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CIVIL IN G .

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

TEMA: MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DEL DISTRITO DE SICAYA – HUANCAYO – JUNIN ESTUDIANTES:  LANDEO AYUQUE, ALFREDO  RAMOS GARCIA JACKHELINE PAMELA CURSO: ABASTECIMIENTO Y ALCANTARILLADO

CICLO: VIII HUANCAYO – PERU 2016

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1.NOMBRE DEL PROYECTO MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DEL DISTRITO DE SICAYA – HUANCAYO – JUNIN. 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAS Las condiciones del distrito de Sicaya, en la que se encuentra los problemas de falta de abastecimiento de agua hacia la población, es necesario encontrar una nueva captación de agua potable y red de distribución adecuada para abastecimiento de

población

en la cual se realizó el diseño de una nueva captación para ampliar y mejorar el sistema de agua y abastecimiento del distrito de Sicaya, teniendo como fuente de abastecimiento el manantial, actualmente el sistema de agua potable no abastace la zona norte de balconcillo y cocharcas en su totalidad el cual es de servicio limitado que es utilizado por horas(8am -1pm); por lo que se ha planteado una solución integral que permita abastecer del líquido elemento a estas localidades de manera continua y con agua potable de calidad.

Habiéndose encontrado una serie de

problemas en el sistema de agua potable, por la deficiencia en la cobertura del servicio, ante el desabastecimiento, la perdida de suministro y la baja presión en las redes, es motivo necesario para mejorar y ampliar la calidad en la prestación de este servicio de agua y alcantarillado, ya que tiene incidencia directa en la salud de la población, especialmente de los niños y por ende en el mejoramiento de calidad de vida de la población inmersos en el

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proyecto. Tanto los pobladores y la Municipalidad Distrital de Sicaya. 1.2 Formulación del problema general ¿Cómo se debería de plantear un mejoramiento y ampliación del sistema de agua potable y alcantarillado del distrito de Sicaya – Huancayo – Junín? 1.3 Objetivos de la investigación 1.3.1 Objetivo general Realizar un mejoramiento de un

sistema de captación de agua

potable para el distrito de Sicaya. 1.2.2 Objetivo especifico  

Determinar la población futura Analizar el sistema de captación por el sistema de ladera de



acuerdo a la cantidad de población Evaluar la cantidad de caudal para el consumo de la población de distrito de Sicaya.

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1.2 UBICACIÓN DEL PROYECTO 1.2.1 UBICACIÓN 1.2.1.1 Ubicación política: La zona donde se ejecutara el proyecto políticamente se encuentra ubicado en: Distrito : Sicaya Provincia : Huancayo Región : Junín 1.2.1.1 Límites de las Localidades FIGURA N° 1 Macro Localización del Área de Influencia Departamento Huancayo

Distrito de Sicaya

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de

Junín

3.1.2 CONDICIONES CLIMATOLÓGICAS Los distintos lugares del distrito de Sicaya, permiten observar un clima desde templado-cálido con vientos cálidos y húmedos por los yungas fluviales de la cuenca del Mantaro, un templado tropical por las laderas andinas orientales, terminando en un clima frígido en la zona alta, cuyas temperatura media anual de 15° la temperatura máxima es de 23 °C y la mínima de 5 °C.

3.1.3 ASPECTOS SOCIO ECONÓMICO Actualmente tiene una población total de aproximadamente,

de

la

cual

el

15%

7988 habitantes es

población

estrictamente rural, en tanto que de la población residente en el pueblo (urbana), casi el 50% desarrolla agrícolas y pecuarias. Constituyéndose la agricultura como su principal actividad económica, siendo sus principales cultivos: papa, maíz, habas, arvejas, trigo, cebada, quinua, zanahorias, etc. Es tecnificada y en gran proporción mecanizada, obteniendo niveles de producción dentro de los promedios óptimos que se dan en el Valle del Mantaro. Su recurso suelo se constituye como una de las principales fortalezas que posee, con un total de 5,260 has. Cultivables, la misma que tiene la siguiente distribución: 5

3.1.4 EDUCACIÓN Y SALUD: Por su cercanía a la ciudad de Huancayo, un importante contingente de niños y jóvenes sicanos estudian en diferentes centros educativos primarios, secundarios y de nivel superior de la capital del departamento de Junín. El nivel de analfabetismo llega al 5% pero en el sexo femenino, la tasa del analfabetismo es del 11%. En salud, gran parte de su población es afectada por enfermedades infecciosas a diferente nivel, debido principalmente al poco conocimiento de la mayoría de los pobladores, respecto a conocimiento elemental y técnicas sanitarias en su vida cotidiana más aún debido a que determinados sectores de la población carecen de los servicios de agua y desagüe. Siendo las enfermedades más frecuentes; las enfermedades respiratorias, las afecciones digestivas, enfermedades dermatológicas, etc. 1.3 DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO 1.3.1 EXTENSIÓN DEL PROYECTO El distrito de Sicaya se encuentra ubicado en la parte sur este del Valle del Mantaro, 10 Km. Al Norte de la ciudad de Huancayo. Pertenece a la Provincia de Huancayo, de la Región Junín. Su superficie se extiende sobre la cresta de una falla geológica, en medio de las planicies aluviales que conforman una meseta, con un hermoso paisaje enmarcado en tres niveles escalonados: la parte baja formada por una copiosa foresta, bañada por el río Mantaro y algunos puquiales; en la parte media, se halla el centro poblado, habitado por la mayor 6

parte de la población; y, en la zona alta denominada “Pamparca”, que es una llanura de fértiles pampas. Cuadros N°01 CARACTERÍSTICAS

DE

LA

POBLACIÓN

BENEFICIARIA DEL DISTRITO SICAYA DISTRITO DE NOMBRE

DE

SICAYA-PROV.

ANEXOS/

HUANCAYO-JUNIN

LOCALIDADES

LOCALIDADES

BENEFICIARIAS BALCONCILLO,

BENEFICIARIAS

COCHARCAS

DE SICAYA

1.3.2 DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN ACTUAL 1.3.2.1 POBLACIÓN El distrito de Sicaya cuenta con una población total de 7988 habitantes- debido a su recién creación se considerara los dos últimos censos interesales. Los censos nos muestran un decrecimiento de la población de Sicaya a través de los años, tal como muestra el cuadro. El censo poblacional del año 2000 y 2015, cuenta con resultados a nivel distrital.

Tabla N°02 Censo de la población de distrito Sicaya

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Fuente: CENSO INEI 1.3.1.2ABASTECIMIENTO DE AGUA El sistema de agua potable y alcantarillado constituye una obra cuya ejecución data de más de muchos años, en la actualidad tiene un funcionamiento limitado, las estructuras existentes: como captación, reservorio y otros sistemas de agua potable existentes de cada sub sistema se encuentran en mal estado debido a su antigüedad el cual se evidencia que han tenido un escaso mantenimiento.

1.3.3 SITUACIÓN SANEAMIENTO

DE

LOS

SISTEMAS

DE

AGUA

POTABLE

Y

A) Sistema de agua a.1)

Fuente de abastecimiento El sistema de agua del distrito de Sicaya cuenta con varias fuentes de captación por la cual se observó en la visita las fuentes de captación y cuenta con un buen sistema de abastecimiento de agua. 8

a.2)

Manantial de cocharcas: Es la fuente de abastecimiento actual para el distrito de Sicaya que cuenta con un servicio de agua tratada la misma que conduce por un sistema de conducción hacia el reservorio con un caudal determinado.

B) Estado actual del sistema de agua potable b.1)

Conducción El sistema de conducción tiene una longitud de 720 m. desde la Quebrada de cocharcas. De distrito de Sicaya hasta el punto de reservorio. La tubería es de PVC en regular estado de conservación y en casi toda su longitud enterrada.

b.2)

Tratamiento No existe ninguna infraestructura de tratamiento, y por lo tanto el agua que consume la población es agua de mala calidad.

b.3)

Almacenamiento Se cuenta con un almacenamiento de reservorio de la captación de agua 40 m3.

b.3)

Distribución La red de distribución, está constituida por tuberías PVC, con una antigüedad de un aproximado de 7 años de antigüedad así mismo que se encuentra en estado de normal funcionamiento.

1.3.1.3 Demanda poblacional proyectada a 20 años

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En la cual se calculó por el método aritmético la población futura de para el 2035.

Población

Formulas utilizadas

Población Futura: 8738 2. DEFINICIÓN DE LA DEMANDA EFECTIVA POR SERVICIOS DEMANDA DEL SERVICIO DE AGUA POTABLE 2.1 DEMANDA DE AGUA POTABLE Comprende la atención a una demanda en toda el área del estudio para los servicios de agua potable para conexiones. Esta demanda está relacionada a una demanda por individuo durante un día, mes y año, considerando el abastecimiento de

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lt/s del servicio en forma de infraestructuras, líneas de conducción, aducción, reservorios y redes, para esto la población asciende aproximadamente al 100% de la población referencial, al final se contabilizara el servicio en lt/s desde la captación hasta los domicilios. a) Población Demandante Potencial: Se considera en este rubro al 100% de la población total de la zona de ámbito y son los que están necesitados de la prestación del servicio y se contabiliza en número de beneficiarios y conexiones necesarias. b) Población Demandante Efectiva: Está conformada por aquellas poblaciones que demandan efectivamente el servicio y estos representan el 100% de la población potencial incluso proyectado durante el horizonte del PIP por lo que la concentración de demanda del servicio es una unidad en conexión domestica integrada a todos los años como se señala en el cuadro.

c) Demanda Efectiva (lt/s): Viene a ser máximo de lt/s de agua potable a demandar en el horizonte del PIP que la población necesita para satisfacer sus expectativas y que por derecho les corresponde tal como se sustenta en los cuadros siguientes.

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A continuación se observan los resultados de la estimación de la demanda efectiva en el proyecto: 2.2 PARAMETROS ESPECIFICOS DE AGUA POTABLE Coeficiente De Variación De Consumo A partir de la demanda promedio neta de agua calculada por cada año, se debe aplicar los coeficientes más representativos de la demanda del agua. Los coeficientes establecidos a tomar: Coeficiente diario que caracteriza el consumo máximo anual: K1=1.5 Coeficiente horario que caracteriza el consumo máximo del día: K2=2.5 Líneas De Aducción Y Redes De Distribución En líneas de aducción y redes de distribución, los parámetros a usar en los cálculos son: Tipo de tubería Velocidad recomendada de conducción Protección contra acumulación de aire en los puntos altos Sistema de evacuación de sedimentos en los puntos bajos 2.2. ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN PARA MEJORAR DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE

El distrito de Sicaya cuanta con aguas subterráneos en la cual no tiene buena captación de agua

hacia la población en la cual se diseñó nueva

sistema de abastecimiento de agua para la población con nuevas diseños de captación reservorio línea de conducción entre otros aspectos dentro de la mejoramiento de del distrito de Sicaya. El proyecto “Alternativa de captación de agua de ladera en el distrito de Sicaya” está emplazado en el norte del distrito de Sicaya, colindante con el distrito de Orcotuna en el sector denominado COCHARCAS. La población de Sicaya y 12

sus alrededores son zonas que cuentan con un abastecimiento de agua del mismo sector a evaluar, pero que debido a la demanda de crecimiento de población se busca abastecer con una línea más de consumo de agua potable. Esta situación involucra una captación de ladera de un manantial ubicado en el mismo sector de COCHARCAS donde existe al menos, tres fuentes de captación que se podría aprovechar. Para ello el planteamiento, como alternativa de solución que brindamos se detalla en el presente trabajo. El cual está bajo la investigación de cálculos y sondeos para su ejecución, de la misma manera se busca llevar el agua de una captación ubicada en el sector de COCHARCAS, hacia un reservorio ubicado a 760 m. de distancia de la primera, para ello también se plantea un esquema de diseño de reservorio el cual pueda abastecer de manera inmediata y eficiente dicha población en estudio.

3. DISEÑO DE CAPTACIÓN POR LADERA 3.1 Medición de caudal de ladera La población de distrito de Sicaya no cuenta

con un sistema de

abastecimiento de agua en la cual se diseños un nuevo sistema de captación por ladera

de acuerdo a los volúmenes de agua se tomó en cuenta para la

población. TIEMPO(S) 10 10 10

VOLUMEN (L) 25 24 26

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CAUDAL(L/S) 2.4 2.4 2,6 TOTAL = 7.6 L/s

3.2 Estudio de suelos de la zona En la cual la estratigrafía de la zona es bueno para hacer el diseño de captación y cuenta con los requisitos básicos.

3.2.3 Identificación del Area de Influencia del estudio 3.2.3.1 Ubicación La localidad de la materia de captación del proyecto, se encuentra ubicado a lado de la carretera central margen derecha de la ciudad capital del distrito de Sicaya longitud 11°59'58.38"S latitud: 75°17'1.81"O en la cual cumple con los requisitos de básicos de volumen de agua para el abastecimiento de agua del distrito de Sicaya

FUENTE: GOOGLE EARTH 3.2.3.2 Accesibilidad El centro de captación de cucharcas tiene como vía de acceso de una carretera de trocha por lo que se puede acceder con todo tipo de vehículos 14

terrestres en un tiempo aproximado de 20 minutos desde el distrito de Sicaya ubicado a una altura de 3,256 msnm.

En la cual viendo la situación distrito de Sicaya el diseño de captación se hizo por ladera ya que contribuirá en la demanda y la distribución.

3.2 Cálculo de caudal máximo Para este cálculo lo determinamos mediante la expresión del Caudal promedio, el caudal maximo diario y caudal maximo horario; se detalla en la memoria de cálculo.

3.3 Cálculo de diseño de captación por ladera Para el dimensionamiento de la captación es necesario conocer el caudal máximo de la fuente, de modo que el diámetro de los orificios de entrada a la cámara húmeda sea suficiente para captar este caudal o gasto. Los cálculos se anexaron en la memoria de cálculo. * Método volumétrico- aforo * Caudal de demanda * Diseño de la captación * Dimensionamiento de la canastilla * N° de ranuras * Caudal de tubería de entrada * Número de orificios * Altura de la cámara húmeda

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3.4 Cálculo de línea de conducción 3.4.1 Perfil de línea de conducción En la cual para el diseño de línea de conducción de obtuvo las siguientes tuberías venido al pendiente del terreno y las clases de tubería de 50 la presión máxima de trabajo.

PERFIL LONGITUDINAL

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RESERVORIO

CAPTACIÓN

Perfil de la línea de conducción de desde el punto de captación hacia el reservorio del distrito de Sicaya para el abastecimiento y distribución de la población para el consumo humano.

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Cálculo de línea de conducción La línea de conducción es uno delos principales para el traslado de caudal desde la captación hacia el reservorio en la cual se tomara los diámetro correspondiste y tomando en cuenta la pendiente de la línea de conducción. 

Se especifica los detalles del diseño de la línea de conducción en la memoria de cálculos.

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3.5 Diseño reservorio En el distrito de Sicaya se tomó en cuentas las dimensiones que se tomara en cuenta para el diseño de reservorio para el abastecimiento de la población ya que contara con un nuevo esto abastecerá a la población de Sicaya Cálculo de reservorio    

Dimensionamiento Tubo de ingreso y salida Tubo de rebose Tubo de desagüe

4:RED DE DISTRIBUCIÓN 4.1 REDES DE DISTRIBUCION DE AGUA POTABLE La red de distribución es la parte del sistema de abastecimiento de agua potable por medio de la cual se le lleva el agua al usuario. Su adecuado funcionamiento depende de una selección cuidadosa de los materiales que se utilizan, de mano de obra calificada, de la observancia de las especificaciones de construcción y de la correcta supervisión de la ejecución de la obra. Las redes de distribución son líneas o circuitos de que conducen las aguas, llevando el caudal hasta las viviendas, industrias o comercios, entre otros.

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La red de distribución se inicia en la primera casa de la comunidad; la línea de distribución se inicia en el tanque de agua tratada y termina en la primera vivienda del usuario del sistema. Consta de: •

Estaciones de bombeo.

•

Tuberías principales, secundarias y terciarias.

•

Válvulas que permiten operar la red y sectorizar el suministro en casos

excepcionales, como son: en casos de rupturas y en casos de emergencia por escasez de agua. •

Dispositivos para macro y micro medición. Se utiliza para ello uno de los

diversos tipos de medidores de volumen. •

Derivaciones domiciliares.

Las redes de distribución de agua potable en los pueblos y ciudades son generalmente redes que forman anillos cerrados. Por el contrario las redes de distribución de agua en las comunidades rurales dispersas son ramificadas. Para el diseño de una red de distribución es imprescindible haber definido la fuente de abastecimiento y la ubicación del tanque de almacenamiento, la cantidad de agua estará definida por los consumos de agua estimados en base a las dotaciones de agua. El análisis de la red debe contemplar las condiciones más desfavorables. El objetivo de una red de distribución es hacer llegar el agua al usuario a través de las acometidas domiciliarias y garantizar el caudal contra incendios a través de los hidrantes.

4.2 CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO Las redes cerradas están constituidas por naturaleza de distribución de las tuberías principales, tuberías secundarias, ramales abiertos, etc. 20

Las tuberías principales, constituyen las mallas o redes cerradas. Líneas principales o primarias son las tuberías que constituyen los circuitos principales de la red. Líneas secundarias, son las tuberías que constituyen el agua detrás de los circuitos principales de la red. Cuando por razones topográficas las presiones de servicio del sistema de distribución sean muy altas, resulta conveniente dividir en zonas (media, alta y baja), las cuales pueden interconectarse mediante válvulas reguladoras o reductoras de presión, tanques rompedores de carga en caso de dos redes resulta conveniente interconectar las redes alternando válvulas reguladoras o reductoras.

4.3 SELECCIÓN DEL TIPO DE RED DE DISTRIBUCION De acuerdo a las condiciones topográficas, la ubicación de las fuentes, respecto a la red y al tanque existen diversas formas de suministrar el agua a la red. Distribución por gravedad, cuando se tiene solo red de un sistema por gravedad se harán dos cosas: consumo básico horario y consumo por incendio. Cuando las condiciones topográficas obliguen a separar el sistema de distribución en más de una red de la interconexión entre ellas pueden ser hechas a través de válvulas reguladoras o en caso debe tener por lo menos dos puntos de interconexión. Distribución por bombeo, siempre que esto suceda es posible la solución de una o más redes separadas por tanques u otros dispositivos para mantener las presiones normales.

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Combinado, pueden ser por gravedad y por bombeo. Para nuestro proyecto es por un sistema por gravedad.

Para nuestra red de distribución se trabajara por un sistema de gravedad el cual a su vez es evaluado por el método de Hardy Cross; la cual consta con:



Con 27 mallas o circuitos.

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5. SISTEMA DE ALCANTARILLADO

El Sistema de Alcantarillado Sanitario está destinado a recolectar y transportar aguas residuales utilizando la concepción de microsistemas y teniendo el “Condominio” como la unidad básica de atención, donde el sistema colector está compuesto de una red pública concebida para captar las aguas residuales de los ramales condominiales en el punto más bajo de cada manzana o bloque.

5.1. SISTEMA DE ALCANTARILLADO POR VACIO

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Los sistemas de alcantarillado por vacío de aguas residuales tienen como principio de funcionamiento la diferencia de presión entre la atmosférica y la presión negativa en la red colectora, y se utilizarán en situaciones adversas, donde las características geomorfológicas o geotécnicas del terreno impidan la construcción de sistemas de alcantarillado convencional (por gravedad o por bombeo).

5.2. AMBITO DE APLICACIÓN Para nuestro proyecto el sistema de alcantarillado será por vacío se debe aplicar como última opción luego de haber evaluado técnicamente que no es posible la construcción del sistema de alcantarillado convencional (por gravedad o bombeo). Consecuentemente, luego de descartar técnicamente que no sea posible aplicar un sistema de alcantarillado convencional (por gravedad o bombeo), el sistema de alcantarillado por vacío se debe aplicar, cuando el proyecto se encuentre ubicado en terrenos que presenten, cuando menos, alguna de las siguientes características:

a) Terrenos cuyo nivel freático sea alto, es decir que el nivel del agua se encuentre a una profundidad menor de 1.00 m, respecto del nivel del terreno. b) Terrenos inundables, en los que la inundación se presenta con una duración mínima de tres (3) meses durante el año. c) Terrenos rocosos, establecido así luego de realizado el estudio de suelos, y que además abarque un mínimo de 80% de la longitud total donde se instalarán las redes de alcantarillado.

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d) Terrenos con pendiente negativa, que no permitan la instalación del alcantarillado por gravedad.

El uso de este sistema debe ser justificado con sustento técnico, económico, social y ambiental, cumpliendo las exigencias del Sistema Nacional de Inversión Pública - SNIP.

MEMORIA DE CÁLCULO DISEÑO DE CAPTACIÓN DE LADERA 

CÁLCULO DE CAUDAL MÁXIMO

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Pf:

.:

Dotación:::



.:

CÁLCULO DE DISEÑO DE CAPTACIÓN DE LADERA

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27

28

CÁLCULO DE LINEA DE CONDUCCIÓN

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CÁLCULO DEL RESERVORIO

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CÁLCULO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN Para determinar nuestra red de distribución hicimos uso de la fórmula de Hardy Cross. Cabe mencionar que se realizar con 27 ramas.

Población Futura Dotación Qm Qmh Longitud Total

8738

Hab

120 12.14 30.34

l/hab/dia l/s l/s m

9132.80

CAUDAL UNITARIO:

Qu =

0.00332 209

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Al realizar los cálculos por iteración, lo obtuvimos en la quinta iteración.

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SEGUNDA ITERACIÓN

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38

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TERCERA ITERACIÓN

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CUARTA ITERACIÓN

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QUINTA ITERACIÓN

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CÁLCULO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO

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CONCLUSIONES  Nuestra captación hacia el reservorio se dará por un sistema de gravedad. la línea de conducción hacia el reservorio es de 760 metros.  La población futura calculada para un estimado de 20 años es de 8,738 habitantes.  El sistema de captación se realizará por ladera para abastecer al distrito de Sicaya.  El total de caudal de ingreso calculado es de 30.34 L/s. RECOMENDACIONES  Al realizar la ejecución de obra se sugiere una selección cuidadosa de los materiales que se utilizan y mano de obra calificada  Tener en cuenta las especificaciones de construcción y de la correcta supervisión de la ejecución de la obra.  Contar con las medidas de seguridad al ejecutar la obra, por ejemplo, los implementos hacia el personal como cascos, chalecos, zapatos de seguridad entre otros.

BIBLIOGRAFIA    

REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES Organización Mundial de la Salud (OMS). Agua Potable para poblaciones rurales, Roger Agüero Pittman Hidráulica de Fluidos II 55

 

Abastecimiento de Agua Potable y Alcantarillado, Vierendel Manual de Instalación de Red de Distribución de Agua Potable

DE LA CAPTACIÓN A LA CÁMARA DE RECOLECCIÓN DE AGUA SE PUEDE OBSERVAR QUE SE

ANEXOS UBICACIÓN DE LA CAPTACIÓN

R LA CÁMARA DE CAPTACIÓN PASA EL AGUA LA CUAL NO ABASTECE A LA POBLACIÓN. 56

S CONDUCIDA POR UN SISTEMA DE BOMBEO, ESTÁ UBICADA EN LA PARTE NORTE DE LA PROVINCIA

LEVANTAMOS LA TAPA DE LA CAPTACIÓN PARA PODER HACER UN 57

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