sistemas de agua potable y perforación de pozos mecánicos en arquitectura. tesis.

192 Pages·2015·15.59 MB·Spanish

SISTEMAS DE AGUA POTABLE Y PERFORACIÓN DE
POZOS MECÁNICOS EN ARQUITECTURA.

TESIS.
Presentada a la Honorable Junta Directiva de la Facultad de
Arquitectura.

Por:
Oscar René González Hernández
Previo a optar al título de ARQUITECTO
en el grado de Licenciado.

Guatemala, Octubre del 2015.

“El autor es responsable de las doctrinas sustentadas, originalidad y contenido del Proyecto de Graduación,
eximiendo de cualquier responsabilidad a la Facultad de Arquitectura de la Universidad de San Carlos”.
JUNTA DIRECTIVA DE LA FACULTAD DE ARQUITECTURA.

2do. SEMESTRE 2015

DECANO Mcs. Arq. Byron Alfredo Rabé Rendón.
VOCAL I Arq. Gloria Ruth Lara Cordón de Corea.
VOCAL II Arq. Edgar Armando López Pazos.
VOCAL III Arq. Marco Vinicio Barrios Contreras.
VOCAL IV Br. Héctor Adrián Ponce Ayala.
VOCAL V Br. Luis Fernando Herrera Lara
SECRETARIO Mcs. Arq. Publio Rodríguez Lobos.

TRIBUNAL QUE PRACTICO EL EXAMEN.

DECANO Mcs. Arq. Byron Alfredo Rabé Rendón.
SECRETARIO Mcs. Arq. Publio Rodríguez Lobos.
EXAMINADOR Mcs. Arq. César Anibal Córdova Anleu.
EXAMINADOR Mcs. Arq. Miguel Luis Álvarez Medrano.
EXAMINADOR Arq. Carlos Enrique Ralón Cajas.

Asesor:
Mcs. Arq. César Anibal Córdova Anleu.
ACTO QUE DEDICO.

A DIOS:
Gratitud eterna por todas las bendiciones, digno de toda la honra y gloria.

A MIS PADRES:
Eduardo N. González Solís (+), y Clemencia de Jesús Hernández Muñoz.

A MIS HERMANOS:
Juan Carlos, Zayma Yurisa y Erick García, Karina Yesenia y José Sotuela, María
Cleotilde.

A MIS HIJOS:
Karen Ileana, Oscar Eduardo, Pablo Alejandro y Sofía María.

A MIS AMIGOS:
Miguel Álvarez, Amílcar Barillas, Cesar Córdova.

AGRADECIMIENTOS:

A MI ASESOR Y CONSULTORES.
Mcs. Arq. César Anibal Córdova Anleu.
Mcs. Arq, Miguel Luis Alvarez Medrano.
Arq. Carlos Enrique Ralón Cajas,

A LA FACULTAD DE ARQUITECTURA.
Facultad de Arquitectura. USAC.
Sistemas de agua y perforación de pozos mecánicos en arquitectura

INDICE.

Página
Introducción. 5
Antecedentes. 6
Justificación. 7
Objetivos. 9
General 9
Específico. 9
Delimitación del tema. 10
Metodología. 10
Referente Teórico-Preliminar.
12

MARCO TEORICO CONCEPTUAL 15
1 EL Agua. 15
Agua Potable. 15
Usos del agua. 16
Suministro del agua, antecedentes. 17
Ciclo del agua 20
Características del ciclo hidrológico. 21
Propiedades físicas del agua. 22
Distribución del agua. 23
Fuentes de abastecimiento de agua. 24
Aguas superficiales. 24
Aguas subterráneas. 26
Aguas superficiales y subterráneas de Guatemala. 27
Mapa de potencial de las aguas subterráneas de Guatemala. 28
Distribución vertical de las aguas subterráneas. 29
Acuíferos. 31
Funciones de los acuíferos. 31
Tipos de acuíferos. 32
En función de su estructura. 34
En función del tipo de materiales y porosidad. 34
En función de su comportamiento dinámico. 35
Características hidrogeológicas. 35
Características hidrodinámicas. 37
Características físico-químicas del agua subterránea. 39
Contaminación del agua subterránea. 39

1
Facultad de Arquitectura. USAC.
Sistemas de agua y perforación de pozos mecánicos en arquitectura

Captación del agua subterránea. 39
Manantiales. 41
Brote definido. 42
Brote difuso. 42
Los pozos. 43
2 PERFORACIÓN DE POZOS MECANICOS. 45
Pozos perforados. 45
Perforación por percusión. 46
Perforación rotatoria con aire comprimido. 48
Perforación por rotación. 49
Principios básicos de la perforación rotativa. 50
Componentes principales de equipo de perforación rotativa. 50
Principales aspectos a evaluar antes de perforar un pozo
62
mecánico.
Estudio hidrogeológico. 62
Determinar la hidrogeología del área. 63
Sistematización del proceso para realizar un estudio hidrogeológico. 63
Características hidrológicas. 64
Geología del área de estudio. 64
Regiones hidrogeológicas de Guatemala. 66
Unidades hidrogeológicas de Guatemala. 67
Mapa geológico de Guatemala. 68
Estructura geológica. 70
Fallas geológicas de Guatemala. 71
Perfil lito - estratigráfico de un pozo. 73
Inventario de puntos de agua. 74
Recarga hídrica. 75
Selección de área para perforación de un pozo mecánico. 77
Diseño de un pozo mecánico. 78
Esquema del proceso de perforación de un pozo mecánico. 78
Renglones de trabajo para la perforación de un pozo mecánico. 82
Construcción de un pozo mecánico. 89
Perforación. 89
Encamisado con tubería de acero al carbón. 91
Filtro de grava. 97
Sello sanitario de cemento. 100
Toma de muestras. 102
Desarrollo y limpieza del pozo. 102

2
Facultad de Arquitectura. USAC.
Sistemas de agua y perforación de pozos mecánicos en arquitectura

Prueba de bombeo de pozo. Aforo. 105
Análisis de la calidad del agua. 107
Desinfección del pozo. 108
Perfil litológico de un pozo mecánico. 109
3 Sistemas de agua potable. 110
Sistema de agua potable por gravedad. 111
Sistemas de agua potable por bombeo. 112
Normas y datos técnicos para diseñar proyectos de agua potable. 112
Descripción del proyecto. 113
Caudal de aforo. 114
Levantamiento topográfico. 114
Parámetros de diseño. 115
Calidad del agua. 115
Dotación de agua. 115
Censo de población. 116
Parámetros de diseño. 116
Periodos de diseño. 117
Estimación de la población de diseño. 117
Determinación de caudales. 118
Presiones mínimas y máximas. 120
Velocidades. 121
4 Componentes de un sistema de agua potable. 122
Línea de conducción.
Fórmulas, coeficientes y diámetros de tubería. 125
Especificaciones para las instalaciones de tubería de agua. 131
Obras hidráulicas. 135
Válvulas de compuerta. 135
Válvulas de mariposa. 136
Válvulas de limpieza. 137
Válvulas de cheque. 140
Caja rompe presión. 140
Pasos aéreos. 141
Conexiones domiciliares. 142
Almacenamiento de agua. 143
Tanques de distribución. 143
Diseño de tanque elevado. 146
Red de distribución. 147

3
Facultad de Arquitectura. USAC.
Sistemas de agua y perforación de pozos mecánicos en arquitectura

Procedimiento de cálculo. 149.
Métodos para determinación de caudales. 151
Calculo de un tramo de la red de distribución. 153
Diseño de equipo de bombeo. 156

5 Diseño del sistema de abastecimiento de agua potable para
la Aldea el Espino, Municipio de San Lorenzo,
Suchitepéquez.
Descripción del proyecto. 161
Análisis de la demanda de agua potable. 163
Resumen de datos. 166
Diseño del pozo mecánico. 167
Diseño de la línea de conducción. (línea de impulsión) 170
Diseño hidráulico de la red de distribución. 174
Resumen del cálculo hidráulico. 178
Graficas de planta general y perfiles. 179
Conclusiones 185
Bibliografía. 186

4
Facultad de Arquitectura. USAC.
Sistemas de agua y perforación de pozos mecánicos en arquitectura

INTRODUCCION.
En la actualidad el profesional de la arquitectura desarrolla proyectos masivos de
construcción de viviendas, como urbanizaciones, lotificaciones, donde es necesario
suministrarles a estos del vital líquido, en cantidades adecuadas para el consumo
humano, actividades domésticas y disposición sanitaria de desechos. (El agua es
esencial para la vida y todas las personas deben disponer de un suministro
satisfactorio, suficiente, inocuo y accesible).
Asumiendo que el derecho humano al agua garantiza a todas las personas el agua en
cantidad suficiente, en condiciones de seguridad y aceptabilidad, siendo físicamente
accesible y asequible para usos personales y domésticos.
Esto quiere decir que se busca satisfacer los requerimientos de agua en la cantidad y
calidad básica que aseguren la permanencia del servicio a todas las comunidades. El
acceso al agua potable es fundamental para la salud, uno de los derechos humanos
básicos y un componente de las políticas eficaces de protección de la salud.
Últimamente ha adquirido creciente importancia el proveer de agua de calidad a todas
las comunidades que carecen de este vital líquido, porque con esta medida se ha
demostrado que ha descendido significativamente los niveles de enfermedades en todo
el mundo, por lo que con frecuencia se tiene la oportunidad de ejecutar esta clase de
trabajos de construcción de proyectos de infraestructura para agua potable en
diferentes comunidades, como pueblos, aldeas, caseríos, etc.
Ante esta situación se presenta el siguiente estudio que tiene la finalidad
principal de proporcionarle al arquitecto o estudiante todos los elementos
básicos que participan en el cálculo y diseño de un sistema de agua potable,
teniendo como fuente de abastecimiento a un pozo mecánico, para que el
profesional tenga los conocimientos y la capacidad técnica de planear, concebir
y diseñar las estructuras necesarias para ejecutar completamente cualquier
sistema de agua potable, asumiendo la premisa de que como responsable del
proyecto en general es fundamental que tenga claro todos los elementos que
harán que se realice de una manera eficiente la obra final.

5
Facultad de Arquitectura. USAC.
Sistemas de agua y perforación de pozos mecánicos en arquitectura

La presente tesis de graduación pretende integrar un documento de información
práctica y sencilla sobre el “Diseño y Cálculo de sistemas de agua potable y
perforación de pozos mecánicos en arquitectura.”
Se propone de una manera simple y objetiva, un soporte teórico que plantea a
través de un exposición esquemática todos los elementos básicos y variables
que se deben de considerar para la formulación de un sistema de agua potable
abastecido por pozos mecánicos y por un proceso de ejemplificación para que el
profesional y estudiantes de arquitectura puedan concebir en su totalidad un
diseño hidráulico adecuado. Entendiéndose claramente que la función de este
estudio, se enfoca únicamente como una guía orientadora, por lo que no se debe utilizar
como un manual de práctica profesional.
Se enfatiza en mostrar en detalle cada elemento y renglón de trabajo que tienen
participación en la perforación de pozos mecánicos ya que estos son las fuentes de
agua que se utilizan con mayor frecuencia ante la escasez marcada de fuentes
naturales de abastecimiento. (Nacimientos, pozos artesianos) para los proyectos de
agua de las urbanizaciones, condominios, etc.

ANTECEDENTES.
En el pensum actual de la carrera de arquitectura no existe un curso que se refiera
específicamente al cálculo y diseño completo de sistemas de agua potable
abastecidos por pozos mecánicos. además no existe mucha información, o un
documento que guíe para realizar el cálculo y diseño de este tipo de proyectos.
Anteriormente siempre se recurría a un ingeniero o especialista para realizar esta
clase de trabajos, pero a través de experiencias propias en la realización de estos
proyectos se llega a la conclusión que a través de una guía sencilla, el arquitecto puede
realizar todo el diseño, cálculo y ejecución de un sistema de agua. Entendiéndose
claramente que la concepción de diseños más complejos requerirán el apoyo de
profesionales y expertos en materias necesarias y complementarias en este tema.

6