualquiera que sea la presión de entrada y el gasto, estas
pueden ser instaladas sin mayor conveniente en líneas de aducción ya
que no hay requerimientos de mantener presiones limitadas por razones
de servicio, como lo sería en tuberías de distribución.

21
2.10.2.1.5 Válvulas Reguladoras de Presión.
Se usan para mantener una presión constante en la
descarga, aunque en la entrada varía el flujo o la presión. Estas válvulas
son más útiles en las redes de distribución que en la línea de aducción
2.10.2.1.6 Cámara Rompe Presión
Cumplen la función de romper la presión, la presión se inicia
de cero para así evitar elevadas presiones que rompan las tuberías.
2.11DISEÑO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN.
La red de distribución está considerada por todo el sistema de tuberías desde el tanque de
distribución hasta aquellas líneas de las cuales parten la toma o conexiones domiciliarias.
Las presiones en la red deben satisfacer ciertas condiciones mínimas y máximas para las
diferentes situaciones de análisis que puedan ocurrir; esto obliga en muchos casos (ciudades con
topografía muy irregular) al uso de válvulas reductoras de presión, a fin de mantener estas
presiones dentro de los valores máximos tolerables en la red de distribución.
2.11.1 Velocidades en las Tuberías de la Red de Distribución.
Según el Reglamento Nacional de Edificaciones:
La velocidad mínima no debe producir depósitos ni erosiones, en ningún caso será
menor de 0.60 m/s.
La velocidad máxima admisible será:
En los tubos de concreto = 3 m/s
En tubos de asbesto-cemento, acero y PVC = 5 m/s, Para otros materiales deberá
justificarse la velocidad máxima admisible.
2.11.2 Consideraciones Complementarias de Orden Práctico para el Diseño de las
Redes de Distribución.
El periodo de diseño es la vida útil probable de la infraestructura de
abastecimiento de agua potable, durante ese periodo permanecerá en estado eficiente

21
de capacidad de servicio, al respecto Agüero12
, sostiene que “el periodo de diseño puede
definirse como el tiempo en el cual el sistema será 100% eficiente, ya sea por capacidad
en la conducción del gasto deseado o por la existencia física de las instalaciones”.
Para el Ministerio de Salud y la Dirección General de Salud Ambiental el periodo
económico de los componentes de un sistema de abastecimiento depende de:
 Vida útil de las estructuras de concreto
 Facilidad o dificultad para hacer ampliaciones de la infraestructura.
 Crecimiento o decrecimiento de la población.
 Capacidad económica para la ejecución de las obras.
Ambas entidades recomiendan el periodo de diseño: 20 años.
2.11.3 Presiones y Diámetros Normalizados.
La presión estática no será mayor de 50 m en cualquier punto de la red. En
condiciones de demanda máxima horaria, la presión dinámica no será menor de 10 m. En
caso de abastecimiento de agua por piletas, la presión mínima será 3,50 m a la salida de
la pileta.
El diámetro mínimo de las tuberías principales será de 75 mm para uso de
vivienda y de 150 mm de diámetro para uso industrial.13
En casos excepcionales, debidamente fundamentados, podrá aceptarse tramos de
tuberías de 50 mm de diámetro, con una longitud máxima de 100 m si son alimentados
por un solo extremo ó de 200 m si son alimentados por los dos extremos, siempre que la
tubería de alimentación sea de diámetro mayor y dichos tramos se localicen en los límites
inferiores de las zonas de presión.
El valor mínimo del diámetro efectivo en un ramal distribuidor de agua será el
determinado por el cálculo hidráulico. Cuando la fuente de abastecimiento es agua
12 “Agua Potable para Poblaciones Rurales: Sistema de Abastecimiento por Gravedad sin Tratamiento”
13
RNE

21
subterránea, se adoptará como diámetro nominal mínimo de 38 mm o su equivalente.
En los casos de abastecimiento por piletas el diámetro mínimo será de 25 mm.
2.12SOFTWARE WATERCAD VERSION
Es un Software fácil de manejar que forma parte de una amplia gama de programas que la
casa Haestad Methods de los Estados Unidos, ha desarrollado para el Ingeniero.
Este programa se basa en simulaciones hidráulicas que sirve como herramienta tanto para
el análisis como en el diseño de sistema de distribución de agua potable. Dentro de las
capacidades de análisis del programa se encuentran: las simulaciones hidráulicas que se pueden
utilizar en estado estable, es decir, bajo condiciones de flujo uniformes permanentes o bajo la
figura de periodos de tiempo extendido. Se pueden hacer estudios de sustancias conservativas y
no conservativas, determina los tiempos de retención y las edades del agua en cada uno de los
puntos de la red de distribución. También este programa permite modelar varios de los
componentes hidráulicos típicos de las redes de distribución, tales como: válvulas reguladoras,
estaciones de bombeo, y controles automatizados sensibles a la presión o al caudal. Así mismo
es posible manejar y simular diferentes escenarios a fin de evaluar el comportamiento del
sistema de distribución que se esté diseñando frente a demandas diferentes a las escogidas
inicialmente, a calidades de agua y a condiciones de emergencia, tales como: incendios y
racionamientos, los cuales implican condiciones de operación muy variables. Permite calcular las
pérdidas por fricción mediante las dos principales metodologías de hidráulica de tuberías: Hazen-
Williams y Darcy- Weisbach en conjunto con la ecuación de Colebrook-White; además el
WaterCAD permite el empleo de la ecuación de Manning.

21
CAPITULO III. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO.

21
3.1 GENERALIDADES.
El sistema en estudio es el que abastece al centro urbano de la ciudad de Vilcashuamán
que es la capital de la Provincia de Vilcashuamán. Esta área comprende a gran parte del distrito.
El área servida incluye el sector del barrio Alto Perú, que es una zona que no es abastecida con el
servicio de agua potable. El sistema de abastecimiento de Agua Potable de la Provincia de
Vilcashuamán se abastece mediante la captación de tres captaciones. A continuación se
describirá el funcionamiento del sistema de abastecimiento actual de los sectores en estudios,
los cuales fueron obtenidos en la fase previa al trabajo de investigación y los que surgieron a lo
largo de los trabajos de campo realizados.
Actualmente los programas informáticos constituyen una herramienta de mucha
importancia para planear, diseñar y operacionalizar actividades que requieren precisión en sus
cálculos, en tiempos relativamente cortos.
El presente trabajo incluye el planeamiento y cálculo de los diferentes indicadores
considerados para el diseño del abastecimiento de agua potable, por tanto considera el diseño

21
arquitectónico, hidráulico, y tendido de las redes de distribución para el abastecimiento de agua
potable, se incluye las normas establecidas para cada caso, a fín de optimizar su funcionamiento.
3.2 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA EXISTENTE.
El sistema de Abastecimiento de Agua en la ciudad de Vilcashuamán consta de tres
captaciones, de las cuales una de ellas se encuentra a la actualidad completamente inservible ya
que la captación es nula; esta, es la que abastece a el Barrio de Alto Perú, mientras que la
captación de Vizcachayocc abastece deficientemente al barrio de Huaychahuaccana, y la
captación de Ccataccpuquio que abastece a la zona central de la ciudad de Vilcashuamán,
mediante un sistema de gravedad, con suministro a partir de tres fuentes, que a su vez
abastecen a tres tanques y a varias zonas de presión. La totalidad de la población abastecida se
ubica en la ciudad de Vilcashuamán; sin embargo, el sistema no cubre a toda el área de este
distrito.
Las tuberías del sistema de distribución son de diámetro, desde 150 mm hasta 50 mm, en
su mayoría de PVC y datan de 20 o más años. De acuerdo con la información verbal suministrada
por la municipalidad, a la fecha, se ha verificado déficit de agua en varios sectores de la ciudad
de Vilcashuamán, siendo de vital importancia la ejecución del proyecto. Para tal efecto se ha
previsto dotar de una propuesta técnicamente viable de diseño de la infraestructura que permita
el abastecimiento del servicio de agua potable en la ciudad de Vilcashuamán.
La importancia del estudio radica en contar con los diseños de los elementos de la
infraestructura requerida para poner en funcionamiento el sistema óptimo de abastecimiento
del servicio de agua potable en la ciudad de Vilcashuamán.
En la figura 08,09 y 10 se presenta un esquema del sistema, que en el informe se presenta,
cuyos componentes, estado y proyección del nuevo sistema de abastecimiento de agua, se
describen seguidamente.

21
Figura 08

21
Figura 09

21
AREA ACTUAL
AREA AMPLIACION
Figura 10

21
SECTOR 02 - VIZCACHAYOCC
SECTOR 01 - HUAYLLANCUCHO
SECTOR 03 - CCAPACCPUQUIO

21
3.2.1 Fuente de Abastecimiento.
Una de las limitaciones más serias del estudio, es la ausencia de información
respecto a los caudales de las fuentes, ya que no existe macro medición ni tampoco un
programa de aforos sistemático. Los datos que se muestran en el cuadro, son mediciones
efectuadas en la temporada de enero a julio del 2015 y reportes facilitados por la
municipalidad provincial de Vilcashuamán.
NORTE ESTE ELEVACION (m)
Huayllancucho 8,494,845.91 617,607.90 3,882.51 7.65
Vizcachayocc 8,489,182.04 615,301.57 3,667.82 4.32
Ccataccpuquio 8,488,120.93 614,433.73 3,652.90 7.25
CUADRO06 - Caudal de Aforosen Captaciones
FUENTE
COORDENADAS CAUDAL
(L/s)
3.2.2 Línea de Aducción
Las obras de Aducción para los reservorios proyectados Alto Perú,
Huaychauhuaccana y Vilcashuamán, comprenden los siguientes tramos de tubería, los
cuales se detallan a continuación:
Descripción LONG(m)
Línea de Aducción R-20 (Alto Perú) 52.40
Línea de Aducción R-30 (Huayhauhuaccana) 163.96
Línea de Aducción R-290 (Vilcashuamán) 137.05
CUADRO 07 - Lineas de Aducción
3.2.3 Sistema de Potabilización.
Actualmente la localidad de Vilcashuamán cuenta con un sistema de gravedad sin
tratamiento, que no cubre las necesidades totales de agua de la población debido a que
el sistema actual carece de mantenimiento y operación adecuada del sistema, con
pérdidas de agua, por deterioro de las tuberías y accesorios en la captación y reservorio.
Con el Proyecto del Sistema de Agua Potable de Vilcashuamán, se estará
mejorando la calidad de vida de los pobladores y se disminuirá la contaminación
ambiental, así como la disminución de las enfermedades de piel y diarreicas.

21
3.2.4 Almacenamiento.
El reservorio principal se encuentra en buenas condiciones, está ubicado a una
altitud de 3,568 msnm. La Caseta de válvulas se encuentra bien conservada requiere
pintura, es de 3m x 2.30m x 2.4 m (h). El reservorio principal tiene 5m de altura con un
diámetro de 9.50m con una capacidad total de 290m3 de volumen de almacenamiento
considerando 20cm de losa superior y 30 cm de bordo libre.
El reservorio que almacena las aguas del manante Choccebamba, tiene 23 años de
antigüedad, está ubicado a una altitud de 3,582 msnm, requiere ser reemplazado, se
encuentra totalmente deteriorado con filtraciones y fisuras en los muros, está enterrado.
El reservorio se tiene que reemplazar. Abastece la zona alta, específicamente al barrio de
Alto Perú. El funcionamiento de este reservorio puede ser vital para abastecer
adecuadamente a las zonas altas de Vilcashuamán. Sus medidas son de 2 m de altura con
lados de 4.5 m y 6.5 m de 36 m3 de capacidad.
El manante de Viscachayocc, abastece al reservorio del instituto Tecnológico
Agropecuario (Huaychauhuaccana), algunas viviendas aledañas y su objetivo principal es
el abastecimiento del reservorio del Caserío de Viscachayocc. Es necesario el uso de estas
aguas para mejorar el servicio en algunas zonas altas de Vilcashuamán. Las dimensiones
del reservorio de Huaychauhuaccana son 3m x 3m x 2m de altura, el reservorio de
Viscachayocc mide exteriormente 2.8 x 2.8 x 2.5 m de altura, ambos con capacidades de
15 m3.
3.2.5 Tubería de Aducción.
Red de Aducción Vilcashuamán, comprende el recorrido desde el Reservorio
existente de 290 m3 hasta la red de distribución secundaria hacia la población, con
tubería PVC UF, DN 6” (160 mm), clase 7.5, según se indica en la tabla.
Red de Aducción Huaychauhuaccana, comprende el recorrido desde el Reservorio
proyectado de 30 m3 hasta la red de distribución secundaria hacia la población, con
tubería PVC UF, DN 2” (63 mm), clase 7.5, según se indica a continuación:
Red de Aducción Alto Perú, comprende el recorrido desde el Reservorio

21
proyectado de 20.00 m3, hasta la red de distribución secundaria hacia la población, con
tuberías de PVC UF DN 2” (63 mm) clase 7.5, según se indica (ver Cuadro 07)
Descripción LONG(m)
Línea de Aducción R-20 (Alto Perú) 272.67
Línea de Aducción R-30 (Huayhauhuaccana) 158.50
Línea de Aducción R-290 (Vilcashuamán) 136.91
CUADRO 07 - Lineas de Aducción
3.2.6 Tuberías Matrices y Red de Distribución de los Sectores.
La red de distribución se encuentra en mal estado de funcionamiento.
Aproximadamente se han ubicado 31 válvulas, 01 de ø 6”, 16 de ø 2”, 14 de ø 3” y todas
no funcionan. Es necesario su reemplazo. No se registran fugas aparentes en tramos de la
red de distribución. No existen grifos contra incendio, ni micro medidores, No existen
cámaras rompe presión. Las Conexiones Domiciliarias deficientemente instaladas. No
existe un control en el uso del agua por lo que es desperdiciada, se ha observado caños
abiertos sin uso aparente, y otros lo usan para el riego de huertas y jardines. Las
instalaciones tienen caja en todas las casas. Las conexiones domiciliarias se encuentran
en mal estado.

21
CAPITULO IV. MARCO METODOLÓGICO Y CÁLCULOS.

21
4.1 GENERALIDADES.
En este capítulo se describirá cada uno de los procedimientos a realizar en el proyecto. La
información requerida en el presente Informe va a ser adquirida mediante levantamiento de
datos en la Ciudad de Vilcashuamán, el cual se lleva a cabo con equipo proporcionado por la
Empresa Wari Consultores E.I.R.L. y equipo adicional de cuenta propia. Los estudios se llevaron a
cabo acudiendo al lugar donde se realizara el proyecto para la obtención de los datos.
4.2 ESTUDIOS PRELIMINARES.
Para la ejecución del diseño de abastecimiento fueron indispensables los siguientes
cálculos:
4.2.1 Periodo de Diseño.
Según DIGESA, el periodo de diseño que debe considerarse de acuerdo al tipo de
sistema a implementarse es:
SISTEMA PERIODO(años)
Gravedad 20
Bombeo 10
Tratamiento 10
Fuente: DIGESA
CUADRO 08 - Periodo de Diseño
En todos los casos la red de tuberías debe diseñarse para 20 años.
4.2.2 Estimación de la Población Futura.
Uno de los factores más importantes y monumentales en un proyecto
desabastecimiento de agua viene a ser el número de personas beneficiadas con éste, es
decir la población, la cual se determina estadísticamente proyectada hacia el
futuro(población futura) así como también la clasificación de su nivel socio económico
dividido en tres tipos : Popular, Media y Residencial. Igualmente se debe distinguir si son
zonas comerciales o industriales, sobre todo, al final del periodo económico de la obra. La
población actual se determina en base a los datos proporcionados por el Instituto
Nacional de Estadísticas e Informática (INEI)14
, tomando en cuenta los últimos tres censos
14
http://censos.inei.gob.pe/censos1993/redatam/#

21
disponibles para el proyecto hasta el año de realización de los estudios y proyectos.
En el cálculo de la población de proyecto o futura intervienen diversos factores
como son:
 Crecimiento histórico
 Variación de las tasas de crecimiento
 Características migratorias
Censos Nacionales 2007: X I de Población y VI de Vivienda
AREA # 0511
Categorías Casos % Acumulado %
Urbano 2,927 35.27% 35.27%
Rural 5,373 64.73% 100.00%
Total 8,300 100.00%
Censos Nacionales 1993: IX de Población y IV de Vivienda
AREA # 0511
Area Urbana 2,053 28.03% 28.0%
Area Rural 5,270 71.97% 100.0%
Total 7,323 100.00%
Censos Nacionales 2005: X de Población y V de Vivienda
AREA # 0511
Area Urbana 2,715 32.30% 32.30%
Area Rural 5,691 67.70% 100.00%
Total 8,406 100.00%
Fuente: INEI http://ineidw.inei.gob.pe/ineidw/#
Dpto. Ayacucho Prov. Vilcas Huaman
CUADRO 09 - Censos Nacionales
La tasa de crecimiento inter censal:
CUADRO 10
Año Censal 1,993 2,007 Tc
2,053 2,927 2.57% 2.56576234
Fuente : INEI - Censos Nacionales 1993: IX Censo de Población y IV de Vivienda
Fuente : INEI - Censos Nacionales 2007: XI de Población y VI de Vivienda
Determinación de la Tasa de Crecimiento

21
4.2.2.1 Método Empleado Para la Estimación de la Población Futura.
En la estimación de la población futura de servicio, se utilizan diferentes
métodos para su cálculo, Saldarriaga15
presenta tres métodos el: método analítico,
método comparativo y el método racional, de las cuales, el que se emplea con
mayor frecuencia es el método aritmético, porque en él se toma en cuenta la
población censada y los intervalos de tiempo en que estos han sido medidos:
4.2.2.1.1 El Método Aritmético
P F = PA*(1+R*T)
DÓNDE:
PF : POBLACIÓN FUTURA.
PA : POBLACIÓN ACTUAL.
R : COEFICIENTE O TASA DE CRECIMIENTO ANUAL.
T : PERÍODO DE DISEÑO ELEGIDO EN AÑOS.
Según los análisis de crecimiento de población realizados anteriormente,
podemos notar que el método aritmético nos da una buena aproximación debido a
que considera un crecimiento lineal con tendencia a la estabilización de la tasa de
crecimiento. Mientras que, con los métodos de crecimiento geométrico e interés
compuesto, se obtienen valores bastantes conservadores, dado que se asume un
crecimiento rápido en los próximos años.
En consecuencia, teniendo en cuenta los factores que podrían afectar el
valor de la población futura, elegimos el método geométrico que arroja una
población de diseño igual a 5,950, para el año 2035
Año Tc Población
2,015 3,585
2,035 5,950
2.57%
CUADRO 11
15
Juan G. Saldarriaga V. – Hidráulica de Tuberías: Abastecimiento de Agua, Redes y Riegos

21
100
AguaPotable Domic. con Letrinas 50
AguaPotable con Piletas 30
Fuente: Fondo Perú Alemanía
POBLACION CLIMA
Frio Cálido
Rural 100 100
2,000 - 10,000 120 150
10,000 - 50,000 150 200
50000 200 250
Fuente: OM S
CUADRO 14 -Dotaciones FPA
DOTACION
(Lt/hab/dia)
TIPO DEPROYECTO
AguaPotable Domic. Con Alcantarillado
CUADRO15 - Dotaciones OMS
4.2.3 Estimación de la Dotación.
Según, Agüero16
, los principales factores que afectan el consumo de agua son: el
tipo de comunidad, factores económicos y sociales, factores climáticos y tamaño de la
comunidad.
Los factores económicos y sociales de una población pueden evidenciarse a
través del tipo de vivienda, siendo importante la variación de consumo de agua por el
tipo y tamaño de la construcción.
4.2.3.1 Dotación por Habitantes en Base a la Ubicación del Proyecto.
Algunos autores e instituciones presentan dotaciones de consumo en
función a la región geográfica donde se ubica el usuario, tal como lo presenta Roger
Agüero, en el siguiente cuadro:
COSTA
*Norte 70.00
*Sur 60.00
SIERRA
*Frio 80.00
*Templado 100.00
SELVA 70.00
Fuente: Roger Aguero Pittman
REGION
DOTACION
(Lt/hab/dia)
Sierra 50
Costa 60
Selva 70
Fuente: DIGESA
CUADRO12 -Dotaciones
CUADRO13 -DotacionesDIGESA
REGION
DOTACION
(Lt/hab/dia)
Para el siguiente estudio se realizó tomando en consideración los
parámetros de la Organización Mundial de la Salud.17
, (100 lt/hab/día) en el caso de
colegios, el caudal de diseño considerará un incremento de 50 litros por alumno.
En los módulos de consumo, por supuesto no está incluido el riego de
huertos o la dotación de agua al ganado sobre todo al vacuno que consume
16
Roger Aguero Pittman (Agua Potable para Poblaciones Rurales)
17
Organización Mundial de la Salud - Guías para la calidad del agua potable

21
aproximadamente 40 a 50 litros por cabeza. Para este aspecto se hará una
observación y recomendaciones a la JASS para su prohibición en estos usos
4.2.4 Demanda Actual y Futura.
Con el fin de diseñar las estructuras del sistema de agua potable, es necesario
calcular el caudal de agua requerido para cubrir las necesidades de la población futura. La
determinación de la demanda está basada en el caudal medio diario. Para la red de
distribución se utiliza el caudal máximo horario respectivamente.
4.2.4.1 Consumo Medio Diario (Qm).
El consumo promedio diario anual, se define como el resultado de una
estimación del consumo per cápita para la población futura del periodo de diseño,
expresada en litros por segundo (L/s) y se determina mediante la siguiente
relación:
Donde:
Qm : Consumo Promedio
Diario (L/s)
Pf : Población Futura (hab)
d : Dotación (L/hab/dia)
CUADRO 16 - Qm
1.2.Cálculo del Consumo Medio Diario Anual (Qm)
** Para el presente proyecto se considera 100 l/s
Dotación: 100 lts/hab./dia
Nro Habit: 5950 hab
Qm 6.89 Lt/seg
4.2.4.2 Consumo Máximo Diario (Qmh).
El consumo máximo diario se define como el día de máximo consumo de
una serie de registros observados durante los 365 días del año; mientras que el
consumo máximo horario, se define como la hora de máximo consumo del día de
máximo consumo, tal como indica el siguiente cuadro.

21
CUADRO 17 - Qmd
1.3.Caudal Máximo Diario (Qmax-diario)
K1 = 1.3
Qmax-diar= 8.95 Lt/ Seg Sin considerar pérdidas
Qmax-diar= 10.53 Lt/ Seg Con perdidas 15%
Ȁ
GRAFICO N°02 – VARIACIONES DE CONSUMO
Para el consumo máximo diario (Qmd) se considerara entre el 120% y 150%
del consumo promedio diario anual (Qm), recomendándose el valor promedio de
130%.
El caudal Máximo diario se emplea para diseñar la captación, el diámetro
de la tubería empleada en la línea de conducción y para determinar el volumen

21
de almacenamiento del reservorio.
4.2.4.3 Consumo Máximo Horario (Qmh)
En el caso del consumo máximo horario (Qmh) se considerara como el
100% del promedio diario (Qm). Para poblaciones concentradas o cercanas a
poblaciones urbanas se recomienda tomar valores no superiores al 200%.
Los coeficientes recomendados y más utilizados son del 130% para el
consumo máximo diario (Qmd) y entre 180% a 250%, para el consumo máximo
horario (Qmh).
El valor del caudal Máximo Horario se emplea para el diseño de la tubería
a emplear en la red de aducción y distribución.
CUADRO 18 – Caudal Máximo Horario (Qmh)
1.4.Caudal Máximo Horario (Qmax-horario)
K2 = 1,8 - 2,5
K2 = 1.80 > 10000 Habitantes
K2 = 2.50 < 10000 Habitantes
Qmh = (K2* Qm) Lt/ Seg
Qmh = 17.22 Lt/ Seg Sin considerar pérdidas
Qmh = 20.26 Lt/ Seg Con perdidas 15% OK
4.3 DISPOSICIONES ESPECÍFICAS PARA DISEÑO
De acuerdo al Reglamento Nacional de Edificaciones NORMA OS.050 – Redes de
Distribución de Agua para Consumo Humano las disposiciones específicas de diseño son:
4.3.1 Levantamiento Topográfico.
El levantamiento topográfico, es un factor determinante a la hora de diseñar un
sistema de abastecimiento de agua potable, ya que permite conocer los desniveles del
terreno y las cotas de los puntos de interés.
Antes de efectuar el levantamiento topográfico, es importante destacar que se
realizó un análisis de la posible solución para el sistema de abastecimiento, mediante un

21
plano suministrado por la Municipalidad, el cual nos permitió verificar las condiciones
actuales de los sectores que no se ven reflejados en el mismo, definiendo a la vez los
puntos estratégicos para realizar la toma de cotas con el equipo necesario. Tomando en
cuenta que gran parte del recorrido para la obtención de dichos puntos, se realizó
considerando la ubicación de las tuberías existentes, cuya información fue suministrada
por algunos habitantes de estos sectores.
Este levantamiento fue efectuado por medio del equipo de Sistema de
Posicionamiento Global (GPS. Marca Garmin, Modelo Oregón 550. Apreciación + 1m).
Los BMs se ubicaron con la ayuda de la Estación Total y el prisma; colocando el
prisma encima de un punto marcado dentro de un circulo pintado de color rojo.
El punto referencial de los BMs, han sido ubicados a partir del punto de inicio del
levantamiento topográfico; el primer BMs se ubicó en un lugar de la plaza de armas de la
ciudad de Vilcashuamán, al costado del área donde se instalara el reservorio, sobre una
roca fija denominando y se le identificó como: BM-01, el segundo punto referencial, fue
ubicado a 2 metros del costado derecho de la catedral de la localidad de Vilcashuamán y
se le identificó como: BM-02.
Una vez finalizada esta actividad de campo, la información obtenida se procesa en
el computador a través del programa MapSource, complementándose con el plano antes
mencionado, en el cual se visualizan pocas diferencias entre los datos recolectados y las
curvas de nivel previstas, por lo que para tales casos, se realizaron una serie de ajustes
con la ayuda de las curvas de niveles, obteniendo de esta manera la verdadera cota.
4.3.1.1 Aforo de agua en las captaciones.
Las captaciones: 03, se realizaron en el mes de julio – agosto para una
mayor exactitud del caudal, tal como se indican en el cuadro 6.
NORTE ESTE ELEVACION (m)
Huayllancucho 8,494,845.91 617,607.90 3,882.51 7.65
Vizcachayocc 8,489,182.04 615,301.57 3,667.82 5.68
Ccataccpuquio 8,488,120.93 614,433.73 3,652.90 7.25
FUENTE
COORDENADAS CAUDAL
(L/s)
CUADRO06 -Caudal de Aforosen Captaciones

21
Las cotas han sido obtenidas con el GPS Oregon 550, cuya precisión en las
coordenadas es de: ± 1 m.
Para los aforos se utilizó el método volumétrico, el depósito empleado es
un balde de 18 litros, los aforos se repitieron 5 veces para cada captación, el
tiempo empleado en cada medición se presenta en el cuadro: 3.1.
1.- CÁLCULO DE REPETICIONES
MANANTE
HUAYLLANCUCHO 1a 2a 3a
18 litros 2.08 2.76 2.01
2.77 2.56 2.15
2.35 2.26 2.24
Prom= 2.35
Q= 7.649 Lt/seg
VIZCACHAYOCC 1a 2a 3a
18 litros 3.15 3.25 3.08
3.18 3.25 3.09
3.17 3.24 3.09
Prom= 3.17
Q= 5.684 Lt/seg
CCAPACCPUQUIO 1a 2a 3a
18 litros 2.40 2.56 2.48
2.41 2.55 2.49
2.41 2.56 2.48
Prom= 2.48
Q= 7.252 Lt/seg
35X28X57 11:20
11:45 25 min
CUADRO19
Q total= 20.58 Lt/seg
CALCULO HIDRÁULICO DE AFORO MODO VOLUMEN
De acuerdo con el cuadro el Caudal promedio de las tres captaciones es
20.58 L/s, el cual es mayor al caudal máximo horario, lo que nos indica que
contamos con la cantidad adecuada para cubrir las necesidades de la población.
4.3.1.2 Análisis de Suelos
Del análisis del suelo para la red de distribución se elaboró en el laboratorio
de suelos de la UNSCH, se presenta en el Anexo: 02 y se observa que presenta el
siguiente resultado.
 Contenido de humedad: 19, 72 %

21
 Análisis Granulométrico por Tamizado (ASTM C-422 y AASHTO T-
88)
o Grava (6.89 %), Arena (35.34%), Finos (57.76%).
 Límites de Consistencia (ASTM D-4318 y AASHTO T-89):
o Límite Líquido : 36 %
o Límite Plástico : 24 %
o Índice de Plasticidad : 13 %.
4.3.1.3 Análisis de Agua
Los análisis bacteriológico, físico-químico, de las muestras de agua,
presentan el resultado, (Anexo: 03.- RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE AGUA- UNSCH)
En el cuadro 20, se muestran los parámetros de calidad y límites máximos
de agua potable en el Perú.

21
PARAMETRO LMP
Coliformes totales UFC/100 ml 0 (ausencia)
Coniformes termotolerantes, UFC/100 ml 0 (ausencia)
Bacterias heterotróficas, UFC/ml 500
Ph 6.5 –8.5
Turbiedad UNT 5
Conductividad 25° C –micromhos/cm 1500
Color, UCV Pt-Co 20
Cloruros, mg/l 250
Sulfatos, mg/l 250
Dureza, mg/l 500
Nitratos, mg NO3 50
Hierro, mg/l 0.3
Manganeso, mg/l 0.2
Aluminio, mg/l 0.2
Cobre, mg/l 3
Plomo, mg/l 0.1
Cadmio, mg/l 0.003
Arsénico, mg/l 0.1
Mercurio, mg/l 0.001
Cromo, mg/l 0.05
Fluor, mg/l 2
Selenio, mg/l 0.05
Fuente: M inisterio de Salud
CUADRO20 -Parámetros de Calidad y Límites Máximos en AguaPotable
4.3.1.4 Población Futura.
Se seleccionó para el cálculo del consumo medio, la población obtenida
mediante el método geométrico por ser el más desfavorable y el que mejor se
asemejaba a las características de crecimiento de la población rural para un
periodo de 20 años. Para el cálculo de la tasa de crecimiento se empleó la ecuación
de Tasa de Crecimiento Inter Censal y para el cálculo de la población futura se
empleó la ecuación del método geométrico: P f = Po * (1 + rt), y será de: 5,950
Habitantes.
1.1 cálculo de la población futura:
Pob. Actual : 896 Familias 4
2015 3,585 habitantes
r: 2.57 %
P. Diseño : 20 años
Pobl. Fut.: 5,950 habitantesMetodo de Crecimiento Geométrico

21
4.3.1.5 Caudal de Diseño
El caudal promedio anual (Qm) de diseño ha sido obtenido aplicando la
ecuación 2.7 y operando con los indicadores del acápite 4.2.3.1, determinándose
que el caudal medio anual requerido es de 6,89 L/seg.
El caudal Máximo diario (Qmd) de diseño ha sido obtenido aplicando la
ecuación 4.2.3.2 y sustituyendo en ella los datos de caudal promedio anual (Qm) y
el coeficiente de variación diaria k=1.30; con lo cual se determinó que el Caudal
Maximo Horario es: 8,95 L/seg.
El caudal Máximo Horario (Qmh) de diseño ha sido obtenido aplicando la
ecuación del acápite 4.2.3.3, sustituyendo obtenemos (Qmh) 17.22 L/seg sin
considerar perdidas.
4.3.1.6 Análisis Hidráulico
Para el presente informe, utilizamos el software WaterCAD, este programa
se basa en simulaciones hidráulicas que sirve como herramienta tanto para el
análisis como en el diseño de sistema de distribución de agua potable. Dentro de
las capacidades de análisis del programa se encuentran: las simulaciones
hidráulicas que se pueden utilizar en estado estable, es decir, bajo condiciones de
flujo uniformes permanentes o bajo la figura de periodos de tiempo extendido. Se
pueden hacer estudios de sustancias conservativas y no conservativas, determina
los tiempos de retención y las edades del agua en cada uno de los puntos de la red
de distribución. También este programa permite modelar varios de los
componentes hidráulicos típicos de las redes de distribución, tales como: válvulas
reguladoras, estaciones de bombeo, y controles automatizados sensibles a la
presión o al caudal. Así mismo es posible manejar y simular diferentes escenarios a
fin de evaluar el comportamiento del sistema de distribución que se esté
diseñando frente a demandas diferentes a las escogidas inicialmente, a calidades
de agua y a condiciones de emergencia, tales como: incendios y racionamientos,
los cuales implican condiciones de operación muy variables. Permite calcular las
pérdidas por fricción mediante las dos principales metodologías de hidráulica de

21
tuberías: Hazen-Williams y Darcy- Weisbach en conjunto con la ecuación de
Colebrook-White; además el WaterCAD permite el empleo de la ecuación de
Manning.
WaterCAD se distingue por la alta calidad de la interfaz gráfica, la cual
puede usarse en dos modalidades:
• “Stand-Alone”: Esta modalidad tiene la ventaja de presentar
interacciones más rápidas y dinámicas, en virtud de que el ambiente de edición es
un editor de redes exclusivo.
• AutoCAD: Puede crear y modelar la red directamente desde su
ambiente primario de dibujo, permitiendo el acceso a todas las poderosas
herramientas de dibujo y presentación que posee AutoCAD., mientras WaterCAD
realiza las tareas modeladas como la corrección, resolución, y manejo de datos.
Esta relación entre WaterCAD y AutoCAD hace posible una cartografía sumamente
detallada y exacta del modelo, y proporciona la amplia gama de salida de
presentaciones disponibles en AutoCAD.
4.3.1.7 Diámetro Mínimo
Según el Reglamento Nacional de Edificaciones El diámetro mínimo de las
tuberías principales será de 75mm para uso de vivienda y de 150mm de diámetro
para uso industrial.
En casos excepcionales, debidamente fundamentados, podrá aceptarse
tramos de tuberías de 50mm de diámetro, con una longitud máxima de 100m si
son alimentados por un solo extremo o de 200m si son alimentados por los dos
extremos, siempre que la tubería de alimentación sea de diámetro mayor y dichos
tramos se localicen en los límites inferiores de las zonas de presión.
El diámetro a utilizarse será aquel que asegure el caudal y presión adecuada
en cualquier punto de la red. Los diámetros nominales mínimos serán: 25mm en
redes principales y 20mm en ramales18
18
MVCS-Parámetros de Diseño de Infraestructura de Agua y Saneamiento Rurales.

21
En los casos de abastecimiento por piletas el diámetro mínimo será de
25mm. En el caso de zonas rurales el ministerio de vivienda recomienda el uso de
¾” como mínimo para la red de distribución.
4.3.1.8 Velocidad
Según el Reglamento Nacional de Edificaciones La velocidad máxima será de
3 m/s. En casos justificados se aceptará una velocidad máxima de 5 m/s.
4.3.1.9 Presiones
Según el Reglamento Nacional de Edificaciones, la presión estática no será
mayor de 50m en cualquier punto de la red. En condiciones de demanda máxima
horaria, la presión dinámica no será menor de 10m.
En caso de abastecimiento de agua por piletas, la presión mínima será
3.50m a la salida de la pileta.
4.3.1.10 Válvulas
La red de distribución estará provista de válvulas de interrupción que
permitan aislar sectores de redes no mayores de 500 m de longitud.
Se proyectarán válvulas de interrupción en todas las derivaciones para
ampliaciones.
Las válvulas deberán ubicarse, en principio, a 4m de la esquina o su
proyección entre los límites de la calzada y la vereda.
Las válvulas utilizadas tipo reductoras de presión, aire y otras, deberán ser
instaladas en cámaras adecuadas, seguras y con elementos que permitan su fácil
operación y mantenimiento.
El número de válvulas será el mínimo que permita una adecuada
sectorización y garantice el buen funcionamiento de la red. Las válvulas permitirán
realizar las maniobras de reparación del sistema de distribución de agua sin
perjudicar el normal funcionamiento de otros sectores.

21
4.4 DISEÑO DE RED DE DISTRIBUCIÓN.
4.4.1 Consideraciones del Diseño.
En el diseño se tomaron en cuenta las siguientes consideraciones:
 Se seleccionó para el cálculo del consumo medio, la población obtenida
mediante el método geométrico por ser el más favorable y el que mejor se
asemejaba a las características de crecimiento de la población rural para un
periodo de 20 años.
 La red matriz y de distribución se diseñó para la hora de máximo consumo
diario.
 Los diámetros definidos para el sistema, se obtuvieron mediantes diversas
simulaciones realizadas con el software WaterCAD, partiendo de los
diámetros que existen actualmente en los sectores, los cuales fueron
aumentados progresivamente hasta lograr que el sistema integral presentara
las mejores condiciones de diseño que fuesen económicamente viable.
 Todos los tramos de las tuberías serán de Policloruro de Vinilo de alta
densidad clase 10.
 No se consideró el caudal de incendio en dicho diseño, debido a que la
población es rural con menos de 10,000 habitantes y no presenta zonas
comerciales e industriales relacionadas con el sistema de abastecimiento.
 Para obtener la capacidad del Reservorio recomendado a futuro para el año
2035, se tomó el consumo medio para ese mismo año de todos los sectores
correspondientes a este informe.
4.4.2 Red de Distribución.
El tipo de red es mixto, debido a la disposición de las viviendas establecidas. De la
tubería matriz se deriva la red de distribución para el sector Norte y Oeste de la ciudad de
Vilcashuamán, para mayor comprensión ver la figura 10. Siguiendo la forma de
crecimiento de toda la población, se proyectaron las tuberías a 1 m de la acera del lado

21
donde actualmente se aprecien el mayor número de vivienda.
Los componentes de la red (tuberías, nodos y dispositivos) son identificados e
introducida cada una de sus características como son el diámetro, rugosidad, longitud
además su elevación y demanda nodal, lo anterior para el caso de tuberías y nodos
respectivamente. Aunque se sabe que el gasto en las tuberías responde a una variación
en el tiempo a través de la diferentes conexiones del servicio a lo largo de las mismas,
generalmente se agrupa la demanda entre el nodo aguas arriba y aguas abajo.
Para el caso de dispositivos adicionales de la red como Reservorios, deben ser
igualmente identificados y definidas sus características físicas, geométricas, hidráulicas y
de operación. Una vez especificados todos los datos necesarios para el programa,
deberán introducirse en un formato compatible con el programa. En la Figura se muestra
el esquema para las tres redes de distribución a diseñar

21
Figura 10
SECTOR 02 - VIZCACHAYOCC
SECTOR 01 - HUAYLLANCUCHO
SECTOR 03 - CCAPACCPUQUIO
4.4.3 Reservorio de Almacenamiento.
En este proyecto se calculó únicamente la capacidad del estanque de
almacenamiento, el cual surge de una recomendación a futuro (año 2,035) para el buen
funcionamiento del sistema de distribución permitiendo compensar las variaciones de

21
consumo horarias que presenta la localidad. La capacidad que debe tener un reservorio
de almacenamiento, varía de acuerdo a las condiciones y requerimientos para los cuales
funcionará. En el caso del sistema diseñado se recomienda un reservorio que tenga
capacidad para cubrir las siguientes necesidades: capacidad para compensar las
fluctuaciones del consumo y capacidad para suplir agua en caso de interrupciones del
abastecimiento matriz.
Los volúmenes de almacenamiento para el año 2,035 de la población se calcularon
teniendo en cuenta un periodo de diseño de 20 años a partir del año 2,015 y los
requerimientos de almacenamiento antes mencionados.
Para determinar la capacidad de almacenamiento necesaria para compensar las
fluctuaciones del consumo horario, se elaboró primeramente la curva de variación del
consumo horario (ver GRAFICO 3) para el año 2,035. Los valores graficados se obtuvieron
multiplicando para cada hora del día, el consumo medio de todos los sectores en estudio
para el año antes mencionado el cual es: Qm= 6.89 L/s por los factores de consumo
obtenidos de la curva típica de variaciones horarias de consumo desarrollada por el
REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES (ver Anexo 4).
GRAFICO N° 3 Variaciones Horarias

21
4.5 APLICACIÓN DEL SOFTWARE WATERCAD.
Con el propósito de apreciar las deficiencias que pudiera presentar el sistema actual y con
la ayuda del programa de computación WaterCAD V8i, se evaluó el comportamiento del flujo en
la red.
Actualmente los sectores no cuentan con un plan de ordenamiento urbano para conocer
los posibles desarrollos que pudiera tener esta localidad en un futuro, es por ello que se realizó
la evaluación del sistema en funcionamiento (2,015), es decir, los diámetros del diseño fueron
obtenidos mediante evaluaciones realizadas al sistema existente aumentando progresivamente
los diámetros del mismo hasta seleccionar los que cumplieran con las presiones y velocidades
recomendadas por el RNE para el periodo de diseño (2,035) y como aspecto fundamental se
consideró solamente el crecimiento de la población y no un crecimiento urbanístico en sí.
Una vez recaudado la información necesaria se ejecuta el programa para comenzar con la
creación del nuevo proyecto, el cual inicialmente debe ser configurado para llevar a cabo la
evaluación. A continuación se establecen los pasos que se realizaron para introducir los datos y
evaluar de esta manera el sistema existente de agua potable.

21
a. Creación y Configuración de un Nuevo Proyecto
En las opciones generales del proyecto, es necesario definir el sistema de
unidades de nuestra preferencia.
Figura 11
b. Configuración del Proyecto
Configuración del prototipo a usarse; en este caso el Nudo, prototipo que
representa consumo o demanda de agua al sistema (Pressure juntion), la
tubería a presión que interconecta una estructura hidráulica con otra
(Pressure Pipe), el tanque que es la estructura hidráulica donde el nivel de
agua es variable en el tiempo y volumen finito (Tank), y el método de cálculo
de fricción el coeficiente de Hazen y Williams; tipo de análisis “Steady State” y
el líquido a modelar “Water at 20C (68F)”

21
Figura 12
c. Recuperación de la planimetría de la zona de estudio,
Usando en el menú desplegable View, seleccionamos la opción Background
Layers, recuperamos la planimetría del software AutoCAD (*.DXF)
Figura 13

21
Archivo CAD de la topología del modelo
Figura 14
Planimetría del proyecto en el WaterCAD
Usando en el menú desplegable Tools, seleccionamos la opción Trex,
recuperamos las curvas de nivel del software AutoCAD (*.DXF), para poder
insertar las alturas (Cota terreno), de cada Nudo del Proyecto
d. Construcción del Modelo: Prototipos
Figura 15
En el presente Diseño se usan los siguientes prototipos:

21
 Tuberías a presión
 Unión a presión
 Tanque de Almacenamiento, y
 Válvula rompedora de presión.
Figura 16
Figura 17
e. Ingreso de Datos de Diseño

21
Para asignar la demanda requerida en cada uno de las uniones, hacer click en
Demand Control Center (Centro de Control de Demandas), En el mensaje de la
derecha hacer click en Yes (Si) Luego, en la ventana de Demand Control Center
(Centro de Control de Demandas), hacer click en el primer botón de la
izquierda y seleccionar Initialize Demands for All Elements. Asignar la
demanda a cada unión, como se muestra en la ventana siguiente:
Figura 18
h
CUADRO 19

21
Label Area(m2) Caudal Nodal
(l/s)
J-1 3163.57 0.051
J-2 3218.07 0.052
J-3 2693.07 0.043
J-4 2733.45 0.044
J-5 8271.70 0.133
J-6 8831.78 0.142
J-7 1549.31 0.025
J-8 1723.14 0.028
J-9 5925.27 0.095
J-10 11712.09 0.188
J-11 19690.45 0.316
J-12 2069.49 0.033
J-13 24817.40 0.398
J-14 3215.90 0.052
J-15 3729.71 0.060
J-16 3373.04 0.054
J-17 3639.05 0.058
J-18 8023.72 0.129
J-19 3192.19 0.051
J-20 2743.79 0.044
J-21 8070.58 0.129
J-22 3878.49 0.062
J-23 5200.18 0.083
J-24 7480.37 0.120
J-25 5631.83 0.090
J-26 6466.05 0.104
J-27 1068.12 0.017
J-28 2101.61 0.034
J-29 1530.29 0.025
J-30 3067.53 0.049
J-31 3190.85 0.051
J-32 6698.08 0.107
J-33 3832.09 0.061
J-34 3438.96 0.055
J-35 2924.61 0.047
J-36 6331.11 0.101
J-37 5347.71 0.086
J-38 3858.55 0.062
J-39 3366.12 0.054
J-40 5631.05 0.090
J-41 5914.24 0.095
J-42 3186.04 0.051
J-43 6655.17 0.107
J-44 2998.57 0.048
Label Area(m2) Caudal Nodal
(l/s)
J-45 4899.15 0.079
J-46 2638.60 0.042
J-47 3366.21 0.054
J-48 3095.70 0.050
J-49 3992.04 0.064
J-50 5400.63 0.087
J-51 2832.86 0.045
J-52 6704.29 0.107
J-53 4448.43 0.071
J-54 4753.12 0.076
J-55 5054.48 0.081
J-56 2949.59 0.047
J-57 6175.56 0.099
J-58 5553.51 0.089
J-59 3991.84 0.064
J-60 2036.36 0.033
J-61 5669.43 0.091
J-62 8782.42 0.141
J-63 3259.67 0.052
J-64 7063.06 0.113
J-65 7693.27 0.123
J-66 7073.64 0.113
J-67 2523.13 0.040
J-68 4774.38 0.077
J-69 4752.62 0.076
J-70 2190.14 0.035
J-71 5810.24 0.093
J-72 8111.26 0.130
J-73 9238.65 0.148
J-74 11556.18 0.185
J-75 6501.86 0.104
J-76 8528.50 0.137
J-77 8664.47 0.139
J-78 15486.55 0.248
J-79 4393.75 0.070
J-80 6081.02 0.097
J-81 4616.71 0.074
J-82 4369.80 0.070
J-83 2341.19 0.038
J-84 5129.42 0.082
J-85 3044.85 0.049
J-86 5905.09 0.095
J-87 7693.47 0.123
J-88 5047.58 0.081
J-89 3371.98 0.054
Datos de los 03 tanques de almacenamiento:
CUADRO 20
ELEVACION
BASE (m)
ELEVACION
MINIMA (m)
ELEVACION
INICIAL (m)
ELEVACION
MAXIMA (m)
DIAMETRO (m)
3598.29 3598.69 3599.79 3600.29 4
ELEVACION
BASE (m)
ELEVACION
MINIMA (m)
ELEVACION
INICIAL (m)
ELEVACION
MAXIMA (m)
DIAMETRO (m)
3595.67 3596.07 3597.17 3597.67 4
ELEVACION
BASE (m)
ELEVACION
MINIMA (m)
ELEVACION
INICIAL (m)
ELEVACION
MAXIMA (m)
DIAMETRO (m)
3568.96 3569.36 3572.46 3572.96 9.7
DATOS DEL TANQUE-1
DATOS DEL TANQUE-2
DATOS DEL TANQUE-3
Datos de válvula reductora de presión:

21
CUADRO 21
Elevation (m)
Diameter
(Valve) (in)
Pressure
Setting
(Initial) (m
H2O)
3568.96 3.0 10.0
D A T O S D E L P R V - 1
Datos de válvula rompe presión:
CUADRO 22
Elevation (m)
Diameter
(Valve) (in)
Pressure
Setting
(Initial) (m
H2O)
3568.96 3.0 40.0
D A T O S D E L P B V - 1
f. Dimensionamiento Optimo de Redes de Distribución de Agua
La optimización del diseño de redes de distribución de agua está referida a la
selección de la mejor combinación de mínimo costo de los componentes del
sistema, de tal forma que quedan satisfechas las demandas de agua y las
restricciones de diseño, siendo el caudal de diseño la demanda máxima para
la etapa final del Proyecto
GRAFICO N° 04
Desde el punto de vista de capacidad hidráulica, la situación más desfavorable
es la correspondiente al caudal punta.
Restricciones Físicas:
INICIO
FINAL

21
CUADRO 23
DIAMETRO (in)
0.75
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
Costo 2.50
Costo 3.00
COSTO (S/.)
Costo 0.75
Costo 1.00
Costo 1.50
Costo 2.00
Restricciones Hidráulicas:
CUADRO 24
10 mH2O
50 mH2O
Presion mínima
Presion máxima
0.6 m/s
3.0 m/sVelocidad máxima
Velocidad mínima
g. Procedimiento del Dimensionado
Haciendo uso del módulo Darwing Designer
Figura 19
Configuramos el “Evento de diseño”, con las restricciones hidráulicas de
presión y velocidad; Figura 20

21
Configuramos las restricciones físicas, “Costo de Tuberías” en la pestaña de
cost/Properties
Figura 21
Con el objetivo de minimizar el costo (Minimize Cost),
h. Ejecución del dimensionamiento óptimo.
Teniendo seleccionado “Diseño Optimizado” procedemos a ejecutar el diseño.
Figura 22
Ingrese a la pestaña Simulated Results (Resultados de simulación) seleccione
Pressure observamos las presiones calculadas para la solución 1. Observe en
todos los nodos se cumple con la restricción técnica de presión mínima y
máxima

21
Figura 23
De igual manera seleccionamos Flow para visualizar las velocidades calculadas
para la solución 1. Observe en todas las tuberías se cumple con la restricción
técnica de velocidad mínima y máxima.
Figura 24

21
Exportamos los resultados.
Figura 25
i. Verificación de Resultados.
En la ventana de Escenarios, seleccionamos el Diseño optimizado y corremos
el programa para que actualice.
Ingresamos a las tablas de uniones y tuberías a presión para verificar los
resultados;
En el caso de las uniones, observe que las presiones resultantes cumplen con
las restricciones hidráulicas de presión mínima y máxima; (ver anexo 05
Resultados)

21
Figura 26
Figura 27
Para exportar al software AutoCAD, primeramente se realizó la configuración para todos
los detalles que exigen las normas para planos de proyecto, tales como; identificación del nodo
cota terreno, cota piezométrica, presión y en tuberías; diámetro de tubería, longitud y clase,
velocidad.
Para ello en WaterCAD, En la ventana Element Symbology, configuramos todos los
elementos que deseamos agregar

21
4.6 ELABORACIÓN DE PLANOS DEL PROYECTO.
Luego de realizar todos los cálculos antes explicados, se procedió a la elaboración de los
planos correspondientes para este proyecto mediante el Software AutoCAD, en los cuales se
exponen los resultados obtenidos.
Los planos elaborados en este proyecto se clasificaron de la siguiente manera:
Plano de Ubicación de los Sectores en Estudio: Se aprecia de una manera más específica la
localización, situación actual y topografía de los sectores basados en el presente informe de
prácticas Pre profesional.
Plano del Abastecimiento Proyectado 2035: Se detalla el trazado en planta de la red matriz
y la de distribución.
Plano de Detalles de La Red de distribución: Comprende la misma descripciones del
plano antes mencionado pero de la red de distribución.
El plano de ubicación de los sectores en estudio y el de abastecimiento proyectado para el
año 2.035 se dividieron en dos planos, con la finalidad de que la ubicación de la zona en estudio
y los trazados del sistema se aprecien con mayor claridad.
Estos planos se pueden observar en el ANEXO 05 – Planos, a continuación se presentan
Figuras de las tres zonas con una captura de pantalla.

21
Figura 19 – Zona Vizcachayocc
Figura 20 – Zona Alto Perú

21
Figura 21 – Zona Ccapaccpuquio
4.7 METRADOS.
En base a los planos dibujados se realizan los cómputos métricos, mediante los cuales se
obtienen las cantidades de obras que se ejecutaran para el desarrollo del presente proyecto y
que junto a las partidas son indispensables para la elaboración del presupuesto. Para el
desarrollo de esta etapa se calcula longitudes, áreas, volúmenes y cantidades.
Los cómputos de la red matriz y de distribución se presentan en el Anexo 06 Metrados.

21
CAPITULO V. ANÁLISIS DE RESULTADOS.

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