TTE161

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Universidad Católica de Temuco

Departamento de Geología y Obras Civiles

Facultad de Ingeniería

Carrera de ingeniería Civil en Obras Civiles

Propuesta de abastecimiento de agua potable para las viviendas unifamiliares de la comuna de Collipulli y sus alrededores región de la Araucanía provincia de Malleco.

Actividad formativa equivalente presentada para optar al título de

Ingeniero Civil En Obras Civiles

Estudiante

Kevin Reynolds Benavides

Profesor guía

Dr. Oswaldo Peña Villegas

Temuco 2022

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Indice

Contenido Resumen ............................................................................................................................ 7 Abstract ............................................................................................................................. 8 Agradecimientos ................................................................................................................ 9 CAPITULO I........................................................................................................................... 10 1.1 Introducción ............................................................................................................... 10 CAPITULO II: Planteamiento del problema y Objetivos ........................................................ 12 2.1 Origen del problema: ................................................................................................. 12 2.2 Definición del problema ............................................................................................. 12 2.3 Formulación del problema ......................................................................................... 13 2.3.1 Problema general ................................................................................................ 13 2.3.2 Problemas específicos ......................................................................................... 13 2.4 Objetivos del Proyecto ............................................................................................... 13 2.4.1 Objetivo General ................................................................................................. 13 2.4.2 Objetivos Específicos ........................................................................................... 13 2.5 Limitaciones ............................................................................................................... 14 2.6 Hipótesis .................................................................................................................... 14 CAPITULO III: Estado del arte ............................................................................................... 15 3.1 Enfoque Nacional ....................................................................................................... 15 3.2 Enfoque internacional ................................................................................................ 16 CAPITULO IV: Marco teórico................................................................................................ 17 4.1 Conceptos del sistema................................................................................................ 17 4.1.1 Abastecimiento tipo pozo profundo .................................................................... 17 4.1.2 Componentes de un sistema de abastecimiento de agua potable ....................... 17 4.1.2 Formulación de un proyecto de abastecimiento rural ......................................... 17 4.1.3 Concepto de agua potable................................................................................... 17 4.1.4 Sistema de captación del abastecimiento de agua .............................................. 18

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4.1.5 Sistema de distribución del abastecimiento de agua ........................................... 18 4.2 Investigación de la zona de aplicación ............................................................................ 20 4.2.1 Zona de aplicación del proyecto .............................................................................. 20 4.2.2 Hidrogeología de Collipulli ................................................................................... 21 4.3 Proyectos Referenciales Anteriores ............................................................................ 23 4.3.1 APR Lolcura Santa Luisa ....................................................................................... 23 4.3.2 APR Maica Alto y Bajo ......................................................................................... 24 4.3.3 APR Huapitrio ...................................................................................................... 25 4.3.4 APR José Miguel Carrera...................................................................................... 26 4.3.5 Abastecimiento de agua pozo profundo cercano a zona de estudio .................... 27 4.4 Parámetros y criterio de diseño ..................................................................................... 28 4.4.1 Población................................................................................................................. 28 4.4.2 Dotación.................................................................................................................. 29 4.4.3 Parámetros de diseño ............................................................................................. 30 4.4.4 La normativa NCh 2485 ....................................................................................... 31 4.4.5 Caudal necesario y Caudal Máximo de diseño ......................................................... 33 4.4.6 Selección de la bomba ............................................................................................. 33 4.4.7 Solución a reiterados cortes de luz eléctrica ........................................................ 33 4.5 Perforación:................................................................................................................ 35 4.5.1 Detalles de perforación ....................................................................................... 36 4.6 Selección de sistema de tratamiento de agua potable ............................................... 36 4.6.1 Sistema de filtración convencional de sólidos gruesos ........................................ 40 4.6.2 Equipo clorador de contacto ............................................................................... 40 4.7 Líneas de aducción, conducción y almacenamiento: .................................................. 41 4.7.1 Tubería de Aducción ............................................................................................ 41 4.7.2 Tuberías de conducción o impulsión.................................................................... 42 4.7.3 Estanque de regulación ........................................................................................... 43 Estanque polietileno .................................................................................................... 43 4.7.4 Torre metálica ......................................................................................................... 44

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4.8 Resumen de datos obtenidos ..................................................................................... 45 CAPITULO V: Metodología.................................................................................................... 46 5.1 Generalidades ............................................................................................................ 46 5.2 Diseño de la investigación .......................................................................................... 46 5.3 Enfoque de la investigación ........................................................................................ 46 5.4 Técnicas de recolección de datos ............................................................................... 46 5.5 Esquema conceptual metodológico:........................................................................... 47 CAPITULO VI: Resultados ..................................................................................................... 48 6.1 Profundidad de perforación de la fuente de abastecimiento.................................. 48 6.2 Selección de bomba sumergible ................................................................................. 48 6.3 Análisis y Cálculos....................................................................................................... 50 6.3.1 Resultados Epanet ................................................................................................... 52 6.3.1.1 La bomba y Estanque........................................................................................ 52 6.3.1.2 Desde el estanque a la casa .............................................................................. 53 6.4 Planimetría y presupuesto de la propuesta de abastecimiento de agua potable............ 54 6.4.1 Diseño de Abastecimiento con torre de elevación................................................... 54 6.6 Diseño de Abastecimiento de agua potable. Segunda opción. ....................................... 61 6.6.1 Análisis y Cálculos................................................................................................ 62 6.6.2 Diseño de sistema de impulsión .............................................................................. 62 6.6.2.1 Selección de bomba centrifuga......................................................................... 63 6.7 Sistema Hidropack.................................................................................................. 65 6.8 Pozo profundo con Hidropack .................................................................................... 66 Referencia Bibliografía ......................................................................................................... 73 Anexo................................................................................................................................... 75 1. Manual de mantenimiento........................................................................................... 75 1. CONSIDERACIONES DE USO DEL SISTEMA: ...................................................................... 76 II.- CLORADOR DE CONTACTO...................................................................................... 76 III.- SISTEMA DE FILTRACION .......................................................................................... 78 IV.- ESTANQUE DE AGUA................................................................................................ 79

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V.- LIMPIEZA DE REDES Y CLORADOR .............................................................................. 79 EQUIPOS ELECTRICOS .......................................................................................................... 80

GRÁFICO 1: POBLACIÓN RURAL-URBANA SEGÚN LOS ÚLTIMOS CENSO 2017 DE LA COMUNA. INE. ...10

ILUSTRACIÓN 1: TIPOS DE ACUÍFEROS. AQUABOOK...............................................................................22 ILUSTRACIÓN 2: CONEXIONES DE SISTEMA DE FILTRADO. VALDIAQUA. ...............................................39 ILUSTRACIÓN 3: FILTRO SOLIDOS GRUESOS ............................................................................................40 ILUSTRACIÓN 4: CLORADOR VALAC .........................................................................................................41 ILUSTRACIÓN 5: GRAFICO DE CURVAS DE LA BOMBA SELECCIONADA ..................................................50 ILUSTRACIÓN 6: RESULTADO DE TIEMPO DE LLENADO DEL ESTANQUE. ...............................................53 ILUSTRACIÓN 7: VALORES DE PRESIONES PARA EL DISEÑO PROPIO. .....................................................54 ILUSTRACIÓN 8: PARTES DE HIDRONEUMÁTICO. SECPLAC. ...................................................................65 IMAGEN 1: ZONA DE APLICACION DEL PROYECTO. KMZ. .......................................................................20 IMAGEN 2: HIDROGEOLOGÍA ARAUCANÍA. GOBIERNO REGIONAL GORE. .............................................21 IMAGEN 3: HIDROGEOLOGÍA COLLIPULLI GOBIERNO REGIONAL. GORE................................................22 IMAGEN 4: APR CONSTRUIDOS EN LA COMUNA GOBIERNO REGIONAL GORE. ....................................23 IMAGEN 5: SECTOR DEL ABASTECIMIENTO CONSTRUIDO. GOOGLE EARTH ..........................................27 IMAGEN 6: TIPO DE FUNCIONAMIENTO. PUNTOSOLAR .........................................................................34 IMAGEN 7: PUBLICIDAD DEL FABRICANTE ..............................................................................................38 IMAGEN 8: TUBERÍA V-WELL. VINILITT ....................................................................................................42 IMAGEN 9: ESTANQUE DE POLIETILENO. BIOPLASTIC.............................................................................43 IMAGEN 10. ESTRUCTURA TORRE SOPORTANTE. DISEÑO PROPIO. SAP2000........................................44 TABLA 1: DETALLE ESTRATOS APR LOLCURA SANTA LUISA. GORE. ........................................................24 TABLA 2: HABILITACIÓN APR LOLCURA SANTA LUISA .............................................................................24 TABLA 3: DETALLE ESTRATOS APR MAICA ALTO Y BAJO. GORE. .............................................................24 TABLA 4: HABILITACIÓN APR MAICA ALTO Y BAJO. GORE. .....................................................................25 TABLA 5: DETALLE ESTRATOS APR HUAPITRIO. GORE.............................................................................25 TABLA 6:HABILITACIÓN APR HUAPITRIO. GORE. .....................................................................................26 TABLA 7:DETALLE ESTRATOS APR JOSÉ MIGUEL CARRERA. GORE..........................................................26 TABLA 8:HABILITACIÓN APR JOSÉ MIGUEL CARRERA. GORE. .................................................................26 TABLA 9: CAUDALES MÍNIMOS EN ARTEFACTOS SANITARIOS. NCH2485 ..............................................32 TABLA 14: SOLUCIONES PARA DISMINUIR HIERRO EN AGUAS SUBTERRÁNEAS ....................................37 TABLA 15: ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DEL FABRICANTE ....................................................................38 TABLA 16: FUNCIÓN DE LAS CONEXIONES DEL FILTRO ...........................................................................40

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TABLA 17: RESUMEN DE PARÁMETROS. .................................................................................................45 TABLA 12: ALTURA DE BOMBEO BOMBA 4SR1/25 PEDROLLO ...............................................................49 TABLA 13: EFICIENCIA DE BOMBA 4SR1/25 PEDROLLO ..........................................................................49 TABLA 10: VALORES DE DISEÑO EPANET. ELABORACIÓN PROPIA..........................................................52 TABLA 11: VALORES DE DISEÑO EPANET. ELABORACIÓN PROPIA..........................................................52 TABLA 18: PRESUPUESTO DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE, CON TORRE DE ELEVACIÓN.......60 TABLA 19: ALTURA DE BOMBEO BOMBA CPM-158 ................................................................................63 TABLA 20: EFICIENCIA DE BOMBA CPM-158 PEDROLLO .........................................................................64 TABLA 21: PRESUPUESTO ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE, CON DISTRIBUCIÓN POR HIDROPACK.....................................................................................................................................70

ANEXO 1: ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE TIPO POZO PROFUNDO SEGUNDA PROPUESTA .......84 ANEXO 2: PLANO DE EMPLAZAMIENTO ABASTECIMIENTOS ..................................................................85 ANEXO 3: PROPUESTA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE PRIMERA OPCIÓN............................86

DIBUJO AUTOCAD: 1 DETALLES DE PERFORACIÓN Y ACCESORIOS. ELABORACIÓN PROPIA..................55 DIBUJO AUTOCAD: 2 MODULO DE FILTRADO TIPO ACQUASAN. ELABORACIÓN PROPIA. .....................56 DIBUJO AUTOCAD: 3 SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN HIDROPACK. ELABORACIÓN PROPIA. ......................66

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Resumen

En la comuna de Collipulli existe una gran dispersión rural de viviendas en el sector precordillerano de la comuna. Por esto mismo dado la geografía del territorio y la lejanía entre viviendas se hace poco factible un abastecimiento de agua potable rural A.P.R. En la actualidad las municipalidades de todo el país pueden postular a proyectos de abastecimiento de agua para ser financiados por la subsecretaria de desarrollo regional y administrativo (SUBDERE). En este proceso de postulación muchas municipalidades se ven obstaculizadas ya sea por falta de personal o falta de conocimientos previos del tema o en algunos casos la mala realización y gestión del proyecto. Este proyecto tiene por producto final entregar a la comuna de Collipulli dos propuestas de abastecimiento de agua potable tipo pozo profundo ambos con diseño de captación de agua del mismo tipo, (I) mediante bomba sumergible y (II) acumulación en estanque de polietileno reforzado. La gran diferencia de los dos diseños es el sistema de distribución del agua, uno por gravedad elevando el estanque a la altura necesaria para cumplir con la normativa vigente, el otro diseño se enfoca para personas con problemas de movilidad o tercera edad que les sería imposible o muy difícil subir a la torre de elevación para hacer las mantenciones pertinentes. El segundo diseño consiste un sistema de distribución mediante bombeo con hidro pack para mejorar el consumo de corriente eléctrica. Para esto se considera la metodología tanto teórica como también poder investigar de abastecimientos ya realizados de las zonas precordilleranas de la comuna de Collipulli, abastecimientos realizados anteriormente, sistema de abastecimientos de agua potable rural A.P.R ya realizados en sectores cercanos y todo lo relacionado con la ingeniería civil, para optimizar de mejor manera los recursos y que el suministro de agua sea constante y perdurable en los años. Como producto se entregan dos propuestas de abastecimiento de agua potable tipo pozo profundo en su totalidad, con su sistema de captación, almacenamiento, tratamiento, y distribución completos aplicando la ingeniería a la normativa vigente de nuestro país como también señala recomendaciones de mantención y constructibilidad del proyecto. Además de cada plano visado por el Minesterio de Salud MINSAL.

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Abstract

In the Collipulli commune there is a big rural house dispersion on its topography. For this reason, given the territory geography and the remoteness between one house and the other, a classic rural drinking water supply such as an A.P.R seems barely feasible. Nowadays, townhalls all over the country can apply for water supplies projects to be financed by the undersecretary of management and regional development (SUBDERE). In this application process, many townships are hampered, whether from lack of staff or previous subject knowledge. Or even in some cases, because of the mismanagement or poorly execution of the project. This project has as a product to deliver to the Collipulli commune two designs of deep well shalls drinking water supplies, both with water collection design of the same type, through submersible pump and pond accumulation of reinforced polyethylene. The big difference between the two designs is the water distribution system. One by gravity raising the pond to the height needed to comply with the current regulation. The other design is focused on people with mobility problems or seniors to whom it would be impossible or very hard to climb to the elevated tower to do the proper maintenance. The second design consists in a distribution system through pumping with hydro pack to improve the electric current consumption. For this, it must be considered: the research and the theoretical methodology, the location of the project, supplies previously done, rural drinking water supply systems (A.P.R) already conducted in nearby areas; and everything related to civil engineering to optimize resources in a better way and also the water supply to be consistent and enduring through the years. As a product two supplies designs are delivered, with their capturing, storage, treatment and distribution complete. Implementing the engineering to the current regulation of our country as well as attaching recommendations of maintenance and buildability of the project. Besides every plan endorsed by the MINSAL.

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Agradecimientos

Sin lugar a duda uno como ser humano durante toda su vida sociabiliza y conoce diferentes personas que pasan a ser parte de esta formación académica, desde la toma de la decisión de el que estudiar hasta la culminación de esta. Este trabajo de título va dedicado a mi madre Ismenia y mi padre Gastón que siempre han apoyado mis sueños para convertirlos en meta, siendo mis guías en este camino a veces complicado llamado vida. Gracias a ellos por confiar en mí y mis capacidades- Gracias por cada sacrificio tanto de tiempo como económico que invirtieron en mi formación. Gracias por cada consejo y por enseñarme el camino correcto de la vida y por qué cada día me entregaron las herramientas necesarias para poder llegar a terminar esta etapa de forma óptima. Mis hermanos Paul y Williams que siempre han estado apoyándome y haciéndome saber sus buenas intenciones para mi futuro. Mis tíos en especial a mi tía Carmen, Marcela y Maruja por la preocupación y confianza que cada una puso en mí y con este trabajo de título agradecer que cada consejo, valió la pena. A mi pareja por aguantar mi ausencia por la demanda de tiempo que conlleva este desafío pero que siempre entiende como un mejor futuro para nuestra futura familia. Gracias a mis profesores que fueron un pilar fundamental en mi enseñanza, traspasando sus conocimientos, sus experiencias y sus técnicas. Con las cuales me pude desempeñar de excelente manera en mis practicas estudiantiles. En especial a mi profesor guía el Dr. Oswaldo Peña que gracias a él me enamore aún más de la carrera y en específico de la mecánica de los fluidos e hidráulica. Gracias a dios por darme la posibilidad de expresar mis agradecimientos mediante lo descrito anteriormente, por la salud y por cada experiencia que han formado de mí una mejor persona y así poder lograr estos sueños que se convirtieron en metas para cumplirlas

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CAPITULO I

1.1 Introducción

El agua es un recurso natural indispensable para la vida humana y el ejercicio de la inmensa mayoría de las actividades económicas de un país. Es un recurso que debe estar disponible no solo en cantidad necesaria, sino que ser también de excelente calidad. Dada esta necesidad básica e indispensable y dar cumplimiento a los deberes del Estado, se implementó un Programa de Inversión que está orientado a la dotación de Agua Potable para consumo humano en comunidades indígenas y sectores rurales de la Región de la Araucanía. Financiado por la subsecretaria de desarrollo regional y administrativo. Es necesario considerar la gran cantidad de familias que viven en zonas rurales de Collipulli y el importante aumento de la población rural en la comuna de Collipulli, en especial en la zona precordillerana. Como se puede apreciar en el grafico 1 es una población importante dentro de la comuna.

Población Últimos CENSO

29%

71%

RURAL URBANA

Gráfico 1: Población rural-urbana según los últimos CENSO 2017 de la comuna. INE.

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Este proyecto tiene como meta abordar todos esos casos rurales que no es posible resolver mediante Proyectos de agua potable rural (A.P.R) porque se hace inviable económica y logísticamente la realización de conexiones de redes del tipo A.P.R. Ya que las familias están emplazadas en sectores rurales geográficamente dispersos y en algunos casos de muy difícil acceso sobre todo en inverno. La dispersión geográfica, y A.P.R, de la zona se pueden obtener de la página oficial del gobierno regional de la Araucanía. Y el difícil acceso se debe al mal estado de los caminos rurales de la comuna o la inexistencia de estos. Los abastecimientos de agua potable son relevantes y muchas veces la única solución a los problemas de escasez de agua que se viene arrastrando por años en muchas comunas de la Región de la Araucanía, sobre todo en el periodo de los meses Diciembre – Abril, ya que por estación la zona se encuentra en verano (época seca) y se puede encontrar el nivel de acuífero más bajo. Esto también se hace en base a la recolección de datos obtenidos por el trabajo en terreno del equipo de SECPLAC de la comuna de Collipulli. Es por esto por lo que se hace necesario una propuesta propia, optimizado para la comuna de Collipulli, ya que en este momento la comuna no cuenta con este diseño por falta de capacitación del personal municipal. El proyecto busca diseñar en su totalidad dos propuestas de abastecimiento de agua potable del tipo pozo profundo para la comuna de Collipulli, considerando acuíferos de la comuna según estudio hidrogeológico del gobierno regional, relieves geográficos, materialidad según las especificaciones técnicas de la comuna, dar solución a los problemas de parámetros físicos y químicos de la calidad del agua que presentan algunos abastecimientos tipo pozo profundo cercanos o pertenecientes al mismo acuífero, siendo el más común la presencia excesiva de Hierro y Manganeso encontrados en la gran parte cordillerana de nuestro país. ajustando todo a la normativa vigente NCh-409. La región atraviesa un momento de inestabilidad territorial, por lo que muchas veces se producen atentados a empresa. Se hace imprescindible contar con un proyecto de instalación rápida si bien no es el principal objetivo del proyecto, se va a adecuar de la forma más rápida posible de construcción sin dejar de lado la calidad y estabilidad del proyecto que va en beneficio de todas las familias que hoy no cuentan con agua potable.

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CAPITULO II: Planteamiento del problema y Objetivos

2.1 Origen del problema:

En la actualidad en la comuna de Collipulli no se cuenta con un ingeniero civil interesado o con conocimientos en el tema de abastecimientos de agua, o más bien algún ingeniero que se interese a fondo por el tema de los abastecimientos de agua. Actualmente solo se realiza un tipo de abastecimiento de agua unifamiliar en la comuna, que básicamente consiste en perforar hasta encontrar agua y construir una torre metálica de 6 metros donde se apoya el estanque de 1300 litros, con todo el estudio ingenieril a cargo de la empresa que se adjudica el proyecto, esto genera gastos de diseño. Se hace de suma importancia poder realizar un estudio de comportamiento de abastecimientos ya construidos y funcionando, recopilar la mayor información posible para hacer el diseño de abastecimientos tipos con toda la ingeniería hidráulica necesaria. Esto no solo economiza la actual solución. También hace que los abastecimientos se realicen de forma más rápida, eficiente y funcionen bien por el transcurso del tiempo. Para así llegar a todas las familias que aún no tienen este vital fluido que es el agua.

2.2 Definición del problema

La comuna de Collipulli actualmente no cuenta con un modelo de abastecimiento de agua, es por esto por lo que al realizar un proyecto la empresa decide como realizar y con que materialidad el abastecimiento. Siendo en la mayoría de los casos de baja calidad para disminuir costos para la empresa. Es por esto por lo que se hace indispensable contar con una propuesta de abastecimiento de agua potable tipo pozo profundo, optimizado para la comuna.

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2.3 Formulación del problema

2.3.1 Problema general

¿Se logra el abastecimiento de agua potable que atienda a las necesidades del hogar?

2.3.2 Problemas específicos

- ¿Por qué el diseño actual es ineficiente diseño actual?

- ¿Es importante el factor social en el diseño de un abastecimiento de agua potable?

- ¿Como asegurar la calidad del agua potable y sostenibilidad?

2.4 Objetivos del Proyecto

2.4.1 Objetivo General

- Proponer abastecimiento de agua potable para viviendas unifamiliares de la comuna de Collipulli y sus alrededores región de la Araucanía provincia de Malleco.

2.4.2 Objetivos Específicos

- Determinar todos los parámetros de diseño, cálculos como caudal requerido (demanda), presiones, velocidades, alturas. Según normativa NCh-2485.

- Seleccionar los equipos mecánicos y accesorios de piping que sean necesarios para el correcto funcionamiento del sistema. - Determinar el costo de implementación de cada sistema, tanto hidráulico como mecánico.

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2.5 Limitaciones

La principal limitación radica en que la municipalidad de Collipulli no cuenta con estudios relevantes requeridos. Sin embargo, para este diseño se usaron estrategias que garantizan la viabilidad del proyecto.

Limitaciones en el diseño según las normativas vigentes al año 2022

Limitaciones de presupuesto no son consideradas ya que se tiene un monto de 5000 Unidades Tributarias Mensuales ($270.000.000) para la realización de abastecimientos de agua potable rural.

2.6 Hipótesis

- El abastecimiento de agua potable tipo pozo profunda será una solución sostenible y de calidad por el tiempo. De bajo consumo eléctrico y con la capacidad de funcionamiento óptimo para cualquier artefacto domiciliario necesario para la comodidad de las personas del hogar.

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CAPITULO III: Estado del arte

3.1 Enfoque Nacional

- Reckmann (2001) En su investigación “pozos profundos” para el ministerio de obras públicas (MOP) detalla el modelado de diferentes formas de captaciones de agua considerando entre ellas la captación mediante pozos profundos que en chile es aún la más usada. También considera otros tipos de captaciones de agua menos usadas o que se deberían usar dependiendo de las condiciones de secado del acuífero. Estas otras opciones son Vertientes, Pozos noria, Punteras que en casos de no poder realizar la captación más segura (pozos profundos) se podría analizar otra dependiendo de la zona y disponibilidad de agua. - Barra (2013) En su investigación denominada “Diseño y cálculo para red de abastecimiento de agua proveniente de un lago y remoción de aguas residuales de comunidad suburbana ” detalla el proceso de captación de agua para diferentes propósitos como si el acuífero fuera el lago, trabaja de forma similar con estanque de almacenamiento, sistema de potabilización del agua conducidas a través de cañerías bajo la normativa vigente en Chile. - Espinoza (2008) En su investigación denominada "PROYECTO DOTACION DE AGUA DE POZO PARA CONSUMO APLICADO A LA COMUNIDAD MANUEL CANIULAF EN EL SECTOR DE MOLTROHUE COMUNA DE NUEVA IMPERIAL NOVENA REGION” detalla “ la tesis desarrollada tuvo por objetivo dar solución al problema de abastecimiento de agua para consumo que aqueja a la comunidad rural dispersa Manuel Caniulaf de la comuna de Nueva Imperial. Para esto se diseñó un proyecto completo de dotación de agua de pozo y sistema de fosa sanitaria, proponiendo un sistema especial de construcción a partir de golpes gravitacionales y de rotación, el cual deberá llevase a cabo con materiales adecuados y características técnicas acordes a la situación socioeconómica que este sector presenta, considerando las normas existentes”

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3.2 Enfoque internacional

- Mamani & Torres (2018), en su tesis “Sistema de agua potable, Saneamiento Básico y el nivel de Sostenibilidad en la localidad de Laccaicca, Distrito de Sañayca, Aymaraes, Apurímac, 2017”, analizaron la sostenibilidad del sistema de agua potable y saneamiento básico, en una localidad de 31 familias. Para la evaluación usaron la metodología SIRAS. Observaron los estados de conservación de los componentes estructurales, encuestaron a los usuarios (en análisis de la gestión) y a la junta directiva (en análisis de operación mantenimiento). Concluyeron que el sistema es sostenible, pero no en su totalidad, por diversos factores. - López (2009), en su proyecto “Diseño del sistema de abastecimiento de agua potable para las comunidades Santa Fe y Capachal, Píritu, Estado Anzoátegui”, diseñó el sistema de agua potable según la cantidad de usuarios del servicio, analizando el caudal aproximado que necesita la zona. Simuló el sistema utilizando el programa PIPEPHASE 8.1 para analizar el funcionamiento, obtuvo resultados y programó las correcciones. Concluyó que la distribución correcta del caudal en cada zona se realiza usando bombas centrífugas, demostró que dicho diseño permite a los habitantes acceder de manera sencilla y cubrir sus necesidades. - Ulloa (2017), en su tesis “ Evaluación del Sistema de Agua Potable Monjas Gordeleg, parroquia Zhidmad, Cantón Gualaceo, provincia de Azuay”, utilizó el metodo descriptivo, realizó el recorrido de campo y dio una valoración físico sanitaria de las estructuras del sistema. Su evaluación permitió conocer las deficiencias y causas de los componentes del sistema de agua. Planteó mejoras que incluyeron proyecciones de la población, cálculos hidráulicos para caudales, análisis y valoraciones sanitarias de los componentes. Concluyó que las estructuras se encuentran en buenas condiciones.

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CAPITULO IV: Marco teórico

4.1 Conceptos del sistema

4.1.1 Abastecimiento tipo pozo profundo

Corresponde a una estructura hidráulica que permite alumbrar y extraer aguas que escurren por los acuíferos subterráneos, ubicados a una mayor profundidad que en el caso de las norias. El agua se extrae de los pozos mediante bombeo u otro sistema de elevación. (“Pozos profundos” MOP 2000)

4.1.2 Componentes de un sistema de abastecimiento de agua potable

Se denomina sistema de agua potable al conjunto de obras de captación, tratamiento, conducción, regulación, distribución y suministro intradomiciliario de agua potable. (MIDEPLAN. MOP 2015)

4.1.2 Formulación de un proyecto de abastecimiento rural

En general, para elaborar la formulación los proyectos de instalación de sistemas de agua potable rural, las principales fuentes de información corresponden a la Dirección de Obras Hidráulicas de la Región, el Municipio y los habitantes de la localidad en estudio. (MIDEPLAN. MOP 2015)

4.1.3 Concepto de agua potable

Agua que cumple con los requisitos microbiológicos, de turbiedad, químicos, radioactivos, organolépticos y de desinfección descritos en NCh 409/1, que aseguran su inocuidad, y aptitud para el consumo humano. (NCh 401. Of 2005)

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4.1.4 Sistema de captación del abastecimiento de agua

El sistema de captación de agua se conoce como la obtención del agua desde el acuífero hasta el estanque de almacenamiento. Lo primero es realizar una investigación sobre el acuífero perteneciente a la zona, posterior a la investigación del acuífero de la zona, se realiza una consulta a diferentes entidades y personas particular por pozos profundos ya realizados en la zona, para tener una referencia de profundidad y calidad de agua del acuífero. Tal cual como lo detalla la normativa NCh-777 y Nch-2485. Antes de todo cálculo de la propuesta de abastecimiento se necesita conocer los parámetros de demanda y para quien va dirigido el abastecimiento. Todo esto guiado por la normativa vigente NCh-777. De igual forma en el sistema de aducción deben ir elementos accesorios principales como la bomba sumergible la cual se calculará en base al caudal requerido y altura de bombeo para cumplir con el caudal de diseño calculado según la normativa, filtros del tipo cartucho para posibles contaminante de mayor tamaño y filtros del tipo de abatimiento hierro-manganeso. Por último, ser desinfectada con el hipoclorito suficiente para ser potabilizada para su correcto almacenaje dentro un recipiente poliuretano reforzado. La profundidad de la perforación se realizará de acuerdo con la investigación de abastecimientos cercanos y consultados en diferentes entidades de abastecimientos ya realizados. Para esto se utilizará el sistema Symmetrix en entubación simultánea, la que se realizará de acuerdo con NCh 777 Capitulo II Agua Potable - Fuentes de Abastecimiento y Obras de Captación.

4.1.5 Sistema de distribución del abastecimiento de agua

Se entiende como sistema de distribución del abastecimiento de agua, la salida de agua desde el estanque de almacenamiento hasta el lugar abastecido, pudiendo ser desde una ciudad hasta una vivienda unifamiliar. Para este caso, este proyecto se enfoca en casas unifamiliares. En la actualidad existen dos métodos para distribuir el agua desde el estanque de almacenamiento hasta el hogar. El primero de estos métodos, consiste en elevar el estanque de almacenamiento a la altura suficiente para que por diferencia de alturas

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se distribuya el agua sin ningún accesorio mecánico y que cumpla con los parámetros indicados en la normativa NCh-777 y NCh-2485. El segundo método consiste en distribuir el agua desde el estanque de almacenamiento a través de soluciones mecánicas en este caso por un sistema de bombeo. A diferencia del otro método el estanque de almacenamiento no es necesario elevarlo, si no que el estanque debe estar a nivel del terreno donde se instalará. Y así distribuir el agua de manera constante y donde se encuentre el hogar. Ningún método es mejor que otro, la pregunta es para quien va dirigido cada método, la principal diferencia radica en que el primer método no consume corriente eléctrica en su distribución, pero su mantenimiento de estanque en altura es de acceso complicado. El segundo método consume energía eléctrica para su sistema de bombeo, pero el estanque al estar a nivel del terreno, no hay problemas de acceso al mismo.

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4.2 Investigación de la zona de aplicación

4.2.1 Zona de aplicación del proyecto La zona de aplicación donde se llevará a cabo este proyecto corresponde al sector rural de la comuna de Collipulli, Región de La Araucanía. Como se puede apreciar en la imagen 1.

Imagen 1: Zona de aplicacion del proyecto. KMZ.

El clima predominante es del tipo Clima templado lluvioso con leve sequedad estival. Por efecto de la cordillera de Los Andes, las condiciones climáticas se ven afectadas por un aumento de las precipitaciones y periodos de nieve en época de invierno, en el verano se ve afectado por un aumento considerable en las precipitaciones. La precipitación anual promedio del sector es de 2.700 mm, mostrando una estación seca prolongada de 3 a 4 meses. La temperatura promedio anual es del orden de 8°C, con extremos de -4°C y 20°C. Los terrenos del sector están dedicados principalmente a la crianza de animales (ovinos y bovinos) y el manejo de productos no madereros del bosque nativo. Además, en la comuna existen el Parque Nacional Tolhuaca y la Reserva Nacional Malleco.

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4.2.2 Hidrogeología de Collipulli

Respecto de la hidrogeología de la comuna de Collipulli, se pueden identificar las siguientes formaciones: Acuicludo, Poroso/Acuitardo, Fisurado, Donde se puede apreciar la distribución en la siguiente imagen 2 e imagen 3.

Imagen 2: Hidrogeología Araucanía. Gobierno Regional GORE.

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Imagen 3: Hidrogeología Collipulli Gobierno Regional. GORE.

Que tenga la categorización de fisurado consiste en que la formación geológica está formada por rocas que presentan superficies de discontinuidad. Estas discontinuidades pueden estar abiertas y limpias o, al contrario, rellenas por material poroso. Si están abiertas el agua se moverá fácilmente a través de ellas, y si están rellenas dependerá de la permeabilidad del material de relleno.

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Ilustración 1: Tipos de acuíferos. AQUABOOK.

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4.3 Proyectos Referenciales Anteriores

Se presentarán los estados encontrados en el desarrollo de pozos de proyectos APR de la comuna de Collipulli. En la imagen 4 se puede apreciar los actuales pozos profundos realizados, de los cuales podremos obtener datos de la comuna para la realización del proyecto.

Imagen 4: APR construidos en la comuna Gobierno Regional GORE.

4.3.1 APR Lolcura Santa Luisa

Se presenta la estratigrafía encontrada al momento de la perforación del pozo de 35 m del Sistema APR Lolcura Santa Luisa, el que tiene un caudal de explotación de 10 l/s.

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HORIZONT E

PROFUNDIDAD [m] DESDE HASTA

DESCRIPCIÓN

0,0 0,3 3,0

0,3 3,0

Arena fina, tierra

1 2 3 4 5

Roca con arenas y gravas Rocas con bolones hasta 12” Limo con bolones de gran tamaño

14,0 22,0 35,0

14,0 22,0

Rocas con arenas y gravas de color oscuro

Tabla 1: Detalle estratos APR Lolcura Santa Luisa. GORE.

El entubamiento conforme a la estratigrafía encontrada es el siguiente:

PROFUNDIDAD [m]

HABILITACIÓN

Tubo ciego

0 – 11,8

Criba

11,8 – 17,6 17,6 – 23,4 23,4 – 29,2 29,2 – 35,0

Tubo ciego

Criba

Tubo ciego

Tabla 2: Habilitación APR Lolcura Santa Luisa

4.3.2 APR Maica Alto y Bajo

A continuación, se presenta la estratigrafía encontrada al momento de la perforación del pozo noria de 10 m del Sistema APR Maica Alto y Bajo, el que tiene un caudal de explotación de 50 l/s.

HORIZONT E

PROFUNDIDAD [m] DESDE HASTA

DESCRIPCIÓN

0,0 5,0

5,0 9,0

Grava Gruesa y Bolones

1 2

Rellenos fluviales Arcillas, Gravas y Bolones Arenas y Gravas Finas Saturadas

9,0

11,0

3

Tabla 3: Detalle estratos APR Maica Alto y Bajo. GORE.

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El entubamiento conforme a la estratigrafía encontrada es el siguiente:

PROFUNDIDAD [m]

HABILITACIÓN

Tubo ciego

0 – 6,9

Criba

6,9 – 8,0 8,0 – 9,9

Tubo ciego

Criba

9,9 - 11

Tabla 4: Habilitación APR Maica Alto y Bajo. GORE.

4.3.3 APR Huapitrio

A continuación, se presenta la estratigrafía encontrada al momento de la perforación del pozo de 102 m del Sistema APR Huapitrio, el que tiene un caudal de explotación de 27 l/s.

HORIZONT E

PROFUNDIDAD [m]

DESCRIPCIÓN

DESDE

HASTA

0,0 2,0 4,0 6,0

2,0 4,0 6,0

Tierra vegetal

1

Arcilla café

2 3

Arcilla, Grava gruesa

15,0 39,0

Arena gruesa

4

15,0

Arena gruesa, Grava gruesa, Piedra volcánica

5

39,0 48,0 87,0

48,0 87,0

Arena fina, Grava gruesa Arena gruesa, Arena fina

6

7

100,0 102,0

Arcilla

8

100,0

Grava gruesa

9

Tabla 5: Detalle estratos APR Huapitrio. GORE.

El entubamiento conforme a la estratigrafía encontrada es el siguiente:

PROFUNDIDAD [m]

HABILITACIÓN

Tubo ciego

0 – 66,0

Criba

66,0 – 72,0 72,0 – 75,0

Tubo ciego

26

Criba

75,0 – 87,0 87,0 – 102,0

Tubo ciego

Tabla 6:Habilitación APR Huapitrio. GORE.

4.3.4 APR José Miguel Carrera

A continuación, se presenta la estratigrafía encontrada al momento de la perforación del pozo de 96 m del Sistema APR José Miguel Carrera, el que tiene un caudal de explotación de 4 l/s.

HORIZONTE

PROFUNDIDAD [m]

DESCRIPCIÓN

DESDE

HASTA

0,0 1,0 5,0

1,0 5,0

Tierra vegetal

1

Arcilla Amarilla

2 3

12,0 17,0 23,0 59,0 65,0 84,0 96,0

Arcilla Amarilla, Grava, Roca.

12,0 17,0 23,0 59,0 65,0 84,0

Bolón, Arcilla. Grava, Arcilla.

4

5

Grava, Arcilla.

6

Roca.

7

Roca Volcánica.

8

Grava Volcánica.

9

Tabla 7:Detalle estratos APR José Miguel Carrera. GORE.

El entubamiento conforme a la estratigrafía encontrada es el siguiente:

PROFUNDIDAD [m]

HABILITACIÓN

Tubo ciego

0 – 77,0

Criba

77,0 – 95,0 95,0 – 96,0

Tubo ciego

Tabla 8:Habilitación APR José Miguel Carrera. GORE.

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4.3.5 Abastecimiento de agua pozo profundo cercano a zona de estudio

A continuación, se muestra la ubicación de un pozo ejemplo respecto al sector en estudio.

Imagen 5: Sector del abastecimiento construido. Google Earth

Según antecedentes dispuestos por el Expediente ND – 0901 – 1369 del Catastro Publico de Aguas (DGA), existe un pozo al cual se le otorgó un derecho de Aprovechamiento de Agua a nombre de Municipalidad de Collipulli, a una distancia aproximada de 6 kilómetros, coincidiendo con la misma zona clasificada como fisurado según mapa Hidrogeológico dispuesto por GORE. Los antecedentes técnicos muestran que el pozo tiene una profundidad de 22 metros, encontrándose a 7,40 metros el nivel estático, lo que finalmente, a través de pruebas bombeo, se designó 1 litro/segundo a otorgar según lo solicitado, de forma permanente y continua.

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4.4 Parámetros y criterio de diseño

4.4.1 Población Para la realización del proyecto de abastecimiento de agua potable, se estimará la población de habitantes por hogar, debido a que los pozos a construir estarán destinados a una vivienda unifamiliar, ya que las zonas rurales están alejadas una de otras, lo que hace inviable un proyecto en conjunto del tipo A.P.R. Como no se tienen antecedentes de la población en la zona rural (debido a que el proyecto se puede destinar a distintas zonas de la comuna), La densidad estimada será de 5 habitantes/viviendas, en donde serán 18 viviendas parte de cada proyecto.

Para el cálculo de población se determinará de la siguiente manera:

- ó = ° ∗ + ó + ó .

Sea:

-

N ° de Viviendas: 18 viviendas

- Densidad Adoptada: 5 Hab/vivienda (según censo 2017)

- Población Escolar: En las localidades en que se cuenta con establecimientos educacionales, se considera el 35% del alumnado total, como número de habitantes adicionales a la población actual. En caso de internado este porcentaje será 85%. Según datos del MINEDUC. - Población Turística: En las localidades de interés turístico, debe estimarse de manera fundamentada la población, de acuerdo con los antecedentes de consumo del sistema existente y/o de los municipios. En caso de no disponer de antecedentes, estimar con antecedentes de alguna localidad de la comuna o cercana de características turísticas similares. Como el proyecto será para viviendas rurales particulares no se considerará población escolar ni turística para el cálculo.

ℎ

ó = 18 ∗ 5

= 90 ℎ

29

4.4.2 Dotación

En el caso de dotación debemos usar las estadísticas de consumo de los últimos 12 meses (365 días) para hacer el cálculo de la media de esta. Estos nuevos sistemas se pueden dimensionar por medio de estadísticas existentes de localidades con similares características socioeconómicas, geográficas y datos de población, mediante la siguiente fórmula de cálculo de dotación:

. . . ∗ 365

. =

De consumo (D.c): Cociente entre el volumen facturado anualmente y el promedio de la población abastecida en el año multiplicado por 365.

Sea:

- D.c = dotación de consumo, expresada en litros por habitante y por día (L/Hab día). - V.F.A = volumen de agua facturado anualmente, expresado en litros (L). - POB.A = población promedio abastecida en el año, expresada en habitantes (Hab). En el caso de no contar con la información necesaria se realizará respecto a los siguientes parámetros según la norma NCh-409:

Dotación actividades de subsistencia;

Dotación Mínima: 20 L/Hab/día

Dotación Máxima: 30 L/Hab/día

Dotación consumo familiar;

Dotación Mínima: 120 L/Hab/día,

Dotación Máxima: 150 L/Hab/día

30

En el caso del proyecto será utilizado una dotación de consumo familiar, máxima de 150l/Hab/día considerando 5 habitantes por vivienda, y la capacidad del estanque de polietileno reforzado (1300 litros).

4.4.3 Parámetros de diseño

Para realizar el diseño de la captación se debe tener en consideración los siguientes puntos:

- Se debe conocer el caudal requerido (Demanda)

- Se debe tener una estimación de cuál es la capacidad del estanque

(dimensiones)

- La altura a la que se colocará el estanque

-

La distancia de la casa al pozo

-

La profundidad del pozo

Con estos datos se puede hacer un estimado del diseño de la red de captación y aducción, el cual incluiría la bomba sumergible, tuberías, conexiones, otros. Además, un tema muy importante en cuanto a salubridad y cuidado de las zonas de extracción de agua, se debe considerar las siguientes condiciones según la normativa vigente NCh-777:

- Emplazar el pozo mínimo a 30 m. de cualquier foco contaminante

- El pozo debe estar a lo menos 10 m. del predio del vecino y a 20 m de

un río o canal.

- Se deberá además tener la precaución que el pozo quede aguas arriba

del pozo negro, de tal forma que estas no queden comunicadas.

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4.4.4 La normativa NCh 2485

La NCh 2485 - Instalaciones domiciliarias de Agua potable- Diseño, Calculo y requisitos de las redes interiores. Establece algunos requisitos para establecer un diseño de red óptimo.

Presiones

- La presión mínima en el artefacto más desfavorable debe tener una presión de 7 m.c.a (0,686 bar)

- La presión máxima queda establecida en 50 m.c.a (4.903 bar)

Velocidades

- Las velocidades no deben superar los 2.5 m/s en tuberías de exterior y los 2 m/s en tuberías de interior

- La velocidad no debe ser menor a los 0.6 m/s

Caudales de artefactos

- La normativa establece los caudales mínimos que debe tener los artefactos sanitarios.