La Empresa Municipal de Saneamiento Básico de Puno EMSAPUNO S.A. abastece los servicios de agua potable, alcantarillado y tratamiento de aguas servidas a las localidades de Puno enmarcadas en la Ley General de Servicios de Saneamiento, Ley 26338, su Reglamento D.S. Nº024-94-PRES y modificatorias. Dentro de sus actividades programadas está mejorar las condiciones favorables que incentiven las actividades de gestión y desarrollo urbano, sobre la base de estudios, construcción y mejoramiento de la infraestructura de abastecimiento de agua y actividades concernientes.
El proyecto de “Construcción de Estación de Bombeo y Línea de Impulsión en la Empresa Municipal de Saneamiento Básico s.a. Captación Totorani – Reservorio Aracmayo, Provincia de Puno, Departamento de Puno”, constituye una de las obras fundamentales que contribuirá con el desarrollo de la población manteniendo los servicios de agua potable mediante la utilización de las galerías filtrantes el cual tiene un abasto permanente hasta en épocas de estiaje, llevando el agua al reservorio Aracmayo R-7 y reservorio en construcción de 2500 m3.
El objetivo general es la construcción de un sistema de bombeo y línea de impulsión para mejorar el rendimiento del suministro de agua, que abastecerá a los reservorios R7 Aracmayo y Reservorio nuevo en construcción.
3.1 Línea de impulsión
Se tendrá una línea impulsión de 9187.00 ml metros lineales (con tubería TOM® de PVC-O Clase 500 DN250 mm PN25 de 1850.00 ml. Seguidamente, una línea de TOM® PVC-O clase 500 DN250 mm PN16 de 3512.67 ml, con una sección de tubería HDPE expuesta PN16 de 550.58 ml y finalizando una línea por gravedad de TOM® PVC-O Clase 500 DN250 mm PN12.5 DE 3273.98 ml). Desde la toma Caisson hasta el reservorio Aracmayo de 500 m3 de capacidad y reservorio en construcción de 2500 m3.
Estas tuberías de TOM® DN250 mm PN25, 16 y 12.5 bares NTP ISO-16422 y EN 17176, contarán con una cama de apoyo de las tuberías en la que también serán rellenadas y compactadas toda la línea del tendido.
- Para soportar presiones elevadas, se han seleccionado para la línea de impulsión accesorios de Hierro Dúctil. En este caso, codos de 45°, 22.5° y 11.25° que soportasen PN25 bares. Además, se utilizaron los accesorios ecoFITTOM® de PVC-O que soportan una presión de PN16 bares.
- Para el dimensionamiento del diámetro de las conducciones se tuvieron en cuenta los siguientes factores:
- La velocidad circulante por las líneas de aducción y conducción deberá ser inferior a 5 m/s.
- Como norma general, se mantendrá una velocidad superior a 0.60 m/s en algún momento del día. Este criterio se toma para evitar la acumulación de depósitos en el interior de las conducciones.
- Las pérdidas de carga deberán ser en todo caso correlativas al dimensionamiento y no presentar valores desproporcionados.
- Se tomará un caudal de acuerdo al estudio hidrogeológico y de bombeo de 35 l/s.
- En la parte baja siempre está la presión más alta. Es por ello, que para esta zona se han seleccionado accesorios de material hierro dúctil, que podrá ser de diferentes clases en función de la presión que tenga que soportar la tubería, sabiendo que el hierro dúctil se comporta muy bien ante presiones elevadas.
- En las líneas de conducción por gravedad, se colocarán válvulas de aire de triple acción cuando haya cambio de dirección en los tramos con pendiente positiva. En los tramos de pendiente uniforme se colocarán cada 2 km como máximo.
- En los puntos bajos de las líneas de conducción se colocarán válvulas de purga.
- Tanto las válvulas de aire como las válvulas de purga, se instalarán en cámaras de registro adecuadas, para facilitar las labores de operación y mantenimiento de las mismas.
- El análisis hidráulico se efectuó empleando el sistema métrico de unidades (SI), utilizando las ecuaciones de Hazen y William para el cálculo de las pérdidas de altura piezométrica por fricción.
- Se colocará una válvula check que ayude a soportar las presiones negativas.
3.2 Válvulas de Purga
- Para la selección del diámetro de las válvulas de purga se toma en consideración el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico-RAS de la República de Colombia, el cual indica en su inciso “6.7.2.5 Válvulas de Purga o desagüe” lo siguiente: “Se recomienda que el diámetro de la tubería de desagüe esté entre 1/3 y 1/4 del diámetro de la tubería principal, con un mínimo de 100 mm para tuberías mayores que 100 mm. Para diámetros menores debe adoptarse el mismo diámetro de la tubería principal”.
Basándonos en lo anterior, en la Tabla 1 se da un resumen de la selección del diámetro (Ø) de las válvulas de purga de acuerdo al DN de la canalización, de material hierro dúctil.
3.3 Válvulas de Aire
- Para la selección del diámetro de las válvulas de aire en las líneas de conducción, se ha considerado las recomendaciones que realizan proveedores de dichos accesorios. Ver Tabla 2. Estas recomendaciones se pueden aplicar para cualquier otro tipo de válvulas de aire sin considerarse que son limitativas para su selección.
3.4 Caisson (Estación de bombeo)
- Caja de Succión: Compuesta por de una estructura de concreto armado de 8.70 m de altura, considerando las uñas, con un diámetro interno de 3.5 m y un diámetro externo de 4 m en donde se ubicará la tubería de succión de DN250 mm en material HD (hierro dúctil) con una canastilla y un filtro.
3.5 Cámara de derivación
- La cámara de derivación es una estructura de concreto armado, en la cual se contemplan los accesorios necesarios para abastecer a dos reservorios, uno el reservorio R-7 Aracmayo y un reservorio nuevo en construcción. Por tal se consideró concreto f’c=210kg/cm2 usando acero de Fy=4200 kg/cm2 Ø1/2” @0.25 para lados transversales como longitudinales y con refuerzo Ø3/8” @0.25, como se muestra en el siguiente esquema.
3.6 Cruce aéreo
- El pase aéreo tiene una estructura de concreto armado de f’c 210kg/cm2, y f’y=4200 kg/cm2 posee una zapata (3.4x2.8 m) y una columna (h=7.5 m) de izaje en cada extremo, para mantener el cable tipo BOA de 6x19 con un acero estructural de AST36 suspendiendo la tubería HDPE DN250 mm PN16 que quedará expuesta, el pase aéreo tiene una longitud efectiva de 40 m, poseerá péndolas cada metro, con como abrazaderas de sujeción. Para prevenir el movimiento del viento se utilizará un cable regulador en cada lado, sujetado a un cada por cada extremo y por cada lado.
Se realizaron los cálculos hidráulicos y modelamiento considerando las sobre presiones por golpe de ariete.
Se realizó el modelamiento en régimen permanente y transitorios con ayuda de los programas Watercad y Hammer de la compañía Bentley.
Se realizaron los cálculos de los anclajes de hormigón en cada cambio de dirección horizontal y vertical, tomando en cuenta el uso de los accesorios ecoFITTOM® de PVC orientado.
Debido a la antigüedad de más de 60 años del sistema de conducción y captación en el sector Totorani, su funcionamiento ya no era el más adecuado. Por este motivo, se realizó la proyección de un nuevo sistema, el cual mediante impulsión buscaba cumplir con los parámetros y requerimientos necesarios, para poder abarcar el abasto obtenido por las galerías filtrantes.
Se observó que los ciudadanos contaban parcialmente con agua potable, pero aun así faltaba cubrir un gran porcentaje de estos servicios, por lo que la cobertura de la empresa no era óptima. Con el presente proyecto, se mejoró el servicio y se trató de cubrir en una gran parte la demanda del servicio de agua potable que existía en la zona a beneficiarse.
Inicialmente, el proyecto solo había considerado la utilización de tuberías de hierro dúctil, sin embargo, analizando las ventajas que ofrece la tubería TOM® de PVC-O Clase 500 junto a la
experiencia a nivel mundial en este tipo de aplicaciones, se vio conveniente realizar el cambio de material.
Otro factor que se tuvo en cuenta fue el del presupuesto, ya que no podían costear los 10 km con tubería de fundición. Es por ello que se buscó una alternativa resistente y de fácil instalación que les garantizase un alto rendimiento de vida. La tubería TOM® tiene una expectativa de vida en servicio de más de 100 años, presenta una gran resistencia al impacto y gracias a la Orientación Molecular impide la propagación de grietas y arañazos.
La calidad del agua que circula por la tubería TOM® se conserva siempre inalterada por lo que ofrece una total calidad del agua potable a la hora de abastecer a la zona en cuestión. Estas son algunas de las características por las que la tubería TOM® de PVC-O fue la elegida para realizar esta obra.
Finalmente, durante el proceso de ejecución se han obtenido rendimientos muy altos que no se hubiera podido alcanzar con el hierro dúctil o tuberías de otros materiales.