UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE EXTENSIÓN COORDINACIÓN DE COOPERACIÓN TÉCNICA Y DESARROLLO SOCIAL INFORME SERVICIO COMUNITARIO Diseño de un sistema de suministro y distribución de agua potable TUTOR ACADÉMICO Prof. Carlos Corrales CÓDIGO AT-1004 PERÍODO Enero-Junio 2015 Estudiantes participantes: BRAVO VARGAS, Jorge Félix NIEVES ZABALA, Alejandro Enrique Carnet: 06-39261 Carnet: 09-11164 INDICE GENERAL INDICE GENERAL ............................................................................................. 2 INTRODUCCIÓN ............................................................................................... 3 JUSTIFICACIÓN DEL SERVICIO COMUNITARIO ............................................ 4 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ..................................................................... 5 ANTECEDENTES DEL PROYECTO ................................................................. 6 DESARROLLO DEL PROYECTO ...................................................................... 7 TÍTULO DEL PROYECTO .............................................................................. 7 OBJETIVO GENERAL .................................................................................... 7 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................... 7 ACTIVIDADES REALIZADAS ......................................................................... 7 ETAPA 1: LEVANTAMIENTO DE DATOS DE CAMPO .............................. 7 ETAPA 2: ZONIFICACIÓN DEL SECTOR DE GAVILÁN, DETERMINACIÓN DE DEMANDAS Y ALINEACIÓN DE LA TUBERÍA PRINCIPAL POR ZONA .............................................................................. 9 ETAPA 3: MODELIZACIÓN EN EPANET ................................................. 14 ETAPA 4:ESTUDIO DE PRESIONES ....................................................... 16 RESUMEN DEL ESTUDIO ........................................................................... 17 RELACIÓN DEL PROYECTO TRABAJADO CON LA FORMACIÓN ACADÉMICA DEL ESTUDIANTE ................................................................... 19 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................... 20 REFERENCIAS: ............................................................................................... 21 ANEXOS .......................................................................................................... 22 ANEXO 1: IMÁGEN TOMADA DE GOOGLE EARTH[2] DE LA ZONA DE GAVILÁN, EN DONDE SE INDICAN LOS PUNTOS DE CONTROL TOMADOS EN VISITA DE CAMPO. ............................................................ 22 ANEXO 2: CAPA CON IMÁGEN DEL SECTOR DE GAVILÁN GEORREFERENCIADO EN QGIS[3]. ........................................................... 23 ANEXO 3: TABLA QUE CONTIENE LA PRESIÓN DESARROLLADA EN LOS NODOS DE LA RED SEGÚN LA SIMULACIÓN DE EPANET[3]........... 24 2 INTRODUCCIÓN La Universidad Simón Bolívar ha trabajado junto a los representantes del Consejo Comunal de la comunidad de Gavilán en varias oportunidades siguiendo el marco jurídico de la Ley de Servicio Comunitario; en este caso, para el estudio y diseño de una propuesta para la red de distribución de agua potable en los asentamientos del sector de Gavilán, municipio El Hatillo. En el siguiente informe se resume el trabajo de servicio comunitario en la elaboración del diseño de una porción de la red de tuberías para la distribución de agua potable en una comunidad con el nombre de Gavilán, ubicada en el municipio El Hatillo del estado Miranda. La misma no cuenta actualmente con este servicio básico en forma directa, disponen de él de manera irregular y con dificultad desde hace ya varios años. Los habitantes del sector no saben con exactitud el porqué de ello. Son muchos los aspectos que facilitan el deterioro tangible e intangible de la calidad de vida de los residentes, sin embargo solventar fallas viales así como crear redes de aguas blancas y servidas son la prioridad. Por lo tanto, el diseño de la red de tuberías para la comunidad busca facilitar la transición de esta población a mejores estándares de vida. El diseño de la red de distribución propuesta está pensado en función de las características geográficas del sector de Gavilán, así como también de su información demográfica y las demandas de caudal de agua estimadas. Durante el proceso, se visitó la localidad para obtener la información acerca del sistema de distribución de agua potable, la localización de las casas y la ubicación geográfica necesaria para desarrollar el planteamiento inicial del sistema de distribución. Dicho recorrido se describe en el informe, señalando las cotas y distancias de los puntos a los que se desea suministrar agua. Para facilitar el estudio demográfico y el planteamiento de la red, se dividió la zona en cuatro (4) partes (Ver Figura 1). Este informe, refleja el trabajo realizado en la Zona 2 del sector en la que se realizó una contabilización aproximada de 419 casas, para las cuales se calculó un promedio de 5 personas por casa. Los datos de los puntos de control fueron obtenidos en las salidas de campo con el uso de un GPS con altímetro, se realizó la medida de puntos que se consideraron claves, para obtener un plano del terreno con sus cotas y distancias. En el proceso de diseño, se utilizaron variadas herramientas computacionales que nos permitieron simular la situación real y mejorar el proceso, modificando ciertos parámetros claves para el mejor funcionamiento del sistema. 3 JUSTIFICACIÓN DEL SERVICIO COMUNITARIO El servicio comunitario se crea en pro de fomentar el desarrollo a nivel nacional y afianzar al estudiante de educación superior con las necesidades del país, brindando la posibilidad de que los estudiantes de educación superior puedan desarrollar actividades que permitan el beneficio colectivo de una determinada comunidad, y a su vez, le permite al estudiante poner en práctica los conocimientos adquiridos durante su formación universitaria. El 28 de julio de 2010, a través de la Resolución 64/292, la Asamblea General de las Naciones Unidas reconoció explícitamente el derecho humano al agua y al saneamiento, reafirmando que el agua potable limpia y el saneamiento son esenciales para la realización de todos los derechos humanos. En la actualidad la escasez de un sistema de suministro de agua potable representa un grave problema para muchas comunidades, ya que impide satisfacer sus necesidades. Esta carencia obliga a los habitantes a obtener el preciado líquido de otras formas, no previendo las condiciones mínimas sanitarias que protejan la salud de los consumidores. El suministro de agua potable en los sectores urbanos, constituye un problema de diseño a solucionar, y que demanda la participación de varios sectores de la sociedad: principalmente la empresa operadora de acueductos del Distrito Capital, Miranda y Vargas (Hidrocapital), los residentes del sector, los consejos comunales, instituciones municipales, entre otros. Actualmente los habitantes de Comunidades Populares y Rurales del Sector Gavilán presentan el problema de suministro de agua potable por la red, por lo que se le imposibilita la realización de sus actividades domésticas y necesidades habituales; generando incomodidades y problemas de insalubridad es por ello que se considera importante el diseño de un sistema de suministro y de distribución que permita a las comunidades un líquido de calidad y a tiempo generando esto un desarrollo sustentable, para cada los que hacen vida en el sector. El estudio consiste en la determinación de los datos demográficos, topográficos, la dotación necesaria y finalmente las propuestas de diseño necesarias para satisfacer las necesidades que presente la comunidad. La aplicación de esta iniciativa se manifiesta en el trabajo mancomunado de los profesores y estudiantes de la USB a través del Decanato de Extensión, y las autoridades comunitarias de la zona, donde se busca presentar una solución factible al problema de distribución de agua e incrementar la integración de la comunidad universitaria. 4 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA Para que el ser humano pueda subsistir y ser funcional, es necesario que sus necesidades básicas sean satisfechas día a día. Empezando por su propio cuerpo, el cual está compuesto en un 70% de agua. Garantizar su acceso a este recurso resulta, por ende, fundamental para la vida, no solo del hombre sino también para los seres vivos existentes en el planeta. La carencia de agua en los sectores habitados es indicador de pobreza, conlleva problemas de salud, trastornos sociales y conflictos entre habitantes. Todos estos fenómenos se pueden resumir en lo que se define como una "baja calidad de vida". Las estructuras usadas comúnmente para la transferencia de agua desde su fuente (ya sean pozos naturales o artificiales) son conocidas como acueductos y su diseño (configuración, dimensionamiento y disposición) se determina en función de estudios demográficos y de cálculos de mecánica de fluidos. La comunidad de Gavilán y zonas aledañas (El Copey, Sisipa, Sabaneta entre otros) presentan problemas de abastecimiento de agua al no ser surtidos de este líquido durante días, incluso semanas (se sabe que incluso más de 15 días). Las familias del sector se han organizado para solicitar los servicios de un camión cisterna para ser surtidos de agua y poder cubrir sus necesidades durante esos periodos de tiempo. Sin embargo, los conductores de los camiones cisterna manejan largas listas de espera, por lo que muchas personas comenzaron a almacenar el agua de lluvia cuando pueden para poder subsistir. Es por ello que surge la necesidad de realizar el diseño de una red de distribución de agua que surta de manera continua y eficiente al sector de Gavilán y poder elevar el nivel de calidad de vida de las personas que lo habitan. Esta red será alimentada con agua proveniente de un pozo que, en principio, estará conectada a un acueducto matriz de la operadora estatal Hidrocapital. 5 ANTECEDENTES DEL PROYECTO Desde hace varios años, vecinos de la zona se han puesto en contacto con la operadora estatal Hidrocapital para exponer el problema y encontrarle solución al mismo. Una comisión de la empresa se presentó en la zona para hacer una inspección de la situación. Posteriormente, se emitió una nota de prensa en la que la compañía explicaba que estaban tratando de solventar la situación a través de lo que ellos denominan “maniobras operativas”. Hay evidencia de que en efecto la empresa Hidrocapital está realizando labores (vía principal de los Altos de Pariaguán), sin embargo, aún no llega agua a los sectores. Se tiene planificado que para el día 10 de julio la operadora realice una asamblea en la zona en la que presentará un proyecto que se espere solvente el problema de abastecimiento en un lapso aproximado de un año y medio. 6 DESARROLLO DEL PROYECTO TÍTULO DEL PROYECTO Diseño de un sistema de suministro y distribución de agua potable. OBJETIVO GENERAL Presentar una propuesta de diseño de red de suministro y distribución de agua potable para abastecer a la Zona 2 del Sector de Gavilán en el estado Miranda, que permita brindar soluciones al problema de suministro que actualmente padecen. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ● Sistematización de los fundamentos teóricos que sustentan la problemática planteada. ● Diagnóstico de la situación actual en el sector de estudio. ● Conceptualización del sistema a ser propuesto. ● Evaluación de las posibles alternativas de solución en función de la topografía y distribución urbana del sector. ACTIVIDADES REALIZADAS Se listan a continuación las actividades que fueron necesarias desarrollar durante el proceso de diseño de la red de distribución y suministro de agua para el sector de Gavilán. El diseño del sistema se realizó en tres (3) etapas: ETAPA 1: LEVANTAMIENTO DE DATOS DE CAMPO El sistema de aguas blancas propuesto para esta comunidad consiste en la distribución de agua a partir de un tanque de almacenamiento que recoge agua de una toma cuyo origen sería una tubería matriz de Hidrocapital que pasará por el sector, cuya ubicación no es conocida actualmente. La evaluación de la red de distribución fue realizada desde el tanque hasta los diferentes puntos de demandas a fin de garantizar el suministro de agua al punto de mayor altura de la comunidad. Con la ayuda de un GPS y un altímetro se logró establecer la geografía del sector, cotas específicas, distancias, entre otros parámetros para el diseño de la red de tuberías. A continuación en la Tabla 1 están reflejados los valores medidos para las coordenadas y altitudes de los diferentes puntos tomados en consideración. Se presentan además, a modo de comparación, los valores de las altitudes para los mismos puntos de estudio seleccionados obtenidos a través de la aplicación Google Earth[2]: 7 PUNT O DESCRIPCIÓN COORDENADAS Este Norte ALTITUD (altímetro) [m] ALTITUD (Google) [m] 1 Las 3X 735642 1150312 1099 1152 2 Y Bifurcación 735605 1150142 1102 1140 3 Entrada Chupulun 735594 1149997 1107 1138 4 Entrada el Peñón 735763 1149383 1120 1147 5 La Ferrari 736000 1149232 1109 1007 6 Calle El Poste 736143 1149150 1109 1142 7 El Arco 736366 1149091 1094 1116 8 Escuela Alonso Reyes 737156 1148699 1144 1148 9 Frente al Mercal 735581 1149395 1161 1160 10 Entrada Buoanito 735316 1149178 1142 1159 11 Entrada Cemento 735075 1149117 1121 1149 12 La Construcción 734771 1149055 1096 1108 13 Llenadero La Muarza 734211 1149004 1047 1039 14 Entrada la Rana 734345 1149020 1050 1041 15 Entrada Rosendo 734468 1148984 1063 1060 16 Entrada la caballeriza 734541 1148984 1073 1068 17 734853 1149142 1109 Pozo 1115 Tabla 1. Datos medidos en la visita de campo al sector de Gavilán. Una vez hecho esto, se procedió a obtener una imagen satelital del sector de Gavilán en Google Earth[2]. La imagen capturada se usará en conjunto con la información de la Tabla 1 para llevar a cabo el proceso de georeferenciación de capas en el software información geográfica QGIS[3]. En el ANEXO 1 se presenta la imagen extraída de Google Earth[2] del sector de Gavilán empleada. En ella se puede observar la indicación de los diecisiete (17) puntos de estudios escogidos durante la visita de campo. El proceso de georeferenciación en QGIS[3] es una técnica de posicionamiento de un elemento, que en este caso es una capa o layer dentro del programa, en una entidad geográfica definida en un sistema de coordenadas (que en este caso es el UTM, Universal Transversal Mercator). De este modo, todo elemento que se cree dentro del programa, ya sean: poligonales cerradas, puntos nodales, trazados de ruta, etc., quedarán referenciados al sistema de coordenadas geográfico definido. La capa que 8 contiene la imagen de Google Earth[2] georeferenciada en el QGIS[3] puede observar en el ANEXO 2. ETAPA 2: ZONIFICACIÓN DEL SECTOR DE GAVILÁN, DETERMINACIÓN DE DEMANDAS Y ALINEACIÓN DE LA TUBERÍA PRINCIPAL POR ZONA En esta etapa, se realizó la división del sector de Gavilán en cuatro (4) zonas para simplificar el trabajo y poder distribuirlo entre los integrantes del equipo de trabajo del sector. Fueron creados, así, cuatro subgrupos de trabajo. En la Figura 1 se puede observar la distribución del sector de Gavilán que se estableció. Figura 1. Zonificación del Sector de Gavilán. Como resultado de esta zonificación, se le fue asignado al subgrupo al que pertenezco trabajar el Sector 2. Con la delimitación del área de trabajo realizada se procedió a contabilizar el número de casas, escuelas, edificaciones, etc. que forman parte de la misma. La idea es determinar con esa información el número de personas (censo) que habitan el sector, ya que en función de ello se definirá la demanda asociada en lts/s para realizar el diseño de la red de distribución de aguas blancas. Una vez realizado el diseño del tramo de red perteneciente al sector, se ensamblará con el diseño propuesto por los otros subgrupos de trabajo para los sectores que se les fue asignado. 9 Usando la capa (georeferenciada) en QGIS que contiene la imagen de alta resolución de la zona de Gavilán extraída de Google Earth, se procedió a realizar una inspección con detenimiento del Sector 2 y se encerró con una poligonal cerrada las edificaciones o grupos de edificaciones (en caso de alta densificación de las mismas). Cada poligonal se identificó con un número y un punto de referencia asociado a los puntos de estudio seleccionados y que se listan en la Tabla 1. Para determinar el número de personas que habitan el Sector 2 y que usarán el servicio, se definió un estimado de cinco (5) personas por casa. Si la edificación llegaba a ser una escuela o edificio, se estimaría según criterios personales. En el caso del Sector 2, se determinó que la escuela Alonso Reyes contará con un aproximado de 380 personas. A continuación se presenta la información obtenida de este análisis en la Tabla 2 (a) y (b): Nº DESCRIPCIÓN CASAS ASIGNADAS CANTIDAD DE CASAS 1 Escuela Alonso Reyes 5 25 2 Escuela Alonso Reyes 9 45 3 Escuela Alonso Reyes 1 380 4 Escuela Alonso Reyes 10 50 5 Escuela Alonso Reyes 6 30 6 Escuela Alonso Reyes 9 45 7 Escuela Alonso Reyes 1 5 8 Escuela Alonso Reyes 1 5 9 Escuela Alonso Reyes 4 20 10 Escuela Alonso Reyes 6 30 1 El Arco 5 25 2 El Arco 7 35 3 El Arco 2 10 4 El Arco 6 30 5 El Arco 4 20 6 El Arco 14 70 7 El Arco 2 10 8 El Arco 1 5 1 Calle El Poste 2 10 2 Calle El Poste 7 35 1 La Ferrari 8 40 2 La Ferrari 6 30 Tabla 2. (a) Contabilización de casas y personas del Sector 2. 10 Nº DESCRIPCIÓN CASAS ASIGNADAS CANTIDAD DE CASAS 1 Chupulun 3 15 2 Chupulun 3 15 3 Chupulun 1 5 4 Chupulun 1 5 5 Chupulun 6 30 6 Chupulun 12 60 7 Chupulun 10 50 8 Chupulun 14 70 9 Chupulun 80 400 10 Chupulun 30 150 1 Y Bifurcación 30 150 1 Las 3 X 37 35 2 Las 3 X 20 10 3 Las 3 X 1 30 4 Las 3 X 1 20 5 Las 3 X 3 70 6 Las 3 X 22 10 7 Las 3 X 22 5 8 Las 3 X 6 10 9 Las 3 X 1 35 Tabla 2. (b) Contabilización de casas y personas del Sector 2 (Continuación). A partir de acá, solo restó determinar la demanda de caudal en lt/s que consumen las personas de la Zona 2 y por ende la que será la base para determinar el caudal de agua que se les debe garantizar con el diseño propuesto. Para ello, se determinó que para satisfacer sus necesidades diarias una persona consume un estimado 1.45 ∗ 10−3 lt/s durante el día. De ese modo, se construyó la Tabla 3 que resume toda la información necesaria para poder realizar la simulación de la red en el programa EPANET [4]: REFERENCIA Nº EDIFICACIONES Las 3 X 52 41 9 14 160 30 113 Totales 419 Escuela Alonso Reyes El Arco Calle El Poste La Ferrari Chupulun Y Bifurcación NÚMERO DE PERSONAS 635 205 45 70 800 150 945 2850 DEMANDA REQUERIDA (litros/día) 79375 25625 5625 8750 100000 18750 118125 356250 DEMANDA REQUERIDA (litros/segundo) 0.919 0.297 0.065 0.101 1.157 0.217 1.367 4.123 Tabla 3. Cuadro resumen con las demandas de agua requerida por el Sector 2. 11 El siguiente paso en el diseño de la red fue proponer la ruta de la tubería principal. La propuesta se realizó tomando en cuenta que la dicha tubería matriz pasaría acompañando la ruta de la vía vehicular principal del sector de Gavilán por motivos de simplicidad y costos de fabricación. Con la intención de facilitar el ensamblaje con las propuestas de red por zonas de los otros equipos se convino tomar como referencia de partida para la tubería el punto cercano a Las 3 X y luego de allí realizar el trazado de la ruta hasta el punto final de la vía dependiendo de la zona que se estaba trabajando. En la Figura 2 podemos observar la propuesta de la ruta de la tubería principal y sus nodos de distribución presentada para la Zona 2 como primera aproximación colocadas en una capa georreferenciada en QGIS[3]. Figura 2. Trazado de ruta de tubería principal y nodos de distribución Zona 2. En la Tabla 4 se presentan los nodos de distribución con sus respectivas coordenadas y cotas. Esta información se usará posteriormente para realizar la simulación en el programa de cálculo hidráulico EPANET[4] 12 NODO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 DESCRIPCIÓN Vía El Peñón-Chupulún Vía El Peñón-Chupulún Las 3 X Subiendo por las 3 X Subiendo por las 3 X Subiendo por las 3 X Subiendo por las 3 X Subiendo por las 3 X Subiendo por las 3 X Subiendo por las 3 X La Ferrari La Ferrari El Arco La Ferrari Subiendo por las 3 X Vía La Ferrari-Escuela Alonso Reyes Vía La Ferrari-Escuela Alonso Reyes Vía La Ferrari-Escuela Alonso Reyes Vía La Ferrari-Escuela Alonso Reyes Escuela Alonso Reyes Cerca Escuela Alonso Reyes ESTE [m] NORTE [m] COTA [ft] 735778 735592 735688 735800 735916 735940 735967 736112 736149 736300 736112 736455 736153 736564 736804 736871 736929 736983 737014 737182 737429 1149542 1149948 1150386 1150585 1150706 1150826 1150838 1151274 1151295 1151560 1149148 1149052 1149126 1149082 1148954 1148936 1148945 1148920 1148890 1148767 1148716 3776 3804 3778 3864 3887 3941 3882 3962 3921 3899 3731 3656 3726 3632 3606 3708 3734 3497 3777 3767 3686 Tabla 4. Información geográfica de nodos de demanda de la Zona 2. 13 ETAPA 3: MODELIZACIÓN EN EPANET El siguiente paso fue la modelización y simulación en el programa de cálculo hidráulico EPANET[4]. En el programa se esquematizó la ruta de la tubería propuesta con la información de los nodos de cambios de alineación de la tubería. Estos son un nuevo conjunto de puntos obtenidos de la imagen georreferenciada en QGIS[3]. La tabla con la información total de los nodos considerados no se presenta en este informe por consideraciones de espacio. En la Figura 3 se muestra la red montada en el programa de EPANET [4]. Figura 3. Ruta de la tubería de agua principal propuesta para la Zona 2. Para poder realizar la simulación, se requiere definir los parámetros característicos de la tubería que emplearemos. Para la realización de este proyecto se propondrá una tubería de tipo PEAD (Polietileno de Alta Densidad), cuyas características serán las que se resumen a continuación: Rugosidad relativa [mm] Sy [m] 0.007 2341.41 D tubería principal [mm] 50.8 D ramificaciones [mm] 12.7 Tabla 5. Propiedades de la tubería PEAD (Venelene 6100 M). 14 Otro parámetro que era necesario definir era la longitud de cada tramo de la tubería. Para definirlos, se llevó a cabo la siguiente aproximación: Sean 𝑁1 y 𝑁2 dos nodos consecutivos de coordenadas (𝑒1 , 𝑛1 ) y (𝑒2 , 𝑛2 ) respectivamente, se determina la longitud aproximada del tramo que los conecta de la siguiente manera: 𝑙 = √(𝑒1 − 𝑒2 )2 + (𝑛1 − 𝑛2 )2 Ec.1 De esa forma, se generó otra tabla que tampoco fue colocada en este informe por razones de formato y espacio, y cuya información complementó el modelo planteado en EPANET[4]. La presión que aportada al sistema para correr la simulación se modeló como un tanque cilíndrico que será ubicado en un punto cercano a Las 3 X y que se considerará que posee las siguientes propiedades: Cota [m] Nivel Inicial [m] 4000 40 Nivel Mínimo [m] D [m] 0 50 Tabla 6. Propiedades del tanque. Los nodos de demandas fueron colocados en el modelo, y la demanda base de los mismos fue la que se calculó de la Tabla 3. La idea de la simulación es verificar los siguientes aspectos del modelo de ruta del sistema de distribución planteado: ● Las presiones generadas en el sistema no excedan el Sy de la tubería. ● Las demandas de los nodos de distribución sean atendidas. ● Por seguridad, las velocidades de flujo en ninguna parte del sistema excedan los 2 m/s. 15 ETAPA 4:ESTUDIO DE PRESIONES Bajo los parámetros indicados anteriormente, se corrió la simulación en el programa EPANET[4]. El programa generó la distribución de presiones mostrada en la Figura 4. Figura 4. Distribución de presiones en los nodos de la red de distribución propuesta para la Zona 2. Las presiones indicadas en la Figura 4 están dadas en metros de columna de agua. Por simple inspección se observó que la mayor presión generada en el sistema está alrededor de los 544 mca (678 mca específicamente, ver ANEXO 3 para más detalles), lo cual garantiza que la tubería no fallará por fluencia al ser sometida a las presiones de operación. Sin embargo, es importante destacar que subiendo Las 3 X (nodos por encima del tanque en la figura) las presiones tienden a ser considerablemente bajas (6.23 mca en el nodo más alejado) lo que podría comprometer el rendimiento del sistema en lo que se refiere a los requerimientos de caudal en ese sector. 16 RESUMEN DEL ESTUDIO Otras consideraciones importantes del estudio fueron, como ya se mencionó, garantizar flujo de agua hasta los diferentes nodos de demanda para satisfacer los requerimientos e inspeccionar las velocidades desarrolladas en los tramos de tubería y verificar que estas no superen los 2 m/s. En la Figura 5 se presenta una imagen similar a la Figura 4 donde se muestra el perfil de flujo desarrollado en función de las propiedades del tanque y de las demandas establecidas en los nodos. Figura 5. Gradiente de flujo en las tuberías de la red de distribución propuesta. Podemos observar en la gráfica por simple inspección que se garantiza el flujo de agua en la red para la configuración planteada. Haciendo una inspección nodo por nodo se encontró que se registró un caudal mínimo de 0.07 lt/s en los nodos ubicados hacia el final del tramo en el sector de la Escuela Alonso Reyes (ver ANEXO 1, punto de control 8), esto posiblemente debido a que el gran parte del caudal se redirigió hacia los nodos de la parte 17 superior de la red (ubicados por encima del tanque) de modo de que se garantice la demanda hacia esas zonas. Figura 6 Gradiente de velocidades que se desarrollan en las tuberías de la red de distribución propuesta. La Figura 6 muestra el gradiente de velocidades que se desarrollan en las tuberías de la red de distribución propuesta. Se observa claramente que las velocidades desarrolladas no superan el valor crítico de 2 m/s. En la tubería de conexión al tanque (tubería en rojo) se genera una velocidad de 2.03 m/s, pero se debe recordar que esta tubería está allí sólo simbólicamente para poder llevar a cabo la simulación. Esta no forma parte de la propuesta original. Lo que ocurrió es que se asumió una tubería de corta longitud (10 m) para la modelación, de modo que a la salida del tanque se genera un flujo altamente turbulento y a gran velocidad en una corta carrera. 18 RELACIÓN DEL PROYECTO TRABAJADO CON LA FORMACIÓN ACADÉMICA DEL ESTUDIANTE Este proyecto permitió en primer lugar poder llevar a cabo de manera dinámica y aplicada los pasos para la realización del diseño de concepto de una obra de ingeniería, que en este caso en particular fue el diseño de una red de distribución de aguas blancas. Para poder realizar el diseño de concepto de la obra, se aplicaron principios fundamentales de fenómenos de transporte y de mecánica de fluidos, en conjunto con las definiciones básicas de esfuerzos en tuberías de transporte de líquidos y también se emplearon herramientas de estudios demográficos y geográficos de poblaciones, que son necesarias para establecer los parámetros y el alcance de proyectos de este tipo en los que el objetivo principal es solucionar un problema de manera asistencial a una comunidad. Por otra parte, se tuvo la oportunidad de utilizar un programa de sistema de información geográfica (QGIS[3]) el cual permitió establecer una base para la referencia geográfica de las imágenes, mapas y construcciones de figuras en el computador y que se emplearon para llevar a cabo el diseño de la red. La realización de este proyecto de Servicio Comunitario permitió brindar apoyo a la comunidad de Gavilán, la cual padece la carencia de un recurso tan vital como son las aguas limpias. El ingeniero existe para desarrollar nuevas tecnologías y aplicar las leyes y principios de las ciencias con el fin de generar un beneficio y tener un impacto positivo en la región donde se encuentre. Trabajar para mejorar la calidad de vida de este sector a través de una actividad proactiva como esta es una consecuencia directa de nuestra formación integral como profesionales. 19 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Entre los logros alcanzados a través de la realización de este proyecto del Servicio Comunitario se listan los siguientes: ● Se logró realizar la propuesta para el diseño de una red de distribución de agua para una zona definida del sector de Gavilán. ● La propuesta de diseño planteada contempla la definición de las presiones mínimas que se tienen que garantizar en los nodos para que se puedan satisfacer las demandas de caudal determinadas. ● Se definió la ruta que deberá seguir la tubería principal de agua en la Zona 2 del sector de Gavilán. ● Se definieron las características (diámetros, material, longitud, entre otros) que deberá poseer la tubería que formará parte de la red de distribución de la Zona 2 del sector de Gavilán. ● Se elaboró un informe que servirá como material de referencia a ser presentado a la comunidad que refleja las actividades de diseño y consideraciones realizadas para poder llevar a cabo el diseño en concepto de la red de la Zona 2. Recomendaciones: ● Basados en el estudio realizado, se observó que para el diseño planteado, las zonas superiores a Las 3 X, presentan considerables bajas presiones de modo que se puede llegar a comprometer la satisfacción de la demanda en ese sector, de modo que se sugiere considerar en el alcance del proyecto la colocación de una estación de bombeo que permita colaborar al sistema en la tarea de satisfacer las demandas de las personas de dicho sector. ● Considerar en todo momento la colocación de la tubería en trayectorias comúnmente transitadas por vehículos ya que permite reducir costos y simplificar el trabajo de fabricación de la red. 20 REFERENCIAS: [1] White, F. M. (2008). Mecánica de fluidos. Madrid: McGraw-Hill. [2] Google Inc [Google Earth Pro-Free Trial Version]. Versión 7.1.4.1529. [3] Fundación OSGeo [QGIS]. Versión 2.8.1. [4] Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos [EPANET]. Versión 2. 21 ANEXOS ANEXO 1: IMÁGEN TOMADA DE GOOGLE EARTH[2] DE LA ZONA DE GAVILÁN, EN DONDE SE INDICAN LOS PUNTOS DE CONTROL TOMADOS EN VISITA DE CAMPO. 22 ANEXO 2: CAPA CON IMÁGEN GEORREFERENCIADO EN QGIS[3]. DEL SECTOR DE GAVILÁN 23 ANEXO 3: TABLA QUE CONTIENE LA PRESIÓN DESARROLLADA EN LOS NODOS DE LA RED SEGÚN LA SIMULACIÓN DE EPANET[3]. 24