Formulación y diseño del proyecto de saneamiento Unipampa zona 2 : diseño de reservorio y red de agua potable

Abstract

El objetivo principal del presente informe es el diseño de un reservorio elevado y un sistema de redes de agua potable que suministre el preciado recurso natural a la población que inicialmente se asentará en UNIPAMPA, aproximadamente 2100 habitantes, sobre una habilitación urbana cercana a los 165000 m2 diseñada de acuerdo con los parámetros urbanos de la reglamentación nacional. Para tal efecto se ha realizado un estudio del medio físico, sobre el cual se establecerá nuestra población, así como las características de la misma, el cual se puede apreciar en el capítulo 1 del presente informe; fueron de particular importancia para los objetivos del proyecto, el conocimiento de la peligrosidad sísmica de la zona que podría presentar aceleraciones de hasta 0.56g; asimismo determinar la baja capacidad portante del suelo con presencia de sulfatos y cloruros, permitieron el adecuado diseño del reservorio y la especificación de concreto tipo V con puzolanas para la elaboración del concreto, así como el uso de Tuberías de PVC para la red de agua. La topografía suave de la zona condicionó la construcción de un reservorio elevado. Los datos de clima y las características de las poblaciones aledañas permitieron definir la dotación adecuada (200 I/hab./día) y la adecuada distribución del grupo humano sobre la habilitación proyectada. En el capítulo 2, se puede apreciar la distribución de la población sobre la habilitación urbana (7 hab./lote); la configuración de la ciudad que cuenta con zonas de recreación, instalaciones de comercio, educación, salud, administración, desarrollo espiritual, industria liviana y por supuesto vivienda. Puede apreciarse también la ubicación de las obras proyectadas tales como el reservorio y la res de agua. En el capítulo 3, se definen los parámetros generales de diseño comunes para todas las obras proyectadas, tales como el periodo de diseño de 5 años considerados para el reservorio y la red de agua potable, la población de diseño (2100 habitantes), para la cual se establecieron tres escenarios (mostrados en el capítulo 2) y finalmente el caudal de diseño (12.64 I/s). En el capítulo 4, se define el diseño del reservorio elevado; de 12m de altura con 6m de diámetro de fuste y una cuba de una capacidad de hasta 300 m3, para el cual se ha elaborado un modelo tridimensional de elementos finitos, para definir las características dinámicas y la resistencia de los elementos de concreto armado, sometidos a un espectro de aceleraciones definido por la norma sismorresistente E-030. Para el análisis se consideró una masa móvil y una masa fija de agua las cuales vibran con su propio periodo, siendo el de la masa móvil 3.201 seg y el de la fija 0.196 seg respectivamente, es decir que el agua vibra con un periodo bastante largo en relación con el periodo de vibración de la estructura; vale la pena recalcar también que se consideraron las fuerzas hidrodinámicas dentro del análisis, las cuales tienen una especial influencia en el diseño de la cuba debido a la alta peligrosidad sísmica de la zona. Para el diseño de la cimentación se ha tomado en consideración que el terreno de cimentación adecuado para las demandas solicitadas por el reservorio, se encuentra a 7.00 m por debajo del nivel de terreno natural, el cual tiene una capacidad portante de 3.00 kg/cm2 asimismo se consideró un coeficiente de balasto de 7.00 kg /cm3 hasta los 5.00m por debajo del NTN y de 11.00 kg/cm3 para profundidades mayores, la cimentación se modelo considerando la influencia del fuste enterrado 5.00m que toma parte del momento generado por la fuerza sísmica, mediante la compresión lateral del suelo; como resultado del análisis se obtuvo una platea de cimentación de dos niveles de 1.00m de peralte cada una, con un radio mayor de 6.00m en el fondo de la cimentación y otro de 4.00m. La distorsión máxima calculada después del análisis es de 0.00236, la cual nos da un indicativo de un adecuado nivel de rigidez global, considerando que se está diseñando un reservorio que no debería fallar después de un sismo, asimismo se está controlando el fisuramiento de los elementos comprometidos. Finalmente, en el capítulo 5, se define el diseño hidráulico de la red de agua potable, constituida por dos Circuitos principales con tuberías matrices de 4" Y 3", diseñadas con la filosofía de optimización de redes, en donde se comparan tres métodos de análisis, el método de TONG y colaboradores, el método de Hardy Cross y el Método usado por el programa LOOP desarrollado a pedido del Banco Mundial. Es importante hacer notar que el diseño se realizó considerando una población inicial de 2100 habitantes que poblaran la zona asignada, sin embargo, el diseño puede ser considerado modular, es decir que en un probable crecimiento de la zona se podrían ir construyendo habilitaciones urbanas similares, de tal manera de utilizar dimensiones similares en las tuberías de la red de agua potable y el reservorio.