La Subsecretaría de Saneamiento Ambiental y …. O. No. 6-1992-08-18 2 agua potable y...

P R O L O G O

La Subsecretaría de Saneamiento Ambiental y Obras Sanitariasy el Instituto Ecuatoriano de Obras Sanitarias, IEOS, encalidad de rector del Saneamiento Ambiental en el país,tienen entre sus responsabilidades y a través de laDirección de Planificación, la preparación, revisión yactualización de las NORMAS PARA ESTUDIO Y DISEÑO DESISTEMAS DE AGUA POTABLE Y DISPOSICIÓN DE AGUAS RESIDUALESPARA POBLACIONES MAYORES A 1000 HABITANTES.

El IEOS, consciente de sus funciones y responsable técnicode las normas que deben regir el estudio, diseño,construcción y mantenimiento de las obras sanitarias en elEcuador, nominó al Comité Técnico de Normalización, el mismoque se encargó de contratar los servicios profesionales deconsultores especializados, quienes revisaron y actualizaronlas normas que sean aplicables para el sector urbano.

El Comité Técnico también designó seis Comisiones Técnicasconstituidas por ingenieros experimentados que se encargaronde revisar y evaluar los diferentes capítulos estudiados porlos consultores. Además, sendas consultas a nivel nacionalefectuadas a empresas de agua potable y alcantarilladosustentaron el trabajo ejecutado por los consultores y lasComisiones Técnicas, resultado de lo cual se han obtenidolas presentes normas con un criterio de aceptación nacional.

El IEOS, tiene el orgullo de presentar estas NORMAS TECNICASpara su cumplimiento por parte de los profesionales de laIngeniería Sanitaria y Ambiental, y de las Institucionesrelacionadas con la infraestructura sanitaria, con el fin deprevenir las enfermedades y por tanto proteger la salud delpueblo ecuatoriano.

AUTORIDADES DEL IEOS

Ing. Marco Morillo Villarreal SUBSECRETARIO DESANEAMIENTO AMBIENTAL YOBRAS SANITARIAS

Ing. Miguel Loayza Valarezo DIRECTOR EJECUTIVO

Ing. Miguel Arias Osejo SUBDIRECTOR EJECUTIVO

COMITE TECNICO DE NORMALIZACION

Ing. Mario Ramírez Landázuri DIRECTOR NACIONAL DEPLANIFICACION-PRESIDENTE

Ing. José Pilamunga SECRETARIO TECNICO

Ing. Manuel Aguilar REPRESENTANTE DE LASUBSECRETARIA DESANEAMIENTO AMBIENTAL

Ing. Augusto Merchán REPRESENTANTE DE LADIRECCION EJECUTIVA

Ing. Leopoldo Chávez REPRESENTANTE DE LADIRECCION NACIONAL DESANEAMIENTO URBANO

Ing. César Peñaherrera REPRESENTANTE DE LADIRECCION NACIONAL DESANEAMIENTO BASICO RURAL

Ing. Jorge Erazo Silva REPRESENTANTE DE LADIRECCION NACIONAL DEMEDIO AMBIENTE

Arq. Jorge Guerra REPRESENTANTE DE LADIRECCION NACIONAL DEESTABLECIMIENTOS DE SALUD

Sr. Gilberto Toro COORDINADOR

CONSULTORES PARTES ESTUDIADAS

Ing. Julio Carcelén CAPTACIÓN Y CONDUCCIÓN DEAGUAS SUPERFICIALES

Ing. Gustavo Ruiz Mora CAPTACION DE AGUASSUBTERRANEAS Y ESTACIONESDE BOMBEO

Ing. Rigoberto Reyes Argudo BASES DE DISEÑO,ALMACENAMIENTO YDISTRIBUCION DE AGUAPOTABLE

Dr. Leonardo Morales POTABILIZACION DEAGUA

Ing. Miguel Cabrera Santos SISTEMAS DE ALCANTARILLADO

Dr. Fabián Yánez Cossío ESTUDIOS DEL CUERPORECEPTOR Y TRATAMIENTO DEAGUAS RESIDUALES

PRESIDENTES DE COMISIONES TECNICAS

Ing. Leonardo González Ing. Telmo Zhindón

Ing. Francisco Quishpe Ing. Fausto Flores

Ing. César Peñaherrera Ing. Leopoldo Chávez

COMISION DE REVISION FINAL

Ing. Jorge Erazo Silva Ing. César Peñaherrera

Ing. Marcos Zúñiga Ing. Mario Moreno

ASESORIA SOBRE NORMA INEN CERO

Ing. Gustavo Jiménez DIRECTOR DE NORMALIZACIONDEL INEN

CO 10.07 - 601

NORMAS PARA ESTUDIO Y DISEÑO DE SISTEMAS DE AGUA POTABLE YDISPOSICION DE AGUAS RESIDUALES PARA POBLACIONES MAYORES A

1000 HABITANTES

1. INTRODUCCION

1.1 Las normas que se presentan a continuación tienencomo propósito conseguir que los diseños desistemas de abastecimiento de agua potable y deeliminación de aguas residuales se realicen dentrode un marco técnico adecuado para la realidadecuatoriana. Para ello, se han escogido sistemasy procesos que utilicen un mínimo de equiposimportados y que no empleen tecnología inadecuadaque, en una gran cantidad de casos, ha resultadoen costosos fracasos.

1.2 Estas normas representan una actualización de loscriterios de diseño utilizados tradicionalmente enel Ecuador y se espera que futuras revisionespermitan adaptarlas aun más a la realidad denuestro país.

2. OBJETO Y ALCANCE

2.1 El objetivo fundamental de estas normas esproporcionar al Ingeniero Civil relacionado con laIngeniería Sanitaria un conjunto de criteriosbásicos de diseño para el desarrollo de proyectosde abastecimiento de agua potable y dealcantarillado y tratamiento de aguas residualesen el Ecuador. En muchos casos y de acuerdo a loindicado en cada uno de ellos, estos criterios sonsimples recomendaciones. En otros, sin embargo,se pide su cumplimiento para garantizar que unsistema funciones de acuerdo a lo diseñado.

2.2 El alcance de estas normas es a nivel nacional. Todas las Instituciones Públicas o Privadas,Concejos Municipales, Consejos Provinciales,Empresas o Juntas de Agua Potable y Alcantarilladoy otras Instituciones que tengan a su cargo, o quecontratan el diseño o la fiscalización de diseñosde sistemas de agua potable, alcantarillado,potabilización de aguas y depuración de aguasresiduales, deberán utilizar obligatoriamente lasnormas presentadas en este código. En casocontrario, esos proyectos no podrán ser aprobadospor la Subsecretaría de Agua Potable y SaneamientoBásico ni por las Instituciones que otorganpréstamos para la construcción de obrassanitarias, tanto a nivel nacional como a nivelinternacional.

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2.3 El presente documento es parte del códigoecuatoriano de la construcción y es aplicable parapoblaciones con más de mil habitantes.

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PRIMERA PARTE (I)

ETAPAS DE UN PROYECTO

1. OBJETO 1.1 Estas normas establecen los criterios básicos

sobre las etapas que deben cumplirse en unproyecto, así como describir los componentes decada una de ellas.

2. ALCANCE

2.1 Estas normas se aplican a los diseños de sistemasde agua potable, alcantarillado, potabilización deaguas y depuración de aguas residuales.

3. DEFINICIONES

3.1 Estudio de pre factibilidad. Conjunto de datos yestudios preliminares necesarios para elplanteamiento y comparación de alternativastécnicamente viables para la provisión de aguapotable y alcantarillado.

3.2 Estudio de factibilidad. Análisis realizado paraconfirmar las decisiones tomadas en un estudio depre factibilidad y establecer que la alternativaseleccionada puede ejecutarse, tanto desde elpunto de vista técnico como del financiero.

3.3 Proyecto definitivo. Conjunto de trabajos queincluye diseños, presupuestos, memoria técnica,lista de materiales y especificaciones técnicas,documentos de licitación y programación detrabajos para la ejecución de una obra y parapermitir su operación y mantenimiento.

3.4 Prediseño. Dimensionamiento preliminar de loscomponentes de un sistema.

3.5 Datos preliminares. Información recogida concarácter provisional para la ejecución de estudiosde pre factibilidad.

3.6 Alternativas. Diversas posibilidades técnicaspara realizar un proyecto de abastecimiento de

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agua potable y alcantarillado.

4. DISPOSICIONES GENERALES

4.1 Generalidades:

4.1.1 La ejecución de un proyecto de agua potableo de eliminación de aguas residuales para unalocalidad o zona a servirse, se realizarásiguiendo un procedimiento previamente establecidopor la SAPYSB.

4.1.2 En general se considerarán las siguientesetapas en la ejecución de un proyecto:

a) Pre factibilidad. b) Factibilidad. c) Proyecto definitivo.

Sin embargo, en determinadas circunstancias y unavez evaluado el estudio de pre factibilidad, laSAPYSB podría excluir el estudio de factibilidad ypasar directamente al estudio definitivo.

4.1.3 El estudio de pre factibilidad se hará conla suficiente aproximación técnica y económicapara determinar los costos de ejecución, operacióny mantenimiento de cada alternativa, a base de loscuales se puede seleccionar la alternativa másconveniente.

4.1.4 El estudio de factibilidad deberá confirmarlas decisiones tomadas en el estudio de prefactibilidad, complementándose con un análisis másprofundo de los factores técnicos, económicos,financieros, institucionales, jurídicos, socialesy otros factores relevantes, para definir yformular la alternativa más conveniente de unproyecto de agua potable o alcantarillado.

4.1.5 El proyecto definitivo incluirá todos losdetalles de las diferentes partes de la obra parapermitir su construcción y operación. Estosdetalles constarán en la memoria técnicadescriptiva, memoria de cálculo, manual de opera-ción y mantenimiento, planos constructivos,especificaciones de construcción, documentos delicitación.

5. DISPOSICIONES ESPECIFICAS

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5.1 Estudios de pre factibilidad:

5.1.1 La preparación del estudio de prefactibilidad generalmente incluye los trabajos quese describen a continuación. Sin embargo, y,dependiendo de la magnitud del proyecto, la SAPYSBdeterminará si se realizan todas o sólo una partede las actividades descritas.

5.1.2 Recopilación de datos generales:

5.1.2.1 Descripción resumida de aspectos históricos,sociales, culturales, políticos y administrativosde la localidad o zona en estudio; centroseducacionales, hospitalarios, industriales, etc.

5.1.2.2 Descripción de la geografía, topografía,características y comportamiento del suelo, climay posible actividad sísmica de la zona. Recolección de datos hidrológicos y pluviométricosexistentes.

5.1.2.3 Descripción de medios de comunicación existentes ypresentación, en un plano, de la región conubicación de las poblaciones vecinas, accidentesgeográficos importantes y vías de comunicación. Recolección de datos sobre empresas de transportede pasajeros y carga; tarifas vigentes.

5.1.2.4 Descripción de aspectos urbanísticos,características locales que puedan interesar parael abastecimiento de agua o evacuación de losdesagües, zonas de desarrollo, áreas comerciales eindustriales, vías de tránsito y tipos depavimentos y veredas. Recopilación de planes deobras públicas nacionales, provinciales omunicipales que puedan interesar al proyecto;planos topográficos, cartas y levantamientosaerofotogramétricos existentes.

5.1.2.5 Se recopilará la siguiente informaciónconcerniente a facilidades y recursos relacionadoscon la obra:

a) Mano de obra disponible en la localidad yen zonas aledañas.

b) Salarios de capataces, obrerosespecializados y peones.

c) Materiales de construcción disponibles:arena, ripio, piedra, cemento, hierro, cal,ladrillos, etc.

d) Facilidades para trabajos eléctricos y

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mecánicos, fundiciones, herrerías,carpinterías, etc.

e) Posibilidad de arriendo o préstamo deequipo mecánico por parte de otrasinstituciones oficiales.

f) Energía eléctrica: potencia instalada ygrado de seguridad del servicio. Voltaje,frecuencia y fases, ubicación de lassubestaciones, transformadores y de laslíneas de distribución.

g) Servicio contra incendio: Existencia deequipo y su tipo. Frecuencia con que sepresentan los incendios. Zonas querequieren protección especial.

5.1.2.6 Descripción de los problemas sanitariosrelacionados con la falta de agua potable y/oalcantarillado; tasa de mortalidad porenfermedades de origen hídrico.

5.1.2.7 Descripción de la situación económica y financieraactual y planes de desarrollo existentes o enestudio; recursos disponibles, presupuesto derentas y gastos municipales, tarifas, recaudacióny otros datos con los que puede evaluarse lacapacidad económica para el financiamiento de lasobras a realizarse; salario medio, salario mínimo,valor de la producción local per capita.

5.1.2.8 Recopilación de datos de población actual ypoblación flotante. Análisis de las zonas dediferente concentración demográfica y de expansiónde la localidad.

5.1.2.9 Recopilación de datos de posibles fuentes deabastecimiento y de sitios de descarga; toma demuestras, aforos, presencia de contaminación enlos cuerpos de agua; uso actual y posibilidad deotros usos benéficos futuros; antecedentesgeotécnicos e hidrológicos existentes de lasfuentes y cuerpos receptores.

5.1.3 Recopilación de datos de los sistemasexistentes:

5.1.3.1 Descripción de los sistemas existentes de aguapotable y alcantarillado, de sus condiciones defuncionamiento y de los problemas del servicioactual que deberán ser resueltos por el sistema aproyectar; fuentes de abastecimiento de agua ysitios de descarga actuales; dimensiones, ca-racterísticas y estados de los diferentes

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elementos que componen los sistemas; áreasservidas por los sistemas.

5.1.3.2 Número de conexiones domiciliarias de agua potabley alcantarillado existentes e incremento anual delnúmero de ellas. Medidores, número, su estado ymantenimiento. Estadísticas disponibles deconsumo. Costos actuales, directos o indirectos,del servicio y sus recaudaciones.

5.1.3.3 Administración. Personal disponible: Profesional,técnico, administrativo y obrero. Condicionesgenerales de la operación y mantenimiento de lossistemas.

5.1.4 Ejecución de estudios de pre factibilidad:

5.1.4.1 Bases de diseño. Incluyen los siguientesparámetros:

a) Áreas a servirb) Período de diseñoc) Estudio de la poblaciónd) Población de diseñoe) Dotación de agua potable o caudal unitariode

producción de aguas servidas

5.1.4.2 Estudios específicos para sistemas de aguapotable.Se realizarán las siguientes actividades:

a) Estimación de la cantidad de agua aconsumirse. Esto requiere de unaestimación de la dotación inicial; de losfactores que afectan al consumo de aguatales como costumbres, educación, usospúblicos, industriales y comerciales; delagua consumida para riego de prados, jardines, huertos, parques de recreación yáreas ver des, etc. También debeestablecerse el incremento anual yprobable consumo futuro.

b) Selección de fuentes de abastecimiento.Esto incluye: determinar su ubicación;determinar las características físico-químicas, biológicas y microbiológicas delagua (ver norma INEN 1108); establecerla presencia de contaminación actual ypeligros de contaminación futura; medir lacantidad de agua disponible en condicionesdesfavorables; establecer el uso actual delagua y la posibilidad de otros usos pre-

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vistos o futuros. En caso de aguassubterráneas, se adjuntarán todos losantecedentes geotécnicos e hidrogeológicosde captaciones existentes de la zona.

c) Determinación de las necesidades detratamiento, haciendo una selección de losprocesos, un prediseño de las unidadesnecesarias y un prediseño de la planta enconjunto.

d) Realización de un prediseño del sistema de distribución, incluyendo las conducciones,el bombeo, tanques de almacenamiento y unadivisión de las áreas de ser vicio de lacomunidad o zona de estudio.

e) Planteamiento de alternativas viables yprediseño de las partes constitutivas detales alternativas. Cálculos necesariospara su predimensionamiento. Esquemas ybreve descripción de las partes secun-darias.

5.1.4.3 Estudios específicos para sistemas de eliminaciónde aguas residuales. Se realizarán las siguientesactividades:

a) Recolección de datos existentes sobre elcurso receptor: características físico-químicas y microbiológicas; datos hidroló-gicos y/o aforos; pruebas de laboratorio yestudios necesarios de campo paradeterminar la calidad y cantidad de agua.

b) Determinación del tipo de sistema aproyectarse. Planteamiento de alternativas.

c) Evaluación preliminar del impacto de ladescarga y determinación del grado detratamiento necesario.

d) Red de alcantarillado: Prediseño decolectores principales; prediseño deestaciones y sistemas de bombeo.

e) Planteamiento de alternativas detratamiento; prediseño de las partesconstitutivas de tales alternativas y cálc-ulos necesarios para su predimensiona-miento; esquemas y breve descripción deéstas.

5.1.4.4 Estimación de los costos de los estudios. Se

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realizará la estimación de los costos de losestudios de factibilidad y de los diseñosdefinitivos, con valores aproximados y necesidadesde personal y equipos y tiempo de ejecución.

5.1.4.5 Estimación de los costos de construcción. Se haráuna estimación de los costos de construcción delas diferentes partes del sistema en cada unade las alternativas estudiadas, con valoresaproximados, formulados en sucres y dólaresestadounidenses. Para detalles como estructuras,instalaciones electromecánicas, cimentaciones,equipos, detalles arquitectónicos, accesorios,etc., se darán valores globales.

5.1.4.6 Comparación de costos. Se realizará unacomparación del valor presente o de los costosanuales equivalentes para cada alternativa, enfunción de la proyección de la demanda.

Estos costos incluirán:

a) Costos de operación y mantenimiento.b) Costos iniciales de obra civil y deequipos.c) Otros costos, tales como: gastos generales, depreciación, intereses,imprevistos y varios.

5.1.4.7 Conclusiones y Recomendaciones:

Una vez realizada la comparación de costos (ver5.1.4.6) se hará una recomendación sobre cualesson las alternativas más convenientes, sobre lasque se requiere hacer un análisis más profundo enlos estudios de factibilidad.

5.1.4.8 Memoria Técnica. Se presentará una memoriadescriptiva, conforme a lo descrito en la segundaparte, numeral 5.1.

5.2 Estudios de factibilidad.

5.2.1 Los estudios de factibilidad generalmenteincluyen los trabajos que se describen acontinuación. Sin embargo, y dependiendo de lamagnitud del proyecto la SAPYSB determinará si serealizan todas o solo una parte de las actividadesdescritas.

5.2.2 Trabajos de campo:

5.2.2.1 Levantamiento topográfico preliminar a estadia,telémetro. etc.; ubicación y nivelación de

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accidentes topográficos importantes de lalocalidad o zonas a servir.

5.2.2.2 Estudios de suelos en lugares donde se emplazaránestructuras importantes. Datos sobre agresividadde los suelos. Localización del nivel freático. Estudio de permeabilidad, donde así se requiera.

5.2.2.3 Trabajos de campo específicos para sistemas deagua potable. Se realizarán las siguientesactividades:

a) Selección de las fuentes de abastecimiento:plano de ubicación; aforos en varias épocasdel año; cotas de máxima creciente y deestiaje referidas a las de la localidad ozona a servir; toma de varias muestras deagua en distintas épocas del año paraanálisis físico-químicos y microbiológicoscompletos. Perfiles estratigráficos,características, rendimiento y otros datossobre pozos existentes. Datos y caracte-rísticas generales de captacionesexistentes.

b) Línea de conducción. Levantamiento yestudio de la línea existente. Trazado ynivelación a estadia de nuevas líneas. Análisis de la línea existente;determinación de caudal, diámetro, estadoactual interno y externo, longitudes,cotas, presiones; cruces de ríos,carreteras, vías, etc.

c) Tanques de almacenamiento y regulación:Plano de ubicación acotado con respecto a lalocalidad o zona a servir. Toma de datos delos tanques existentes: dimensiones,características, estado actual, cotas defondo y de nivel máximo de agua. Datos deinstalaciones anexas: tuberías, válvulas,etc.

d) Estaciones de bombeo: plano de ubicaciónacotado con respecto a la localidad o zonaa servir. Toma de datos de instalacionesexistentes: número y características debombas, dimensiones y cotas de los tanquesde succión y de la casa de bombas, detallesde tuberías accesorios y válvulas. Descripción y características del sistemaelectromotriz.

e) Planta de tratamiento: plano de ubicación

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acotado con respecto a la localidad o zonaa servir. Toma de datos de instalacionesexistentes: procesos, número de unidades,dimensiones, cotas. Características defuncionamiento de todas las unidades,incluyendo su estado físico , necesidad dereparaciones o reemplazo y eficiencia detratamiento. Análisis de la hidráulica delsistema: gradiente de energía, períodos deretención, cargas, pruebas de trazadores,etc.

f) Red de distribución: toma de datos de lared existente, características, estadoactual interno y externo de las tuberías yaccesorios, presiones, etc.

g) Conexiones domiciliarias: número,diámetros, estado actual, existencia demedidores, materiales empleados.

5.2.2.4 Trabajos de campo específicos para sistemas deeliminación de aguas residuales. Se realizaránlas siguientes actividades:

a) Estudio del cuerpo receptor; plano deubicación, aforos, cotas de máximacreciente y de estiaje referidas a las dela localidad o zona a servir.

Recolección de datos existentes sobre lahidrología y calidad del sistema receptor.Toma de muestras y temperatura paraanálisis físico-químico-biológico.

Características del cauce; usos benéficosde las aguas; establecimiento de la calidada mantenerse en el cuerpo receptor. Datosy características generales de las obras dedescarga existentes.

b) Emisario y descarga: localizacióntopográfica de la línea existente y delposible trazado. Toma de datos de la líneaexistente, diámetros, longitudes, cotas,cruces de ríos, carreteras, vías, etc.;pozos de revisión. Localización, caracte-rísticas y detalles de la descarga.

c) Estaciones de bombeo: plano de ubicaciónacotado con respecto a la localidad o zonaa servir. Toma de datos de instalacionesexistentes; número y características debombeo, dimensiones y cotas de los tanques

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de succión y de la casa de bombas, detallede tuberías, accesorios y válvulas.Descripción y características del sistemaelectromotriz.

d) Depuración: plano de ubicación acotado conrespecto a la localidad o zona a servir.Toma de datos de instalaciones existentes:procesos, número de unidades, dimensiones,cotas. Características de funcionamiento yeficiencia de cada unidad.

e) Red de alcantarillado: toma de datos de lared existente: características, estadoactual, tipo de sistema, ubicación yprofundidades de pozos de revisión, sumide-ros y otras obras complementarias.

5.2.3 Factibilidad técnica

5.2.3.1 Cálculo de libretas de topografía y nivelación.Evaluación de los resultados de los análisis delaboratorio.

5.2.3.2 Establecimiento de las siguientes bases de diseñopara sistemas de agua potable:

a) Área servida actual y futurab) Período de diseño del sistemac) Etapas de ejecuciónd) Análisis demográfico: población actual yfuturae) Demanda de agua actual y futura por

habitante de los siguientes usos:doméstico, comercial, industrial, público,pérdidas y desperdicios.

f) Variaciones de la demanda: día máximo yhora máxima

g) Demanda contra incendios.

5.2.3.3 Establecimiento de las siguientes bases de diseñopara sistemas de eliminación de aguas residuales:

a) Población actual y número de viviendas,establecimientos comerciales,establecimientos industriales,instituciones públicas y privadas, otrasinstituciones y servicios.

b) Población actual servida y número deconexiones domiciliarias, identificando lasconexiones domésticas, comerciales,industriales, institucionales y otras.Indicar el porcentaje de la población

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actual servida con alcantarillado, elporcentaje que cuenta con sistema públicode agua potable y el porcentaje consistema privado de agua potable. Proveerinformación similar desglosada por tipo deconexiones.

c) Volumen promedio diario de aguas servidasque recoge el sistema actual: total ydesglosado por tipo de conexiones(doméstico, comercial, etc.). Volumen deaguas de infiltración y aguas ilícitas. Caudal promedio diario por habitante.

d) Variaciones observadas de los caudalesactuales respecto al promedio diario:máximo diario; máximo mantenido en dos omás días consecutivos; máximo horario,mínimo diario, mínimo horario.

e) Capacidad del sistema actual: cobertura,grado de utilización de la capacidadinstalada, eficiencia,

deficiencias.

f) Estructuras tarifarias que se han aplicadoen la actualidad.

g) Datos básicos de diseño: período, etapas de ejecución, población futura,zonificación, población a servir(doméstica, comercial, industrial, institu-cional, etc.),indicar el porcentaje de lapoblación futura a servir con alcantarilladoque contará con abastecimiento público deagua potable y el porcentaje que contarácon abastecimiento privado.Proveer información similar desglosada portipo de conexiones.

h) Caudal medio diario al final de cada etapade diseño desglosado por tipo de conexiones(doméstico, comercial, industrial,institucional, etc.).

i) Caudales de infiltración y de aguasilícitas para cada etapa de diseño.

j) Caudal promedio diario total por habitanteservido, por etapa de diseño.

k) Variaciones del caudal adoptadas para eldiseño: máximo mantenido en uno o más días;máximo horario, mínimo diario, mínimohorario.

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5.2.3.4 Diseños preliminares de las partes constitutivasdel sistema de abastecimiento de agua o deeliminación de aguas residuales y cálculosnecesarios para su dimensionamiento. Las partessecundarias del anteproyecto se presentarán endiseño esquemático y mediante una brevedescripción. Los prediseños realizados en elestudio de pre factibilidad se mejorarán deacuerdo a la mayor precisión introducida en lostrabajos de campo. En el caso de descargas deefluentes tratados, se refinará el estudiopreliminar de impacto ambiental presentado en lapre factibilidad.

5.2.3.5 Planos: dibujo de láminas de planimetría yperfiles; cortes de las diferentes partesconstitutivas de los sistemas.

5.2.4 Factibilidad económica:

5.2.4.1 Presupuesto de las diferentes partes del sistemaen cada una de las alternativas estudiadas, convalores aproximados. Para detalles no presentadosen el estudio de pre factibilidad, tales comoestructuras, instalaciones electromecánicas,cimentaciones, equipos, detalles arquitectónicos,accesorios, etc., se darán valores globalesutilizando costos actualizados a la fecha de larealización de los estudios.

5.2.4.2 Estimación de costos de operación y mantenimientopara cada alternativa. Cálculo de los costosanuales equivalentes o valor presente para cadaalternativa.

5.2.4.3 Resumen de presupuestos de las diferentesalternativas estudiadas; selección y justificaciónde la alternativa más conveniente.

5.2.4.4 Factibilidad económica de la alternativaseleccionada. Se preparará un mayor detalle delos costos anuales y otros aspectos , incluyendolo siguiente:

a) Costos de operación y mantenimiento:materiales, fundamentalmente las sustanciasquímicas para el tratamiento (coagulantes,cal, cloro, etc.). Combustibles ylubricantes, energía eléctrica, mano deobra, que comprenda desde el personalsuperior hasta la mano de obra nocalificada. Deberá tenerse muy en cuentalos convenios laborales, la totalidad de

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las disposiciones legales y vigentes quetengan incidencia en el costo y utilizaciónde la mano de obra. Reparación yrepuestos; los imprescindibles paramantener las instalaciones en condicionesóptimas de operación.

b) Otros costos: gastos generales(administrativos, de supervisión central,seguros, impuestos, arriendos, promociones,etc.). Imprevistos y varios.

Depreciación. Inflación e intereses(amortización de las instalaciones).

5.2.4.5 Del estudio de las características de lalocalidad, el proyectista deberá formularestimaciones de ingresos para la alternativaescogida y efectuar una previsión del incrementode dichos ingresos en función del tiempo,relacionándolo con los gastos de operación,mantenimiento, producción y amortización de loscostos iniciales. Los ingresos provendrán delcobro de los servicios de agua potable con destinosanitario, con destino industrial, con destinocomercial, con destino recreativo, etc., así comopor servicios de alcantarillado.

5.2.4.6 El proyectista deberá estudiar y proponer,indicando las ventajas e inconvenientes, un númerosatisfactorio de regímenes tarifarios, incluyendoel vigente a la fecha del estudio. El sistematarifario escogido permitirá lo siguiente:

a) Que los ingresos cubran los costos deoperación y mantenimiento.

b) Que los ingresos cubran los costos deproducción.

c) Que los ingresos, además, produzcan unmargen razonable de capitalización paraobras de ampliación.

5.2.4.7 Para el estudio de financiamiento, será tarea delproyectista presentar un plan de asignación deaportes, discriminando su origen, ya sea delGobierno Nacional, Gobierno Provincial, GobiernoMunicipal, usuarios, aportes provenientes deimposición inmobiliaria, etc.

5.2.4.8 El proyectista deberá estimar el porcentajeprobable de financiamiento externo, como así mismodel sector privado, ya sea por vía directa o porvía de imposiciones, específicamente destinadas a

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la obra.

5.2.5 Memoria Técnica:

5.2.5.1 Se presentará una memoria descriptiva, con susrespectivos anexos, de acuerdo a lo estipulado enla segunda parte, numeral 5.2.

5.3 Proyecto definitivo

5.3.1 En la elaboración del proyecto definitivose incluirán todos los detalles de las diferentespartes de la obra

que permitan su construcción, sin la elaboraciónde planos adicionales.

5.3.2 Trabajos de Campo:

5.3.2.1 A base de los trabajos de campo realizados en los estudios de pre factibilidad y defactibilidad, y, de acuerdo al nivel de detallealcanzado en dichos estudios, la SAPYSBestablecerá los trabajos que se requieran paradefinir todos los detalles necesarios para elabo-rar un proyecto definitivo, a base de la alterna-tiva seleccionada en el estudio de factibilidad.En todo caso, el proyectista tiene la obligaciónde obtener, mediante levantamientos topográficos oaerofotogramétricos detallados, toda lainformación necesaria para poder diseñar obras detoma, conducción, tratamiento, reserva,distribución, redes de alcantarillado, estacionesde bombeo, descargas de aguas residuales y detodos los otros componentes de un sistema de aguapotable y de eliminación de aguas residuales.

5.3.2.2 En caso de descargas de efluentes tratados,municipales o industriales, en cuerpos receptores,el proyectista tomará todos los datos hidrológicosy ecológicos que sean necesarios para establecerel impacto ambiental de tales descargas, deacuerdo al numeral 5.3 de la novena parte.

5.3.3 Trabajos de Gabinete:

5.3.3.1 Se actualizarán las bases de diseño establecidasen el estudio de factibilidad.

5.3.3.2 Cálculos hidráulico-sanitarios definitivos. Establecimiento del impacto ambiental de ladescarga de efluentes pre tratados en los cursosde agua.

5.3.3.3 Diseños arquitectónicos completos.

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5.3.3.4 Cálculos estructurales completos.

5.3.3.5 Diseño electromecánico completo.

5.3.3.6 Programación de los trabajos de construcción yflujo de inversiones.

5.3.3.7 Cantidad de obra de cada una de las etapas en quese divide el proyecto y lista de materiales yequipos para cada etapa.

5.3.3.8 Presupuesto detallado de cada una de las etapas. Incluirá los siguientes aspectos:

a) Bases y criterios sobre los cuales seformularán los costos de cada categoría deinversión. Costos unitarios recientementeejecutados que hayan servido de referencia.

b) Estudio detallado de cada categoría deinversión (o elementos que la integran) ydesglose de ellas en: costos directos endólares estadounidenses, costos indirectosen dólares estadounidenses y costos enmoneda local.

c) Costos de tuberías y equipos para cada unade las partes del proyecto, incluyendolistas detalladas cantidades, unidades ycostos unitarios y totales. Indicar si loscostos son CIF, bodegas centrales o puestosen obra.

d) Identificación y cuantificación de bienes y servicios que se estima serán deorigen extranjero o local.

e) Costos de construcción de obras y deinstalación de equipos y materiales paracada una de las partes del proyecto,incluyendo cantidades, unidades y costosunitarios y totales.

f) Cuadro de resumen de costos del proyectoelaborado a base de las categorías ysubcategorías de inversión y del desgloseen costos componentes (costos directos eindirectos en dólares estadounidenses ycostos en moneda local) con indicación detotales, subtotales y porcentajesrespectivos de distribución.

g) Cálculo del escalamiento de costos paratodos los bienes y servicios incluidos en

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el proyecto (costos directos de obrasciviles, equipos, materiales, ingeniería,administración, etc.), con excepción de loscostos de financiamiento del proyecto. Indicar los datos básicos utilizados y sujustificación.

h) Imprevistos. Incluir una explicacióndetallada si estos imprevistos exceden el15% .

5.3.3.9 Especificaciones de Construcción.

5.3.3.10 Especificaciones de materiales. equipos yherramientas.

5.3.3.11 En casos pertinentes, documentos de licitación.

5.3.3.12 Estudio financiero y tarifario del proyecto.Deberá incluir los siguientes detalles:

a) Financiamiento de cada categoría ysubcategoría de inversión base de losrecursos provenientes de un préstamo y dela contribución local. Desglosar elfinanciamiento a base de un préstamo en:costos externos directos, costos externosindirectos y costos locales. Desglosar elfinanciamiento local en costos externos ycostos locales.

b) Calendario de inversiones y desembolsos delpréstamo para el período de ejecución delproyecto (generalmente 4 años), desglosandolos montos anuales en divisas y en monedalocal para cada año considerado.

c) Condiciones financieras tentativaspropuestas para el préstamo solicitadoincluyendo: plazo de amortización, períodode gracia, interés durante el período deamortización, interés durante el período de gracia.

d) Financiamiento con fondos locales de las instalaciones intra domiciliarias.

e) Estudio tarifario que demuestre quemediante las tarifas se pueden capitalizarsuficientes fondos para el financiamientode las etapas futuras.

5.3.4 La memoria técnica del proyecto definitivo

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se ajustará a lo especificado en el numeral 5.3 dela segunda parte.

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APENDICE Z

Z.1 NORMAS A CONSULTAR

INEN 1 108 Agua potable. Requisitos

Z.2 BASES DE ESTUDIO

Normas tentativas para el diseño de sistemas de abasteci-miento de agua potable y alcantarillado urbanos y rurales. Instituto Ecuatoriano de Obras Sanitarias. Quito, 1975.

FONAPRE-BID. Preinversión y proyectos. Fondo Nacional dePreinversión del Ecuador, Banco Interamericano de Desa-rrollo. Convenio ATN/TF 1593-EC. Quito, 1981.

FONAPRE-BID. Compendio de términos de referencia y docu-mentos afines, Tomo V. Programa FONAPRE-BID. Convenio ATN/TF1593-EC. Documento No. 282-CATFNP-80, Quito, 1980.

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SEGUNDA PARTE (II)

PRESENTACION DE TRABAJOS

1. OBJETO

1.1 Estas normas establecen un conjunto de criteriosbásicos para la presentación de proyectos deabastecimiento de agua potable y alcantarillado ytratamiento de aguas residuales en el Ecuador, asícomo los componentes de la documentación respecti-va.

2. ALCANCE

2.1 Las presentes disposiciones son aplicables a losdiseños de sistemas de agua potable, alcantarillado,potabilización de aguas y depuración de aguasresiduales.

3. DEFINICIONES

3.1 Memoria Técnica. Documento técnico que resumetodos los datos de campo e informacionespreliminares, resultados de trabajos realizados,recomendaciones y conclusiones del estudio. Forman parte de la memoria los anexos, esquemas,planos y todos los demás documentos que seannecesarios para completar el proyecto.

3.2 Memoria para ejecutivos. Documento que resume lamemoria técnica, utilizando lenguaje y estilocomprensibles para personal administrativo que notenga preparación técnica. Esta memoria debecontener una descripción general del estudiorealizado, el costo del proyecto y lasconclusiones generales y recomendaciones.


4.1 Para la presentación de las diferentes etapas deun proyecto se elaborará una memoria que contengalos datos realizados y las recomendaciones yconclusiones del estudio. Con la memoria seadjuntarán anexos, esquemas, cuadros, planos, etc.que el proyectista considere necesarios paraampliar o justificar lo expuesto en la memoria.

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5.1 La memoria del estudio de pre factibilidad, engeneral, comprende los siguientes aspectos:

a) Resumen de las características de la comunidad yrecolección de datos existentes de los sistemasen servicio.

b) Bases de diseño.

c) Descripción de las alternativas viables y sus partes constitutivas.

d) Resultados de los prediseños.

e) Presupuestos estimativos de construcción ycostos de producción. Costos anualesequivalentes o valor presente total de cadaalternativa.

f) Conclusiones y recomendaciones del estudio.

g) Esquemas, cuadros y cálculos efectuados.

g) Anexos (copias de los borradores decálculo, en caso de ser requeridas).

i) Memoria para ejecutivos.

5.2 La memoria del estudio de factibilidad comprenderáen general, los siguientes puntos:

a) Resumen de las características de lacomunidad y de los sistemas existentes.

b) Planos detallados de los sistemasexistentes.

c) Resultados de los diseñospreliminares.

d) Descripción ampliada de lasalternativas estudiadas y sus partesconstitutivas.

e) Resumen del presupuesto de lasdiferentes partes del sistema en cada unade las alternativas. Comparación de loscostos anuales equivalentes o del valorpresente total de cada alternativa.

f) Justificación técnica de laalternativa seleccionada.

g) Recomendaciones y conclusiones. h) Presentación de la factibilidad

económica financiera para recuperación del

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capital de la alternativa seleccionada. i) Planos: cortes y plantas de las

diferentes partes constitutivas de lossistemas considerados.

j) Anexos (copias de los borradores decálculo, en caso de ser requeridos;libretas de campo; estudio de suelos, etc.)

k) Memoria para ejecutivos.

5.3 La memoria del proyecto definitivo se estructuraráde la siguiente manera:

5.3.1 Resumen de las características de lacomunidad y de los sistemas existentes y número deconexiones.

5.3.2 Planos detallados de los sistemasexistentes.

5.3.3 Antecedentes del Proyecto.

5.3.4 Descripción del proyecto.

5.3.5 Resumen general del proyecto, incluyendoconclusiones y recomendaciones.

5.3.5.1 Datos generales. Incluirá los siguientes puntos:

a) Período de diseño.b) Población total actual.c) Población total futura estimada.d) Población flotante.e) Área a servir con el proyecto.f) Dotación actual.g) Dotación futura.

5.3.5.2 Agua Potable. Incluirá lo siguiente:

a) Coeficiente de día de máximo consumo.b) Coeficiente de hora de máximo consumo.c) Características de la fuente (captación).d) Calidad físico-químico-microbiológica del

agua cruda, incluyendo un análisiscompleto.

e) Caudal máximo, mínimo y seguro de lafuente.f) Sistema de conducción (gravedad o porbombeo).g) Tipo de unidades de tratamiento; equipos y

substancias químicas.h) Caudal de proyecto de la planta.i) Volumen del depósito de agua filtrada para

consumo interno y de la planta.j) Caudal de incendio por hidrante.

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k) Número de hidrantes simultáneos.l) Duración del incendio en horas.m) Volumen de regulación.n) Volumen de agua para incendios.o) Volumen de emergencia.p) Volumen total.q) Presiones dinámicas máxima y mínima en lared.r) Presiones estáticas en la red.s) Longitud de las tuberías en la red,

clasificadas por diámetros.t) Número y tipo de conexiones domiciliarias,

clasificadas por diámetros.u) Capacidad de las estaciones de bombeo y

curva (s) de sistema (s).v) Tiempo de bombeo diario.

5.3.5.3 Eliminación de aguas residuales. Incluirá losiguiente:

a) Coeficiente de mayoración.b) Curvas intensidad-frecuencia-duración de

lluvias.c) Curvas de variación intensidad-área.d) Tiempo de concentración inicial.e) Coeficientes de escurrimiento.f) Velocidad máxima.g) Velocidad mínima.h) Longitudes de tuberías y colectores de la

red y emisarios, clasificándolos pordiámetro y sección.

i) Número y tipo de conexiones domiciliarias,clasificadas por diámetros.

j) Caudal de aguas residuales.k) Caudal total a evacuarse (máximo, medio y

mínimo).l) Tipo, unidades de tratamiento, equipos y

substancias químicas.m) Caudal máximo, mínimo y seguro del cuerpo

receptor.n) Caudal de las estaciones de bombeo y curva

(s) de sistema (s).o) Régimen de elevación.p) Tiempo de bombeo diario.

5.3.6 Listas de materiales, equipos y volúmenesde obra.

5.3.7 Presupuesto de construcción.

5.3.8 Estudio financiero y tarifario.

5.3.9 Especificaciones técnicas de materiales,equipos y herramientas.

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5.3.10 Especificaciones técnicas de construcción.

5.3.11 Manual de operación y mantenimiento.

5.3.12 Planos detallados de construcción.

5.3.13 Documentos de licitación (en caso de seraplicable).

5.3.14 Anexos (copias de los borradores de cálculo, encaso de ser requeridos; cálculos estructurales;estudios de suelos, etc.).

5.3.15 Memoria para ejecutivos.

5.4 Las memorias se entregarán en papel bond blancotamaño INEN A4. Los esquemas, cuadros,prediseños, etc. necesarios en la memoria, sepresentarán en hojas del mismo tamaño o INEN A3.

5.5 Los planos que complementan los estudios defactibilidad y proyecto definitivo se entregaránen papel diapositiva tamaño INEN A1 ó A2.

5.6 El orden de presentación de los planos será:

a) Planos generales: carátula, índice deplanos, esquema general del proyecto.

b) Planos topográficos.c) Planos hidráulicos-sanitarios.d) Planos arquitectónicose) Planos estructurales.f) Planos eléctricos.g) Planos de montaje.h) Otros planos.

5.6.1 En los planos de detalle, todas las piezasespeciales y accesorios se numerarán dentro de uncírculo, incluyendo la lista respectiva en laparte superior derecha de la lámina.

5.6.2 Todo plano revisado que requiera unacorrección mantendrá el mismo número de la láminaoriginal, añadiéndose una letra con la cual seidentificará; además, la enmienda señalada.

5.7 Escalas a utilizarse en los dibujos

5.7.1 Para mapas topográficos y planos de zonasgrandes, 1:100 000; 1:50 000; 1:25 000 y 1:12500.

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5.7.2 Para planos de zonas urbanas, 1:50 000; 1:25 000; 1:12 500; 1:10 000; y 1:5 000.

5.7.3 Para planos y proyectos en escala grande,1:2 500; 1:2 000; 1:1 000; y 1: 500. En elcaso de perfiles, la escala vertical será 10 vecesmayor que la escala horizontal.

5.7.4 Para bocetos y planos preliminares; 1:500; 1:200; y 1:100.

5.7.5 Para planos de edificios y estructuras,1:200; 1:100; y 1:50.

5.7.6 Para dibujos en escala grande y detalles,1:20 y 1:10.

5.7.7 Para detalles ampliados, 1:10; 1:5; 1:2;1:1.

5.8 Todas las leyendas que se anoten en los planosestarán en idioma castellano y las dimensiones,expresadas en unidades, múltiplos y submúltiplos,del sistema internacional (SI), de acuerdo a lasnormas INEN 1 y 2.

5.9 El tamaño de las tarjetas deberá ceñirse a loestablecido por el Instituto Ecuatoriano deNormalización (INEN).

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APENDICE Z


INEN 1 Sistema internacional de unidadesINEN 2 Símbolos de magnitudes y constantes físicas.


Normas tentativas para el diseño de sistemas deabastecimiento de agua potable y alcantarillado urbanosy rurales. Instituto Ecuatoriano de Obras Sanitarias.Quito, 1975.

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TERCERA PARTE (III)

TRABAJOS TOPOGRAFICOS

1. OBJETO

1.1 Estas disposiciones establecen un conjunto derecomendaciones y consideraciones necesarias paraque el levantamiento topográfico provea toda lainformación necesaria durante la ejecución deldiseño de un sistema de agua potable o deeliminación de aguas residuales.

2. ALCANCE

2.1 El alcance de estas disposiciones cubreexclusivamente sistemas de agua potable,alcantarillado, potabilización de aguas ydepuración de aguas residuales.

3. DEFINICIONES

3.1 Poligonal. Línea o conjunto de líneas rectas quesirven de base para un levantamiento topográfico. La poligonal puede ser cerrada o abierta.

3.2 Levantamiento planimétrico. Levantamientotopográfico realizado a base de mediciones hechascon cinta, para distancias horizontales y,teodolito para los ángulos horizontales.

3.3 Levantamiento taquimétrico o a estadia. Levantamiento topográfico realizado con untaquímetro para la medición de distancias, ánguloshorizontales y ángulos verticales.

3.4 Levantamiento aerofotogramétrico. Levantamientorealizado mediante fotografías aéreas y surespectiva restitución en un plano.

3.5 Referencias topográficas. Puntos fijos delterreno que permitan formar un triángulo con unpunto de una poligonal, de modo que este últimopueda ser reubicado en caso de haber sido removidodel terreno.

3.6 Nivelación geométrica. Nivelación realizada pormedio de un nivel de precisión.

3.7 Nivelación trigonométrica. Nivelación realizadapor medio de un teodolito, a base de medir ángulos

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verticales y distancias inclinadas.4. DISPOSICIONES GENERALES

4.1 Para sistemas de agua potable y de eliminación deaguas residuales se realizarán los levantamientostopográficos o aerofotogramétricos de la poblacióny de las zonas en que puedan localizarse lasdiferentes obras, tales como: captación,conducción, tratamiento, redes, emisarios,almacenamiento, etc., utilizándose poligonalesprincipales y secundarias enlazadas entre sí.

4.2 Datos básicos de referencia

4.2.1 Orientación:

4.2.1.1 El levantamiento topográfico será referido a loshitos del Instituto Geográfico Militar (IGM). Encaso no existan tales hitos, se efectuaránobservaciones solares.

4.2.2 Altitud:

4.2.2.1 El levantamiento altimétrico deberá ser referido alos hitos del IGM. A falta de esa información, sepodrá aceptar una altitud aproximada de lalocalidad, referente a un punto fijo bienidentificado.


5.1 Levantamientos aerofotogramétricos

5.1.1 Cuando la SAPYSB lo considere convenientese podrá utilizar un levantamientoaerofotogramétrico de la zona de interés para elproyecto, a la escala que sea conveniente y concurvas de nivel a intervalos adecuados. Dependiendo del tipo de proyecto, por ejemplo,para sistemas de eliminación de aguas residuales,la información presentada en el levantamientoaerofotogramétrico deberá suplementarse con unanivelación de las esquinas o de los puntos deinterés.

5.2 Levantamientos planimétricos

5.2.1 Poligonales:

5.2.1.1 Se determinarán polígonos que circunscribanparcial o totalmente el área urbana presente yfutura, enlazando los polígonos principales y/osecundarios.

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5.2.1.2 Se emplearán polígonos abiertos, generalmente,para levantamientos de líneas de conducción,líneas de emisarios y de descargas. Estospolígonos, en todo caso, estarán enlazados a lospolígonos cerrados que se emplearán enlevantamientos de zonas de captación, plantas detratamiento, población, estaciones de bombeo, etc.

5.2.1.3 Se efectuarán levantamientos taquimétricos cuandosean expresamente autorizados por la SAPYSB paradetalles secundarios y para sistemas rurales.

5.2.1.4 La repartición del área urbana por medio de laspoligonales debe establecerse en forma tal que elárea de la población quede dividida encuadriláteros de 500 m de lado aproximadamente.

5.2.2 Planos de la población:

5.2.2.1 Antes de realizar el levantamiento topográfico sedebe efectuar un reconocimiento del terreno y unainvestigación completa de los planos existentes.

5.2.2.2 Se tendrá en cuenta la localización exacta detodas las calles y carreteras, quebradas, zanjas,cursos de agua, elevaciones, depresiones, parquespúblicos, campos de deporte y todos aquellosaccidentes naturales o artificiales que guardenrelación con el problema por resolver o queinfluyan en los diseños. Además, se incluirán laszonas de desarrollo futuro.

5.2.2.3 Los datos topográficos referentes a sifones,viaductos, túneles, etc., deben referirse a lasrespectivas poligonales localizadas en el terreno.

5.2.3 Sistemas existentes:

5.2.3.1 Se realizará la localización de instalacionesexistentes de agua potable y alcantarillado y setomará información respecto a posiblesinstalaciones subterráneas de otros serviciostales como luz, teléfono, etc. Para el caso deinstalaciones existentes de agua potable, eltrabajo contemplará unidades de tratamiento,longitudes y diámetros de tuberías, válvulas,hidrantes, etc.

5.2.3.2 Para el caso de instalaciones de alcantarillado seincluirán los pozos de revisión refiriéndose a lascuatro esquinas o a puntos de fácil reconocimiento yse medirá en el terreno la longitud y el diámetro delas tuberías que los unen. Este trabajo secompletará con la medición de profundidades de los

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pozos y de las tuberías y colectores referidas a lacota del levantamiento del terreno.

5.2.4 Tipo de calzada:

5.2.4.1 Debe indicarse claramente la clase y el estado delas calzadas de cada una de las calles de laciudad y de las vías que interesen para elproyecto.

5.2.5 Zona para la conducción y el emisario:

5.2.5.1 Con anterioridad al levantamiento de la conduccióno del emisario deben investigarse exhaustivamentelos planos existentes y efectuar un reconocimientoen el terreno de todas las posibles soluciones.

5.2.5.2 Con excepción de sistemas en los que la SAPYSBautorice lo contrario y de proyectos para sistemasde comunidades con menos de 1 000 habitantes, lafranja topográfica se levantará a estadia a cadalado del polígono de la conducción o del emisario.

5.2.5.3 Para pendiente transversal del terreno menor del5%, se levantará una zona de 30 m a cada lado dela línea.

5.2.5.4 Para pendiente transversal del terreno comprendidaentre el 5% y el 15%, la zona de levantamientoserá de 25 m a cada lado de la línea.



5.2.5.7 Para pendiente transversal del terreno mayor del40%, la zona de levantamiento será de 10 m a cadalado de la línea.

5.2.5.8 En el sitio escogido para la descarga se hará unlevantamiento que comprenda como mínimo un tramode 50 m al final del emisario y de 50 m aguasarriba y abajo del cuerpo receptor. Igualmente seobtendrá información sobre los niveles del aguapara diferentes épocas del año.

5.2.6 Zonas para diferentes obras de lossistemas:

5.2.6.1 Para una fuente de abastecimiento superficial se

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levantará, además, la sección transversal de lafuente indicando los niveles del agua paradiferentes épocas del año. En casos de cursos deagua se obtendrán perfiles longitudinales ytransversales aguas arriba y aguas abajo del sitiopara la captación.

5.2.6.2 Para la planta de tratamiento, estación de bombeo,tanque de almacenamiento, se hará el levantamientode una zona cuya extensión esté de acuerdo con lamagnitud de la obra. Dicho levantamiento podrá serrealizado con perfiles transversales, a estadia osegún indicación de la SAPYSB.

5.2.7 Mojones:

5.2.7.1 Antes de hacer los levantamientos, se colocaráncomo referencias, mojones de hormigón que tengansu leyenda correspondiente para fácilidentificación.

5.2.7.2 Los mojones, a su vez, deben estar cuidadosamentereferenciados a obras estables que se encuentren asu alrededor, de acuerdo al numeral 5.2.7.7 deestas normas.

5.2.7.3 En levantamientos fuera del perímetro urbano secolocarán en estaciones consecutivas como mínimotres mojones para ubicación de obras importantes:captaciones, desarenadores, tanques dealmacenamiento, plantas de tratamiento, etc.

5.2.7.4 En los levantamientos dentro del área urbana debecolocarse como mínimo un mojón para cada 5 ha peroen ningún caso el número de mojones será menor quetres, de los cuales dos de ellos seránconsecutivos.

5.2.7.5 Los mojones penetrarán en el suelo una profundidadadecuada para garantizar su estabilidad, nopudiendo ser menor de 0,2 m.

5.2.7.6 En general, los mojones tendrán la forma de unapirámide truncada de 0,3 m de alto, 0,2 m de ladoen la base inferior y 0,1 m de lado en la basesuperior, sobre la cual se inscribirá una leyendaque contenga lo siguiente: siglas SAPYSB, mes yaño del trabajo, identificación propia del mojón.

5.2.7.7 Todos los mojones de un polígono cerrado o abiertodeben relacionarse a puntos fijos del terreno, demodo que, utilizando dos de estos puntos, el mojónforme un triángulo fácilmente reconstruible. Estos puntos de referencia deben pintarse de color

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amarillo; deben contener información descriptivade su distancia respecto al mojón y el número onombre del mojón referenciado.

5.3 Nivelación

5.3.1 Nivelación geométrica:

5.3.1.1 La nivelación geométrica deberá estar de acuerdocon los siguientes criterios:

a) En general, las poligonales para conducciónde agua se nivelarán cada 20 m. Tambiénse tomarán niveles en cada punto donde seobserve un cambio de pendiente o dondehayan accidentes importantes del terreno. Para casos particulares, la SAPYSB podrámodificar este requerimiento y establecerálas distancias mínimas de nivelación.

b) La nivelación de los ejes de las calles sehará cada 20 m tomando cotas en los crucesde éstas.

c) Se tomarán niveles de estructurasexistentes y puntos especialmenteimportantes para el proyecto.

d) Los mojones serán referenciados de acuerdoal numeral 5.2.7.7. Los puntos dereferencia también serán nivelados.

5.3.2 Nivelación trigonométrica:

5.3.2.1 La nivelación trigonométrica se realizará en lossiguientes casos:

a) En poligonales abiertas de líneas deconducción de sistemas rurales, con cambioscada 50 m.

b) En poligonales de poblaciones rurales, amenos que la SAPYSB expresamente autoricelo contrario.

c) En trabajos que la SAPYSB lo determine.

5.3.3 Mojones de nivelación:

5.3.3.1 Las marcas o mojones de nivelación se colocaráncon anterioridad a los trabajos de nivelación y ental forma que se asegure su conservación. En todocaso, se seguirán las indicaciones al respecto,

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dadas en el numeral 5.2.7.

5.4 Detalles topográficos:

5.4.1 A base de las cotas determinadas mediantenivelación geométrica o trigonométrica, se tomaránlos detalles topográficos de tal manera que sepuedan obtener curvas de nivel que describanexactamente la altimetría del terreno en lossitios donde se construirán las obras.

5.4.2 La equidistancia o intervalo máximo entrecurvas de nivel será como consta en la tablaIII.1.

TABLA III.1 Intervalos entre curvas de nivel

Pendiente mediadel terreno, %

Equidistancia o intervalom

Menor del 2 Del 2 al 5 Del 5 al 10 Del 10 al 20 Mayor del 20

0.512

2.55

5.5 Mediciones lineales y angulares

5.5.1 Mediciones lineales:

5.5.1.1 Con excepción de los levantamientos taquimétricos,todos los lados de las poligonales se medirán concinta de acero. Los vértices del polígono seseñalarán en el terreno con estacas de madera omojones. En terreno normal se usarán estacas de20 cm de largo.

5.5.2 Mediciones angulares:

5.5.2.1 Los ángulos horizontales y verticales debenmedirse con un taquímetro bien corregido quepermita lecturas de un minuto, como mínimo.

5.5.2.2 El ángulo horizontal se medirá tomando como origenla estación anterior y en el sentido dextrorso(horario).

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5.6 Libretas y cálculos:

5.6.1 Libretas de campo

5.6.1.1 Se presentará el original de las libretas de todoslos trabajos de campo, de acuerdo con los modelosde la SAPYSB. Dichas libretas deben contener a másde los datos de campo, la siguiente información:

a) Nombre y firma del responsable dellevantamiento y del ayudante.

b) Fecha del levantamiento.c) Equipo utilizado: clase y número de

taquímetro, nivel, cinta, etc.d) Croquis y esbozos plani-altimétricosclaros.

5.6.2 Cálculos

5.6.2.1 Estos deben presentarse en forma clara, sinenmiendas, incluyendo todos los elementosnecesarios, llenando completamente las columnas delos formularios.

5.6.2.2 El cálculo de coordenadas se presentará enformularios debidamente aprobados por lafiscalización.

5.7 Límites de tolerancia

5.7.1 Cierre Lineal:

5.7.1.1 El error máximo admisible en el cierre lineal delas poligonales levantadas de acuerdo al numeral5.5.1. será del 1 por 1 000 para levantamientos a estadia y 1 por 3 000, para levantamientos deprecisión.

5.7.2 Cierre angular:

5.7.2.1 El error máximo admisible en el cierre angular delas poligonales será el siguiente:

a) Para levantamientos a estadia, E = 1, 5 Nb) Para levantamientos de precisión, E = N

En donde:

E = error en minutosN = número de vértices

5.7.3 Cierre altimétrico:

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5.7.3.1 El error máximo admisible en el cierrealtimétrico, E, expresado en milímetros, será:

a) Para nivelación entre dos puntos, de ida yregreso, siguiendo el mismo o diferentecamino,

E = ± 10 K 1/2

en la que K es el número de kilómetrosrecorridos de ida y regreso.

b) Para nivelación entre dos puntos de cotasconocidas, obtenidas por nivelacionesanteriores, se puede admitir un error E,expresado en milímetros.

E = ± 20 K 1/2

donde K es la distancia en kilómetros entrelos dos puntos.

c) Para nivelación entre dos puntos, por doblepunto de cambio, con distancias medias de100 m, se puede admitir un error E,expresado en milímetros,

E = ± 15 K 1/2

donde K es el doble de la distanciarecorrida, en km.

d) Para nivelaciones trigonométricas se puedeadmitir un error E, expresado enmilímetros,

E = ± 30 K 1/2

donde K es la distancia nivelada enkilómetros.

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APENDICE Z


Esta parte no requiere de otras normas para su aplicación.


Normas de diseño para sistemas de agua potable y eliminaciónde residuos líquidos. Instituto Ecuatoriano de ObrasSanitarias. Quito, 1986.

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CUARTA PARTE (IV)

CALIDAD DEL AGUA

1. OBJETO

1.1 Estas disposiciones establecen un conjunto decriterios y normas de calidad del agua para consumohumano, de modo que se garantice que el consumidorno ingiera sustancias tóxicas o nocivas para lasalud ni microorganismos patógenos, para asípreservar la salud pública.

2. ALCANCE

2.1 Estas normas son aplicables a sistemas públicos yprivados de agua potable, tanto en el área urbanacomo rural, a los recursos de aguas superficiales ysubterráneas consideradas como fuentes potencialesde abastecimiento de agua.

3. DEFINICIONES

3.1 Agua potable. Es el agua destinada para el consumohumano, debe estar exenta de organismos capaces deprovocar enfermedades y de elementos o substanciasque puedan producir efectos fisiológicosperjudiciales, y debe cumplir con los requisitos deestas normas.

3.2 Actividad. Número de transformaciones nucleares quetienen lugar en una cantidad de material en unintervalo determinado de tiempo.

3.3 Actividad específica. Actividad total por unidad demasa y volumen.

3.4 Actividad total de partículas ALFA. Radiactividadtotal debido a la emisión de partículas alfa,deducido de medidas sobre una muestra seca.

3.5 Actividad total de partículas BETA. Radiactividadtotal debido a emisión de partículas beta deducidode medidas sobre una muestra seca.

3.6 Agua cruda. Es el agua que se encuentra en lanaturaleza y que no ha recibido ningún tratamiento

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para modificar sus características físicas,químicas, radiológicas, biológicas o micro-biológicas.Para efectos de estas normas el agua proveniente desistemas de alcantarillado o cualquier otro sistemaque altere sus propiedades físicas, químicas,radiológicas, biológicas y microbiológicas y querequiera tratamientos especiales para hacerlapotable, no se considera como agua cruda. La conta-minación encontrada en el agua cruda debe ser deorigen natural causada por fenómenos propios de lacuenca o acuífero.

3.7 Becquerel (Bq). Unidad de actividad que equivale auna desintegración por segundo.

3.8 Consumidor. Es el usuario de un sistema de aguapotable para cubrir usos domésticos, comerciales,industriales, incendios y otros.

3.9 Contaminación. Presencia de materia orgánica,radiactiva o biológica en el agua la cual tiende adegradar su calidad de tal manera que se constituyeen un peligro o una amenaza para el uso del agua.

3.10 Contaminante. Cualquier elemento o sustanciafísica, química, biológica o radiológica presente enel agua en cantidad que se encuentren sobre loslímites permisibles.

3.11 Contaminación radiactiva. Presencia deradionúclidos en el agua en concentraciones que lahagan no apropiada para el consumo humano.

3.12 Grupo coliforme

3.12.1 El grupo coliforme incluye todos los bacilos gramnegativos aerobios o anaerobios facultativos noesporulados que pueden desarrollarse en presencia desales biliares y otros agentes tenso activos consimilares propiedades de inhibición del crecimiento,no tiene citocromooxidaza y fermenta la lactosa conproducción de ácido, gas y aldehído a 35 °C a 37 °Cen un período de 24 h a 48 h.

3.12.2 El coliforme fecal (Escherichia Coli) es un subgrupode la población total coliforme y tiene unacorrelación directa con la contaminación fecal

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producida por animales de sangre caliente. Laprincipal característica bioquímica usada para suidentificación es la habilidad de fermentar lalactosa con producción de gas, a 44,5 °C o de creceren otros medios selectivos de 44 °C a 44,5 °C.

3.13 Inspección sanitaria. La inspección sanitariaconsiste en el examen y evaluación sobre el terreno,efectuado por una persona calificada, que abarquetodas las condiciones, dispositivos y métodosrelacionados con el sistema de abastecimiento deagua que representan, o podrían representar, unpeligro para la salud y el bienestar de losconsumidores.

3.14 Límite máximo tolerable. Concentración o cantidaddeseable de un componente presente en el agua,garantizando que ésta será agradable a los sentidosy no causará un riesgo a la salud del consumidor.

3.15 Límite máximo permisible. Concentración o cantidadmáxima de un componente presente en el agua,garantizando, que ésta será agradable a los sentidosy no causará un riesgo a la salud del consumidor.

3.16 Sistema de abastecimiento de Agua Potable. Sistemapara el abastecimiento de agua para consumo público. El sistema incluye las obras y trabajos auxiliaresconstruidos para la captación, conducción,tratamiento, almacenamiento y distribución del aguadesde las fuentes de abastecimiento hasta laconexión domiciliaria.

4. METODOS ANALITICOS RECOMENDABLES

4.1 Los métodos analíticos recomendados para determinarlos requerimientos de estas normas, deben seraquellos especificados en Los Métodos Estándar parael Análisis de Agua de la AWWA o las normas INENrespectivas.

5. NORMAS DE CALIDAD DEL AGUA

5.1 Requisitos de calidad.En las consideraciones que siguen se distingue entrenormas que debe cumplir el agua de una fuente que seesté examinando y la que debe entregarse al consumode la población.

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5.2 Calidad del agua cruda (fuente)

5.2.1 Calidad física

El valor máximo de color se fija en 300 unidades decolor, una cifra menor señala una calidad aceptablepara el tratamiento, si se sobrepasa dicha cifrapuede ser necesario un tratamiento especial para queel agua satisfaga las normas de agua potable.

No se fija límite para la turbiedad pues esteproblema y su tratamiento se decidirán especialmenteen cada caso.

5.2.2 Calidad química

Los compuestos químicos presentes en el agua sedividen en cuatro grupos; expresados en lassiguientes tablas:

TABLA IV.1 Compuestos que afectan la potabilidad

SUSTANCIAS CONCENTRACIÓN MÁXIMAACEPTABLE, mg/l

Sólidos totalesHierroManganesoCobreZincMagnesio + sulfato de sodioSulfato de alquilbencilo

1500505

1,51,510000,5

TABLA IV.2 Compuestos peligrosos para la salud


NitratosFluoruros

4,51,5

NOTA. Compuestos tóxicos cuya presencia enconcentraciones sobre el máximo establecido, pueden serbase suficiente para el rechazo de la fuente, por ina-propiada para el consumo público.

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TABLA IV.3 Compuestos tóxicos indeseables


Compuestos fenólicosArsénicoCadmioCromo exavalenteCianurosPlomoSelenioRadionúclidos (actividad Beta total)

0,0020,050,010,050,20,050,01

1 Bq/l

TABLA IV.4 Compuestos químicos indicadores decontaminación


Demanda bioquímica de oxígenoDemanda química de oxígenoNitrógeno total (excluido NO3-)AmoníacoExtracto de columna carbón Cloroformo (*)Grasas y aceitesContaminantes orgánicos

6101

0,5

0,50,011

(*) cualquier cantidad superior a 0,2 mg/lindicará la necesidad de determinacionesanalíticas más precisas sobre la fuente y elorigen.

5.2.3 Calidad bacteriológica

TABLA IV.5 Calidad bacteriológica

CLASIFICACION NMP/100 ml DE BACTERIASCOLIFORMES (*)

a) Exige solo tratamiento de desinfecciónb) Exige métodos convencionales de

0 – 50

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tratamientoc) Contaminación intensa que obliga a tratamientos más activosd) Contaminación muy intensa que hace inaceptable el agua a menos que se recurra a tratamientos especiales. Estas fuentes se utilizarán solo en casos extremos

50 – 5000

5000 – 50000

más de 50000

(*) Cuando se observe que más del 40% de lasbacterias coliformes representadas por el índice NMPpertenecen al grupo coliforme fecal, habrá queincluir la fuente de agua en la categoría próximasuperior respecto al tratamiento necesario.

5.2.4 Calidad biológica

La fuente de agua no debe contener organismospatógenos tales como:Protozoarios: Entoameba histolítica, Giardia,

Balantidium coli.

Helmintos: Ascaris lumbricoide, Trichuristrichuria, Strongloides stercoralis,Ancylostoma duodenale, Dracunculusmedinensis, Shistosoma mansoni.

5.2.5 Calidad radiológica

Se establecen los mismos límites que se juzganaceptables para el caso del agua potable.

5.3 Normas de calidad física, química, radiológica ybacteriológica del agua potable.

5.3.1 Las normas de calidad física, química,bacteriológica y radiológica del agua potableestablecidas, rigen para todo el territorionacional.

5.3.2 Los parámetros (características) físicos para elagua potable son: Color, turbiedad, olor, sabor ytemperatura.

5.3.3 Los parámetros (características) químicos para elagua potable son: Ph, Sólidos disueltos totales,Dureza, Calcio, Magnesio, Sodio, Potasio, Aluminio,Sulfatos, Cloruros, Nitratos, Nitritos, Amoníaco,Sílice, Arsénico, Bario, Cadmio, Cianuros, Cromo,Flúor, Mercurio, Cobre, Níquel, Plomo, Selenio,

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Plata, Zinc, compuestos orgánicos como plaguicidas,herbicidas y otros.

5.3.4 Los parámetros (características) radiológicos paraagua potable son: radiactividad global yradiactividad beta global.

5.3.5 Los parámetros (características) bacteriológicospara agua potable son: Coliformes totales ycoliformes fecales.

5.3.6 Las normas de calidad de componentes inorgánicos delagua potable que influyen sobre la salud son lassiguientes:

TABLA IV.6 Componentes inorgánicos del agua potable

COMPONENTE LIMITERECOMENDABLE

mg/l

LIMITEPERMISIBLE

mg/l

ArsénicoBarioCadmioCianuroCromoDureza (CaCO3)FluorurosMercurioNíquelN-NitratosN-NitritosPlataPlomoSelenioSodio

--------------------------------------------------

150ver tabla IV. 7

----------------------------------------------------------------------

20

0,051

0,0050,10,05500

0,0010,05100,10,050,050,01115

TABLA IV.7 Límites recomendables para fluoruros

PROMEDIO ANUALTEMPERATURA DEL

AGUA EN °°C

LIMITEDESEABLEF-,mg/l

MÁXIMOPERMISIBLEF-, mg/l

10 – 1212,1 – 14,614,7 – 17,617,7 – 21,421,5 – 26,226,3 – 32,6

1,27 – 1,171,17 – 1,061,06 – 0,960,96 – 0,860,86 – 0,760,76 – 0,65

1,71,51,31,20,80,8

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5.3.7 Las normas de calidad de componentes orgánicos delagua potable que afectan a la salud son lassiguientes:

TABLA IV.8 Componentes orgánicos del agua potable

COMPONENTE LIMITERECOMENDABLE

µµg/l

LIMITEPERMISIBLE

µµg/l

AldrínDieldrínClordanoDDTEndrínHeptacloroepóxidoLindanoMetoxicloroToxafenoClorofenoxy 2,4,D2,4,5 – TP2,4,5 – TCarbarilDiazinónMetil parathiónParathiónTrihalometanos

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

0,030,030,031

0,20,13305

100102

1001073530

La suma total de plaguicidas en agua potable nopodrá ser mayor a 0,1 mg/l.

5.3.8 Las normas de calidad organoléptica del agua potableson las siguientes:

TABLA IV.9 Calidad organoléptica

COMPONENTE OCARACTERISTICA

UNIDAD LIMITERECOMENDABLE

LIMITEPERMISIBLE

Acido sulfhídrico(H2S)Aluminio (Al)Cloruros (Cl-)ClorofenolesCobre (Cu)ColorDetergentes

mg/lmg/lmg/lmg/lmg/l

UCV Pt-Co

00,2------------5

----

0,050,3250

0,002115

0,50

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expresados Como SAAMDureza como CaCO3

Hierro (Fe)Manganeso (Mn)Oxígeno disuelto

pHSabor y olorSulfatos SO4

2-)Temperatura

Total de sólidos en DisoluciónTurbiedadZinc

mg/lmg/lmg/lmg/lmg/l

U

mg/l°C

mg/lUNTmg/l

1500,30,056

7 – 8,5no objetable

250----

2501

1,5

5000,50,180%

saturación6,5 – 8,5

no objetable400

No exceda de5 °C de latemperaturaambiental

media de laregión

1000105

5.3.9 Las normas de calidad radiológica del agua potableson las siguientes:

TABLA IV.10 Calidad radiológica

COMPONENTERADIACTIVO

LIMITERECOMENDABLE

Bq/l

LIMITEPERMISIBLE

Radiactividad α GlobalRadiactividad β Global

----------------

0,11

5.3.10 Las normas de calidad bacteriológica del aguapotable son las siguientes:

5.3.10.1 Cuando se emplea la técnica de filtros de membrana,el número de bacterias coliformes no debe exceder alos siguientes límites:

a) Uno por 100 ml, como promedio aritmético detodas las muestras analizadas durante un mes.

b) Cuatro por 100 ml en más de una muestra cuandose analiza menos de 20 muestras por mes.

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c) Cuatro por 100 ml en más de un 5% de lasmuestras por mes.

5.3.10.2 Cuando se emplea la técnica de tubos múltiples defermentación con porciones estándar de 10 ml labacteria coliforme no debe estar presente en ningunade las siguientes proporciones:

a) Más de 10% de las porciones en un mes.

b) Tres o más porciones en más de una muestra,cuando se examina menos de 20 muestras por mes.

c) Tres o más porciones en más del 5% de unamuestra cuando se examina 20 o más muestras pormes.

5.3.10.3 Cuando se emplea la técnica de tubos múltiples defermentación con porciones estándar de 100 ml, labacteria coliforme no debe estar presente en ningunade las siguientes porciones:

a) Más del 60% de las porciones por mes.

b) Cinco porciones de más de una muestra cuando seexamina menos de cinco muestras por mes.

c) Cinco porciones en más del 20% de las muestrascuando se examinan cinco o más muestras pormes.

5.3.11 Cloro residual

El valor admisible de cloro residual libre, encualquier punto de la red de distribución del agua,deberá estar en lo posible de acuerdo a la siguientetabla.

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TABLA IV.11 Mínimas concentraciones residuales de clororequeridas para una desinfeccióneficaz del agua

pH DELAGUA

CLORO LIBRE RESIDUAL,mg/l

TIEMPO MINIMO DECONTACTO, 10 minutos

CLORO RESIDUALCOMBINADO, mg/lTIEMPO MINIMO DE

CONTACTO, 60 minutos

6 – 77 – 88 – 99 – 10

más de 10

0,20,20,40,8

0,8 (con mayor períodode contacto)

11,51,8

No se recomiendaNo se recomienda

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APENDICE Z

Z.1 DOCUMENTOS NORMATIVOS A CONSULTAR

INEN 910 Determinación de colorINEN 971 Determinación de la turbiedadINEN 972 Determinación del residuo seco totalINEN 973 Determinación del pHINEN 975 Determinación de nitrógeno de nitratosINEN 976 Determinación de clorurosINEN 977 Determinación de cloro residualINEN 979 Determinación de hierroINEN 980 Determinación de arsénicoINEN 982 Determinación de cadmioINEN 983 Determinación de cromo hexavalenteINEN 984 Determinación de cobreINEN 985 Determinación de fluoruroINEN 1 102 Determinación de plomoINEN 1 103 Determinación de magnesioINEN 1 104 Determinación de manganeso totalINEN 1 105 Muestreo para examen microbiológicoINEN 1 106 Determinación de oxígeno disueltoINEN 1 107 Determinación de calcioINEN 1 108 Agua potable. RequisitosINEN 1 202 Determinación de demanda bioquímica de oxígenoINEN 1 203 Determinación de la demanda química de oxígenoINEN 1 205 Determinación del número total de bacterias


Norma Chilena. NCh 409: Agua Potable parte 1 requisitos:Instituto Nacional de Normalización de Chile; Santiago, 1984.

Norma Chilena. NCh 409: Agua Potable parte 2: muestreo;Instituto Nacional de Normalización de Chile, Santiago, 1984.

Ministerio de Salud de Colombia: Disposiciones Sanitariassobre el Agua. Bogotá, 1984.

Amaral R.; Criterios para Interpretación de Análisis Físico -Químico del Agua; CETESB/GQAG 1984 Sao Paulo, 1984.

IEOS; Normas Tentativas para el Diseño de Sistemas deAbastecimiento de Agua Potable y Sistemas de Alcantarillado

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Urbanos y Rurales, Quito, 1975.

Luttembarck B.; Controle do Qualidade da agua para ConsumoHumano; CETESB, Sao Paulo, 1977.IEOS; Normas de Diseño para sistemas de Agua Potable yEliminación de Residuos Líquidos, Quito, 1986.

OPS/OMS; Guías para la Calidad del Agua Potable, Volumen 1;Washington, 1985.



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PARTE QUINTA (V)

CAPTACION Y CONDUCCION PARA PROYECTOS DE ABASTECIMIENTO DEAGUA POTABLE

1. OBJETO

1.1 Las presentes normas establecen losprocedimientos, criterios y normas para larealización de estudios y diseños de sistemas deabastecimiento de agua potable.

Estas normas pueden ayudar a los responsablesadministrativos de la SAPYSB y otras institucionesencargadas del suministro de agua para consumohumano, industrial y agroindustrial, en la toma dedecisiones respecto a la selección y ejecución deproyectos de abastecimiento de agua.

Las presentes normas están orientadas a ingenierossanitarios y otros profesionales encargados de laplanificación, diseño y ejecución de proyectos deabastecimiento de agua potable.

Estas normas deben facilitar los procesos desupervisión y fiscalización de estudios, a fin deobtener la mayor uniformidad posible de estudios ydiseños de sistemas de abastecimiento de aguapotable.

2. ALCANCE

2.1 Se deberá cumplir estas normas en el diseño denuevos proyectos de abastecimiento de agua acentros poblados, complejos industriales yagroindustriales, así como también en el diseño deampliaciones y modificaciones de sistemasexistentes.

Las presentes normas son aplicables a los estudiosy reconocimiento de los sitios destinados a laconstrucción de las obras de captación yconducción de aguas para consumo humano.

3. DEFINICIONES

3.1 Período de diseño. Lapso durante el cual una obra

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o estructura puede funcionar sin necesidad deampliaciones.

3.2 Vida útil. Lapso después del cual una obra oestructura puede ser reemplazada por inservible.

3.3 Población futura. Número de habitantes que setendrá al final del período o etapa de diseño.

3.4 Dotación. Caudal de agua potable consumidodiariamente, en promedio, por cada habitante.Incluye los consumos doméstico, comercial,industrial y público.

3.5 Captación. Estructura que permite incorporar lacantidad necesaria de agua desde la fuente deabastecimiento hacia el sistema de agua potable.

3.6 Toma. Conjunto de dispositivos destinados adesviar el agua de la fuente hacia los elementosque constituyen la captación.

3.7 Rejillas. Son los dispositivos instalados en lascaptaciones destinados a impedir el ingreso decuerpos flotantes y materiales gruesos de arrastrede fondo, hacia las subsiguientes partes delsistema.

3.8 Desripiador. Dispositivo para atrapar sedimentos de arrastre de fondo.

3.9 Desarenador. Estructura hidráulica destinada a re-mover del agua las partículas acarreadas por ésta,con un diámetro mayor a determinado valor.

3.10 Conducción a gravedad. Estructura que permite eltransporte del agua utilizando la energíahidráulica.

3.11 Flujo a presión. Se obtiene cuando la gradientehidráulica está sobre la corona del tubo deconducción.

3.12 Flujo a superficie libre. Se obtiene cuando lagradiente hidráulica y la superficie del líquidodentro de un conducto coinciden.

3.13 Conducción por bombeo. Estructura con flujo apresión en la cual la energía necesaria para lacirculación del agua es provista por una bomba.

3.14 Vertiente. Afloramiento de agua subterránea queaparece en la superficie por diferentes causas.

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3.15 Conducción. Conjunto de conductos, obras de artey accesorios destinados a transportar el aguaprocedente de la fuente de abastecimiento, desdeel lugar de la captación hasta los tanques dealmacenamiento o la planta de tratamiento.

3.16 Sifón. Conducto a presión por gravedad, situadoíntegramente arriba de la línea piezométrica.

3.17 Sifón invertido. Conducto a presión por gravedad,situado íntegramente bajo la línea piezométrica, yque presenta, en el sentido del flujo, un tramodescendente seguido de otro ascendente, sin ningúnpunto alto intermedio.

3.18 Estudio geotécnico. Se refiere a los estudios delos suelos y aguas subterráneas, en tanto estosintervengan en la estabilidad y el buencomportamiento de las construcciones provisionaleso definitivas. Están destinados a proveer alIngeniero los datos relativos al comportamiento delos suelos, necesarios para la concepción yconstrucción de las obras.

3.19 Reconocimiento de los suelos. Actividad que tienepor objeto la puesta en obra de los medios necesa-rios y suficientes, para la obtención del conoci-miento de los diversos elementos y formaciones deque están constituidos los suelos de la zona delProyecto.

3.20 Perforación con muestreo continuo. Es la que serealiza por rotación o por percusión, con la ayudade un tubo denominado muestreador, provisto de unacorona o de una punta cortante. Se emplea paraatravesar distintos tipos de terrenos.

3.21 Perforaciones semidestructivas. Se denominansemidestructivas a las perforaciones que nopermiten la recuperación de testigos inalterados,en el sentido de la mecánica de suelos; pero estaspermiten extraer del suelo, en forma continua,ripios de perforación.

3.22 Perforaciones destructivas. Los sondeosdestructivos son realizados en general porpercusión, rotación o vibración, con unaherramienta especial o taladro que disturbatotalmente el material.

Para la identificación del material de la perfora-ción, se inyecta agua, aire o lodo por un tubodelgado, que permite elevar los sedimentos a lasuperficie. Caso contrario los sedimentos puedenser recuperados con la ayuda de una válvula.

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3.23 Ensayo de penetración estándar (SPT). Ensayo quepermite determinar la resistencia a la penetracióndel suelo de un tubo muestreador partido, hincadoa golpes en la perforación; se obtienen muestrasalteradas del suelo. Este ensayo se realiza conmaterial estandarizado y según procesosnormalizados.

3.24 Sondeo a penetración estática. Consiste enintroducir en el suelo una punta cónica ubicada enel extremo del varillaje, a velocidad constante.Permite medir en forma continua o a intervalosdeterminados, la resistencia a la penetración delcono.

3.25 Sondeo a penetración dinámica. Consiste enintroducir en el suelo, mediante golpes, una puntaubicada en el extremo del varillaje, y medir aintervalos regulares de penetración, la energíanecesaria correspondiente.

3.26 Sondeo presiométrico normal. Se llama sondeopresiométrico normal al conjunto de las dosoperaciones siguientes:

- La perforación que permita la colocación co-rrecta de la sonda presiométrica normal.

- La realización del ensayo presiométricopropiamente dicho.

El ensayo presiométrico normal es un ensayo decarga estática in situ, que se ejecuta con laayuda de una sonda que se expande radialmente. Permite obtener la relación esfuerzo - deformacióndel suelo, bajo la hipótesis de una deformaciónplana. Se determinan usualmente los siguientesparámetros:

- Módulo de deformación del suelo- La presión de fluencia, y- La presión límite.

3.27 Ensayo de corte in situ (VELETA). Se utiliza ensuelos finos-cohesivos y consiste en introducir enel suelo un molinete colocado en el extremo delvarillaje, constituido por cuatro aspasortogonales, para luego cizallar al suelo, porrotación del molinete.

3.28 Ensayo de placa. Determina el desplazamientovertical medio de la superficie del suelo situadobajo una placa circular rígida, cargada.

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3.29 Ensayo Lugeón. Está destinado al conocimiento dela conductividad hidráulica del terreno. Consisteen inyectar agua, bajo rangos de presiones y contiempos determinados, y medir los caudalesinyectados en el tramo no revestido de laperforación.

3.30 Ensayo Lefranc. Tiene el mismo objeto que elensayo Lugeón. Consiste en modificar el nivel delagua en la perforación, y luego medir el caudalque se infiltra en el suelo, manteniendo el nivelconstante o medir el abatimiento del nivel en eltiempo.

3.31 Métodos geofísicos. Son métodos de reconocimientono destructivos que se realizan desde lasuperficie del terreno, con el objeto de medir losvalores y variaciones de determinados parámetros;tales como resistividad eléctrica del suelo,intensidad de la fuerza de gravedad y aceleraciónde las ondas de compresión.

3.32 Sondeo eléctrico. Mide la resistividad eléctricaen el interior del suelo.

3.33 Microgravimetría. Mide, con una precisión delorden de 10-8 ms-2, la diferencia de incrementos degravedad de los puntos de una malla ubicada en lasuperficie del suelo.

3.34 Sísmica de refracción. Consiste en medir eltiempo de propagación longitudinal de la ondasísmica entre la fuente y los receptores ubicadossobre un eje, en el terreno.

3.35 Ensayos dinámicos in situ. Ensayos de sísmica derefracción efectuados en perforacionesespecialmente dispuestas y equipadas, parapermitir la medición de la velocidad depropagación de ondas de compresión y cizallamientoen cada una de las formaciones reconocidas de lamasa del suelo estudiada.

3.36 Ensayos de identificación. Ensayos destinados adescribir e identificar los suelos, clasificarlosy apreciar su estado.

3.37 Ensayos de resistencia mecánica. Tienen porobjeto determinar la resistencia al corte delsuelo. Los ensayos más utilizados son:

- Corte directo- Ensayo de compresión triaxial

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- Ensayo de compresión simple

3.37.1 Ensayos de corte directo (cizallamientorectilíneo). La muestra de suelo es colocado enuna caja compuesta de dos partes móviles quepueden desplazarse horizontalmente, la una conrespecto a la otra, según una dirección determi-nada.

Un pistón permite ejercer sobre la muestra un es-fuerzo vertical dado .

La muestra es cizallada a velocidad constantesegún un plano determinado.

3.37.2 Ensayo triaxial. Consiste en someter una probetacilíndrica de suelo, con relación altura adiámetro, comprendida entre 2 y 2,6 a:

- una presión hidrostática, llamada deconfinamiento lateral, aplicada porintermedio de un fluido que llena la celdadel aparato.

- un esfuerzo axial, aplicado por intermedio deun pistón.

3.37.3 Ensayo de compresión simple. La probetacilíndrica, generalmente de sección circular, derelación altura a diámetro igual a 2, es colocadaentre dos platos de una prensa. La muestra sesomete a compresión hasta la rotura, aplicando unacarga axial creciente y a velocidad de deformaciónconstante.

3.38 Ensayos de compresibilidad. Tienen por objetomedir las variaciones del volumen de una muestrade suelo colocada en un campo de esfuerzosuniformes, con posibilidad de drenaje.

Cuando la muestra de suelo intacta, esté saturadade tal modo, que las deformaciones laterales esténconfinadas, y que el drenaje sea posible sólo porlas caras superior e inferior de la muestra, elensayo de compresibilidad se llama ensayoedométrico.

3.39 Ensayos de compactación. Son ensayosconvencionales que tienen por objeto estudiar lainfluencia de la humedad de una muestra de suelo,con el peso volumétrico seco de esta, sometida auna energía de compactación determinada.

Existen 2 tipos de ensayos, el Proctor Estándar y

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el Proctor Modificado. Estos dos ensayos difierenpor la energía de compactación aplicada a lamuestra.

3.40 California Bearing Ratio (CBR). Es un ensayo depenetración realizado en una muestra de suelopreparada, en condiciones de compactación y dehidratación determinadas previamente, utilizandoun molde normalizado y un mazo de forma cilíndricay de sección circular, que se introduceverticalmente en la muestra.

3.41 Ensayos cíclicos y dinámicos. Tienen porobjeto medir las características cíclicas ydinámicas de los suelos, y a la vez estudiar lavariación de la resistencia y deformabilidad delos suelos, en función del modo de aplicación delas cargas.

3.42 Estudio hidrológico. Estudio destinado a laobtención de datos relativos a la ocurrencia,distribución y disponibilidad de aguassuperficiales.

3.43 Cuenca de drenaje. Región drenada por un curso deagua o un lago.

3.44 Caudal de diseño. Caudal necesario para atenderla demanda al final del período de diseño.

3.45 Estiaje anual. Caudal que representa el mínimominimorum de un determinado año, hidrológico ocalendario.

3.46 Estiaje excepcional. Caudal que representael mínimo valor conocido de una serie de variosaños

3.47 Creciente anual. Caudal que representa el máximovalor de un determinado año.

3.48 Creciente extraordinaria. Caudal que representael máximo valor conocido de una serie de variosaños

3.49 Período de retorno. Número promedio de años en elcual un evento dado será igualado o excedido.

3.50 Sedimentos. Partículas sólidas proveniente derocas o de un medio biológico, que son o han sidotransportadas por el agua u otro agenteatmosférico.

3.51 Concentración en peso de los sedimentos. Relaciónde peso de materia seca, en la mezcla agua

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sedimentos. Se mide en partes por millón (ppm).

3.52 Concentración de sedimentos en volumen. Relaciónen volumen de materia seca en la mezcla aguasedimentos o volumen de la mezcla.

3.53 Carga de sedimentos en suspensión. Cantidad dematerial en suspensión que pasa por unadeterminada sección en una unidad de tiempo.

3.54 Materiales de arrastre de fondo. Materiales quese desplazan por o cerca del fondo de un cauce,rodando, deslizándose, o por pequeños saltos.

3.55 Velocidad de sedimentación. Velocidad de caída delas partículas en un medio dado.

3.56 Fuente de abastecimiento. Lugar desde donde setoma el agua para abastecer a los consumidores. Esta puede provenir de manantiales, capasacuíferas, ríos o lagos.

3.57 Perímetro de protección sanitaria. Es la líneacerrada ideal, materializada con una cerca quedelimita la superficie de terreno que rodea alsitio de captación.

3.58 Acuífero. Formación geológica capaz de produciragua en cantidades adecuadas a través deestructuras de captación.

3.59 Pozos excavados. Son excavaciones verticalesdentro de un acuífero superficial, realizadas yprotegidas adecuadamente para obtener agua paraconsumo humano.

3.60 Pozos hinchados. Son pozos construidos a base dehinchar una punta resistente, generalmente unida auna criba, en terrenos compactos o granulares,hasta penetrar dentro del acuífero.

3.61 Pozos profundos. Son pozos perforados hasta unacuífero profundo, generalmente mediante lautilización de maquinaria especializada.

3.62 Tamaño efectivo. En una muestra de materialgranular, el tamaño efectivo corresponde alespaciamiento libre de una malla o tamiz que dejapasar el 10% de la muestra.

3.63 Coeficiente de uniformidad. Es la razón entre lostamaños de las mallas que dejan pasar el 60% y el10% de una muestra de material granular.

3.64 Acuíferos artesianos. Acuíferos confinados entre

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dos capas impermeables, en los cuales el agua estáa una presión mayor que la atmosférica. Sonhomogéneos cuando la permeabilidad del acuífero esuniforme a través del espesor del acuífero.

3.65 Acuíferos libres. Acuíferos en los cuales elnivel superior del manto de agua está sujeto a lapresión atmosférica.

3.66 Empaque de grava. Capa de grava cuidadosamentegraduada alrededor de la rejilla de un pozoprofundo.

3.67 Estabilizador. Capa de material granular, cuyagranulometría no es rigurosamente seleccionada,utilizada para impedir el derrumbamiento de lasparedes de un pozo.


4.1 Bases para el Diseño de un Sistema de Agua Potable

4.1.1 Clasificación de los sistemas de aguapotable.

4.1.1.1 Los sistemas de abastecimiento deberán proyectarseconsiderando:

- que los recursos hídricos destinados alconsumo humano tienen la primera prioridad;

- la preservación y utilización múltiple de losrecursos hídricos;

- la cooperación y coordinación con losdistintos organismos usuarios del agua;

- las posibles expansiones consideradas en losplanes regionales y nacionales de desarrollo,en lo referente a expansión urbanística,administrativa e industrial de las ciudades ypoblaciones a servir con el proyecto.

Bajo estas consideraciones es aconsejableplanificar y diseñar simultáneamente los sistemasde agua potable y alcantarillado.

4.1.1.2 Los sistemas de abastecimiento de agua potable se dividen en las categorías indicadas en la tablaV.1, en función de la confiabilidad delabastecimiento.

4.1.1.3 En la planificación del abastecimiento de agua a

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complejos industriales se debe hacer el balancedel uso del agua en el interior del complejo,considerando la posibilidad de disminuir el caudalde captación y la protección de la fuente deabastecimiento de la contaminación con las aguasresiduales. Para procesos de enfriamiento ycondensación de productos industriales y del aguamisma, así como para el enfriamiento de losequipos, debe considerarse como regla generalsistemas de recirculación con enfriamiento poraire o agua.

En los sistemas de abastecimiento directo a lasindustrias se debe considerar los usos sucesivosdel agua recirculante, así como también lareutilización de aguas servidas no contaminadas yla consiguiente desinfección y limpieza, si esnecesario.

El abastecimiento directo para procesosindustriales de enfriamiento, se permitirá cuandoexista la debida justificación y el acuerdo de laSubsecretaría de Agua Potable y SaneamientoBásico, SAPYSB y el Consejo Nacional de RecursosHídricos, CNRH.

4.1.14 En la planificación de sistemas de abastecimientode agua potable, se debe considerar la utilizaciónde obras de conducción ya construidas, previa ladebida justificación técnica, económica y lacalificación sanitaria de dichas obras.

4.1.15 El dimensionamiento de las diferentes obras de lossistemas de abastecimiento de agua debe hacersepara condiciones normales de funcionamiento, talescomo: vulnerabilidad frente a fenómenos naturalesdel sector y además de la operación regular de lasunidades.

4.1.1.6 En los proyectos de abastecimiento de agua paraconsumo humano y fabricación de productoscomestibles, es obligatorio el estudio y ladefinición de las zonas de protección sanitaria.

4.1.1.7 El agua para consumo humano debe cumplir con lasnormas de calidad, prescritas en la cuarta partede las presentes normas.

TABLA V.1 Categorías de los sistemas deagua potable

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CARACTERÍSTICAS DE LOS USUARIOSEN FUNCION DE LACONFIABILIDAD DEABASTECIMIENTO

Centros poblados con más de 50000habitantes, en donde se permitedisminuir el suministro de agua hastaen un 30 % durante máximo 3 días en elaño. A esta categoría tambiénpertenecen los complejospetroquímicos, metalúrgicos yrefinerías de petróleo.

Ciudades de hasta 50000 habitantes, endonde se permite disminuir elsuministro de agua hasta en un 30 %durante un mes y la suspensión delservicio en un tiempo máximo de 5horas en un día por año. En estacategoría también se encuentran lasindustrias livianas y lasagroindustrias.

Pequeños complejos industriales,agroindustriales y poblaciones dehasta 5000 habitantes, en donde sepermite disminuir el suministro deagua hasta en un 30 % durante un mes yla suspensión del servicio en untiempo máximo de 24 horas en el año.

I

II

III

4.1.2 Período de diseño 4.1.2.1 Los sistemas de abastecimiento de agua potable

deben garantizar la rentabilidad de todas lasobras del sistema durante el período de diseñoescogido.

4.1.2.2 Se debe estudiar la posibilidad de construcciónpor etapas de las obras de conducción, redes yestructuras; así como también prever el posibledesarrollo del sistema y sus obras principales,por sobre la productividad inicialmente estimada.

En general se considera que las obras de fácilampliación deben tener períodos de diseño máscortos, mientras que las obras de gran envergadurao aquellas que sean de difícil ampliación, debentener períodos de diseño más largos.

4.1.2.3 En ningún caso se proyectarán obras definitivas

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con períodos menores que 15 años.

4.1.2.4 El diseño de obras definitivas podrá prever laconstrucción por etapas, las mismas que no seránmás de tres.

4.1.2.5 El período de diseño de obras de emergencia seescogerá tomando en cuenta la duración de ésta, esdecir, considerando el lapso previsto para que laobra definitiva entre en operación.

4.1.2.6 La vida útil de las diferentes partes queconstituyen un sistema, se establece en la tablaV.2.

4.1.2.7 Para obras de ampliación, el período de diseño seescogerá dependiendo del caso.

TABLA V.2 Vida útil sugerida para loselementos de un sistema de aguapotable

COMPONENTE VIDA UTIL(AÑOS)

Diques grandes y túnelesObras de captaciónPozosConducciones de hierro dúctilConducciones de asbesto cemento o PVCPlanta de tratamientoTanques de almacenamientoTuberías principales y secundarias de lared: De hierro dúctil De asbesto cemento o PVC

Otros materiales

50 a 10025 a 5010 a 2540 a 5020 a 3030 a 4030 a 40

40 a 5020 a 25

Variables deacuerdo

especificaciones del

fabricante

4.1.2.8 Todas las soluciones técnicas adoptadas en eldiseño de sistemas de abastecimiento de aguapotable, deben sustentarse en la comparación de lo distintos indicadores técnicos-económicos de lasvariantes analizadas. Se debe evaluar costos deconstrucción, gastos anuales de operación, costospor metro cúbico por día de agua tratada, costodel tratamiento de un metro cúbico de agua, plazosy etapas de construcción, etc.

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4.1.2.9 La variante óptima será aquella que tenga losmenores gastos, considerando los costos deinversión, los gastos de operación del sistema ylos gastos empleados en la protección sanitaria delas fuentes de abastecimiento.

4.1.2.10 Los materiales para el diseño de redes y sistemasde conducción y distribución se deben adoptar deacuerdo con las normas indicadas en el numeral5.7.85 de estas normas.

Las piezas de unión y acople deben elegirse deacuerdo a las indicaciones dadas en el numeral5.7.84 de estas normas.

4.1.3 Estimación de la población futura

4.1.3.1 Para el cálculo de la población futura se haránlas proyecciones de crecimiento utilizando por lomenos tres métodos conocidos (proyecciónaritmética, geométrica, incrementos diferenciales,comparativo, etc.) que permitan establecercomparaciones que orienten el criterio delproyectista. La población futura se escogeráfinalmente tomando en consideración, aspectoseconómicos, geopolíticos y sociales que influyanen los movimientos demográficos.

4.1.3.2 En todo caso, debe contarse con la información delInstituto Nacional de Estadística y Censos, de laSAPYSB (encuestas sanitarias) y con recuento queel proyectista realizará al momento de ejecutar elestudio. El alcance de este recuento se fijará decomún acuerdo con la SAPYSB.

4.1.4 Dotaciones y coeficientes de variación

4.1.4.1 Dotación:

La producción de agua para satisfacer lasnecesidades de la población y otrosrequerimientos, se fijará en base a estudios delas condiciones particulares de cada población,considerando:

- las condiciones climáticas del sitio;- las dotaciones fijadas para los distintos

sectores de la ciudad, considerando lasnecesidades de los distintos serviciospúblicos;

- las necesidades de agua potable para laindustria;

- los volúmenes para la protección contra

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incendios;- las dotaciones para lavado de mercados,

camales, plazas, calles, piletas, etc.;- las dotaciones para riego de jardines;- otras necesidades, incluyendo aquellas destinadas a la limpieza de sistemas de alcantarillado, etc.

4.1.4.2 A falta de datos, y para estudios de factibilidad,se podrán utilizar las dotaciones indicadas en latabla V.3

TABLA V.3 Dotaciones recomendadas

POBLACIÓN(habitantes)

CLIMA DOTACIÓN MEDIA FUTURA(l/hab/día)

Hasta 5000

5000 a 50000

Más de 50000

FríoTempladoCálido



120 – 150130 – 160170 – 200

180 – 200190 – 220200 – 230

> 200> 220> 230

Para la selección de la dotación se debe hacer, almenos, una investigación cualitativa de loshábitos de consumo, usos del agua y unaaproximación del costo de los servicios ydisponibilidades hídricas en las fuentes.

Para poblaciones menores a 5 000 habitantes, sedebe tomar la dotación mínima fijada.

4.1.5 Variaciones de Consumo

4.1.5.1 El consumo medio anual diario (en m3/s), se debecalcular por la fórmula:

Qmed = q N/(1 000 x 86 400)

q = dotación tomada de la tabla V.3 en l/hab/díaN = número de habitantes.

El requerimiento máximo correspondiente al mayorconsumo diario, se debe calcular por la fórmula:

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Qmax.día = Kmax.día x Qmed

El coeficiente de variación del consumo máximodiario deben establecerse en base a estudios ensistemas existentes, y aplicar por analogía alproyecto en estudio. En caso contrario serecomienda utilizar los siguientes valores:

Kmax.día = 1,3 - 1,5

El coeficiente de variación del consumo máximohorario debe establecerse en base a estudios ensistemas existentes, y aplicar por analogía alproyecto en estudio. En caso contrario serecomienda utilizar los siguientes valores:

Kmax.hor = (2 a 2,3) Qmed

4.1.5.2 Las dotaciones de agua para procesos industrialesy agroindustriales debe establecerse en base asuficientes datos tecnológicos.

4.1.5.3 Las dotaciones de agua contra incendios, así comoel número de incendios simultáneos debe adoptarsesegún las indicaciones de la tabla V.4 :

TABLA V.4 Dotación de agua contra incendios

NUMERO DEHABITANTES(en miles)

NUMERO DEINCENDIOS

SIMULTANEOS

DOTACIO PORINCENDIO(l/s)

510255010020050010002000

112223333

101010202525252525

4.1.6 Caudales de diseño

4.1.6.1 Para el diseño de las diferentes partes de unsistema de abastecimiento de agua potable, seusarán los caudales que constan en la tabla V.5

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TABLA V.5 Caudales de diseño para loselementos de un sistema de aguapotable

ELEMENTO CAUDAL

Captación de aguas superficialesCaptación de aguas subterráneasConducción de aguas superficialesConducción de aguas subterráneasRed de distribuciónPlanta de tratamiento

Máximo diario + 20 %Máximo diario + 5 %Máximo diario + 10 %Máximo diario + 5 %Máximo horario +incendioMáximo diario + 10 %

4.1.7 Volúmenes de almacenamiento

4.1.7.1 Volumen de regulación. En caso de haber datossobre las variaciones horarias del consumo elproyectista deberá determinar el volumen necesariopara la regulación a base del respectivo análisis. En caso contrario, se pueden usar los siguientesvalores:

a) Para poblaciones menores a 5 000 habitantes,se tomará para el volumen de regulación el30% del volumen consumido en un día, considerando la demanda media diaria al finaldel período de diseño.

b) Para poblaciones mayores de 5 000 habitantes,se tomará para el volumen de regulación el25% del volumen consumido en un día,considerando la demanda media diaria al finaldel período de diseño.

4.1.7.2 Volumen de protección contra incendios. Seutilizarán los siguientes valores:

a) Para poblaciones de hasta 3 000 habitantesfuturos en la costa y 5 000 en la sierra, nose considera almacenamiento para incendios.

b) Para poblaciones de hasta 20 000 habitantesfuturos se aplicará la fórmula Vi = 50 √p, enm3.

c) Para poblaciones de más de 20 000 habitantesfuturos se aplicará la fórmula Vi = 100 √p,en m3.En estas fórmulas:

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p = población en miles de habitantes

Vi= volumen para protección contra incendios,en m3

4.1.7.3 Volumen de emergencia. Para poblaciones mayoresde 5000 habitantes, se tomará el 25% del volumende regulación como volumen para cubrir situacionesde emergencia. Para comunidades con menos de 5000 habitantes no se calculará ningún volumen paraemergencias.

4.1.7.4 Volumen en la planta de tratamiento. El volumende agua para atender las necesidades propias de laplanta de tratamiento debe calcularse considerandoel número de filtros que se lavan simultáneamente. Así mismo, se debe determinar, los volúmenesnecesarios para contacto del cloro con el agua,considerando los tiempos necesarios para estasoperaciones y para consumo interno en la planta.

4.1.7.5 Volumen total. El volumen total de almacenamientose obtendrá al sumar los volúmenes de regulación,emergencia, el volumen para incendios y el volumende la planta de tratamiento.

4.2 Estudio de fuentes de agua para proyectos deabastecimiento de agua potable

4.2.1 Las fuentes de abastecimiento para consumohumano se dividen en dos grupos:

- Aguas superficiales de ríos, lagos yembalses.- Aguas subterráneas de pozos, manantiales y

galerías filtrantes.

4.2.2 La elección de las fuentes de abastecimientopara consumo humano debe realizarse en base a lacomparación técnico - económica de alternativas yal análisis detallado de los recursos hídricos dela zona.

Las fuentes de abastecimiento deben satisfacer lassiguientes exigencias:

- Garantizar la obtención de los caudalesnecesarios, considerando el crecimiento de lademanda hasta el final del período de diseño;

- Garantizar el abastecimiento ininterrumpido

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del agua a los usuarios;

- Entregar agua en cantidad suficiente parasatisfacer las necesidades de los usuarios, yen la calidad deseada, obtenida medianteprocesos de potabilización sencillos yeconómicos;

- Garantizar la posibilidad de abastecimientocon el mínimo gasto de recursos económicos;

- Disponer de un potencial hídrico, de modo quela captación del caudal de diseño no altereel sistema ecológico.

4.2.3 En la elección de un río como fuente deabastecimiento es necesario considerar lavariación temporal de los caudales, a fin dedeterminar la cantidad de agua que puede serextraída en los períodos de máximo estiaje. No sepuede considerar como fuente de abastecimiento alos ríos intermitentes, si no se planifican enellos embalses de regulación.

4.2.4 La elección de la fuente de abastecimientodebe ser justificada por los resultados de losestudios topográficos, hidrológicos,hidrogeológicos, sanitarios y otras inves-tigaciones cuya profundidad y alcance se debeestablecer en función del grado de conocimientoque se tenga de la zona y el nivel de estudiorequerido.

4.2.5 En sistemas de abastecimiento de agua potablese pueden utilizar fuentes con diferentescaracterísticas hidrológicas e hidrogeológicas.

4.2.6 La evaluación de la calidad del agua defuentes superficiales debe hacerse para losdiferentes períodos del año, considerando lasgrandes variaciones de calidad y contenido decontaminantes.

4.2.7 La evaluación de la calidad del agua de losríos debe hacerse para diferentes períodos delaño, considerando que en crecientes:

- El agua es más turbia;- Por lo general la alcalinidad es menor;- El contenido de sólidos suspendidos es mayor;- La contaminación bacteriana aumenta; y,- El color y el olor del agua son más elevados

que en el resto del año.

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4.2.8 Los caudales medios mensuales o mediosdiarios, provenientes de fuentes superficialesdeben tener una garantía de abastecimientoininterrumpido según los valores dados en la tablaV.6

TABLA V.6 Caudales medios mensuales parafuentes de aguas superficiales

CATEGORÍADEL

USUARIO

GARANTIA DE ABASTECIMIENTO DE CAUDALESMEDIO MENSUALES PARA FUENTES DE

AGUAS SUPERFICIALES, %

IIIIII

959085

4.2.9 La valoración de los recursos hídricos parasu utilización como fuentes de abastecimiento deagua para consumo humano, y la elección de la zonade emplazamiento de un posible embalse debeconsiderar los siguientes aspectos:

- Régimen de caudales naturales y balancehídrico de la fuente, con un pronóstico de 15a 20 años;

- Exigencias sobre la calidad del aguarequerida por los usuarios;

- Características relativas a la cantidad ytipo de los sedimentos y basuras, su régimen,desplazamiento de acumulaciones de fondo yestabilidad de las orillas;

- Eventualidad de que la fuente se seque, seproduzcan avalanchas, flujos de lodo y/olahares (especialmente en los ríos de montañapróximos a volcanes), y otras catástrofes quepuedan ocurrir en la cuenca de drenaje;

- Evaluación de las características de lascrecientes (forma, picos máximos, volúmenes yduración) para distintos períodos de retorno;

- Variación de la temperatura del agua en losdistintos meses del año y a diferentesprofundidades;

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- Reservas y condiciones de recarga de lasaguas subterráneas, y valoración de laposibilidad de su destrucción como resultadode cambios naturales, construcción deembalses, obras de drenaje, extracciónartificial, etc.

- Calidad y temperatura de las aguassubterráneas;

- Posibilidades de recarga artificial deacuíferos y formación de reservas de aguassubterráneas;

- Exigencias sanitarias;

- Valoración técnico-económica de lascondiciones de utilización de las distintasfuentes de abastecimiento.

4.2.10 En la evaluación de los recursos hídricosconsiderados como fuentes de abastecimiento deagua potable se debe tomar en cuenta los usosexistentes aguas abajo del sitio de captación,garantizando los caudales de extracción en losdiferentes períodos del año para consumo humano,usos industriales, agrícolas y otros tipos deusos, así como también las exigencias de caudalesecológicos mínimos, necesarios para la protecciónde la fuente.

4.2.11 En caso de que los recursos hídricos sobrantessean insuficientes para satisfacer las necesidadesaguas abajo del sitio de captación, es necesarioplanificar embalses de regulación anual o multianual, así como también obras de trasvase de unacuenca con mayores recursos a otra.

4.2.12 En el abastecimiento de agua para consumo humanose debe procurar la máxima utilización de aguassubterráneas que satisfagan las exigenciashigiénico sanitarias requeridas.

4.2.13 No se debe permitir la utilización de aguassubterráneas de buena calidad potable para usosdiferentes al de consumo humano. En las zonasdonde las aguas superficiales son deficitarias yexisten suficientes reservas de aguas subterráneasde buena calidad, su uso, con fines agrícolas,deberá ser autorizado siempre y cuando segarantice la preservación de las reservas y lacalidad del agua.

4.2.14 Cuando las reservas naturales de aguas

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subterráneas sean deficitarias se debe contemplarla posibilidad de incrementarlas mediante laconstrucción de obras especiales destinadas a larecarga de los acuíferos.

4.2.15 Está permitido el uso de aguas subterráneasmineralizadas para consumo humano, siempre ycuando su potabilización sea técnica yeconómicamente justificada.

4.2.16 Para usos industriales y consumo humano estápermitido el uso de aguas termales, siempre ycuando éstas satisfagan las exigencias sanitariascontempladas en estas normas y que la temperaturadel agua destinada al consumo humano no sobrepaselos 24°C a 26°C.

4.2.17 La evaluación económica de fuentes alternas deabastecimiento debe realizarse contemplando todoslos costos de las obras de captación y conduccióny los costos del tratamiento del agua.

4.2.18 La determinación de los volúmenes dealmacenamiento en los embalses debe hacersecontemplando el balance de caudales afluentes yefluentes, así como también las pérdidas porevaporación y filtración desde el embalse.

4.2.19 En el diseño de embalses se debe considerar losiguiente:

- La ubicación del embalse debe hacerse en elmejor lugar desde el punto de vista de lacalidad del agua;

- La variación de los niveles del agua;- La magnitud de las áreas que quedarán

sumergidas y de las que se inundarían encondiciones de crecientes extraordinarias;

- La posible reconformación de las orillas y dedeslizamientos en el embalse;

- Las variaciones del régimen de las aguassubterráneas luego de su llenado;

- El régimen de temperatura del agua adiferentes profundidades;

- La altura de las olas producidas por elviento;- La variación de las características químicas

del agua;- Características geológico - geotécnicas del

embalse;- Los procesos de colmatación y cambios en la

turbiedad del agua;- Los procesos de contaminación del agua cuando

se arrojan al embalse aguas servidas;

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- Los cambios biológicos que pueden producirseen el embalse (formación de plancton,incrustaciones, algas y otros tipos de floray fauna acuáticas);

- Cambios sanitarios.- La sismicidad de la región.

4.2.20 La ubicación del embalse, así como también laelección del tipo de presa y obras anexas debehacerse considerando la posibilidad de utilizaciónóptima de los recursos hídricos, elaprovechamiento de las condiciones topográficas,morfológicas, geológicas geotécnicas del lugar yla mejor utilización de los materiales deconstrucción disponibles en la zona y lasexigencias sanitarias. En este caso, se debetomar en cuenta las exigencias normativas dediseño de obras hidráulicas de regulación, lasdisposiciones relativas a la adecuación sanitariadel embalse, medidas de protección de las orillas,estimación del tiempo de colmatación del embalse,y en caso necesario la estimación de medios delimpieza a través de los orificios de desagüe defondo o mediante el empleo de medioshidromecánicos. Se debe también tomar medidaspara evitar o disminuir el crecimiento de algas yla coloración del agua.

4.2.21 Los embalses destinados al almacenamiento de aguapara consumo humano deben estar preferentementealejados de centros poblados, ubicados en lostramos de ríos con menor concentración humana enla cuenca de drenaje, disponer de la mayorcobertura vegetal y, además, protegido deefluentes sanitarios.

La construcción de embalses aguas abajo de centrospoblados se permitirá siempre y cuando losefluentes sanitarios sean tratados antes de laentrega a los ríos considerados como potencialesfuentes de abastecimiento de agua para consumohumano.

4.3 Zonas de protección sanitaria

4.3.1 Las zonas de protección sanitaria deben sercontempladas en todos los nuevos proyectos deabastecimiento de agua potable, así como tambiénen las ampliaciones y modificaciones que se hagana proyectos existentes, a fin de garantizar suseguridad sanitario-epidemiológica.

4.3.2 La planificación de la zona de protección dela fuente de abastecimiento de agua y las medidas

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sanitarias a tomarse deben ser discutidas yaprobadas por los servicios sanitarios yepidemiológicos del Ministerio de Salud Pública, através de la SAPYSB.

4.3.3 Las zonas de protección sanitaria de losproyectos de abastecimiento de agua potable debencontemplar la protección de las fuentes y de lasobras de captación y conducción, incluyendocanales y tuberías de conducción.

Las zonas de protección sanitaria se clasifican enlas categorías siguientes:

a) De protección inmediata; se considera alcordón o franja de protección del territoriovedado a personas ajenas al servicio deoperación y mantenimiento del proyecto. Dentro de este perímetro de proteccióninmediata esta prohibido que persona algunaviva permanentemente, y por lo general debeser cercado y protegido con un cinturónverde.

b) De protección de la zona de aproximación; seconsidera al territorio que ocupa el cauce yla cuenca de drenaje de la fuente deabastecimiento, esto es la zona que influyedirectamente sobre la calidad del aguadestinada al abastecimiento para consumohumano.

Se debe emplear perímetros de proteccióninmediata y de aproximación para las fuentesde abastecimiento y obras de captación yconducción con canales abiertos, y deaproximación para las conducciones cerradas.

4.3.4 Las zonas de protección deben establecerse enbase a investigaciones sanitarias e hidrológicaspara fuentes de aguas superficiales; sanitarias ehidrogeológicas para fuentes de aguassubterráneas; y geotécnicas para las conducciones.

Cuando la fuente de abastecimiento sea de origensubterráneo se debe investigar lo siguiente:

- El territorio de alimentación de la fuente;- La naturaleza de las capas geológicas;- La posición del nivel freático con relación

al nivel de las aguas superficiales y deotros acuíferos;

- La existencia de explotaciones mineras quealteren las condiciones hidrogeológicas

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naturales (pozos abandonados, minas, galeríasy canteras defectuosamente explotadas, etc.)

Cuando la fuente de abastecimiento sea de origensuperficial, se debe investigar lo siguiente:

- La cuenca de drenaje:

- La existencia de ciudades, centros poblados,industrias, agroindustrias, etc., quedescarguen aguas servidas al cauce principal,y/o tributario, aguas arriba del sitio decaptación;

- La distancia de la descarga más cercana hastael sitio de captación, y la evolución de lacalidad del agua;

- La existencia de condiciones geológicasnaturales, que constituyan fuentes decontaminación;

- El origen de las aguas subterráneas quealimentan a la fuente superficial.

4.3.5 Los límites de los perímetros de proteccióninmediata se deben establecer considerando lasposibles ampliaciones o ensanchamientos previstospara las obras de captación y conducción.

4.3.6 Dentro del territorio de protección inmediataestá prohibido:

- La construcción de cualquier tipo deedificación;- La vivienda permanente, incluyendo la de los

guardianes y aguateros;- La salida de desagües;- La natación o el baño dentro de la zona

protegida; - La utilización de la fuente como abrevadero;

- El arrojar desechos;- Lavar ropa;- Utilizar insecticidas, pesticidas y abonos

orgánicos para las plantas del cordón verdede protección.

4.3.7 Todas las obras y construcciones edificadasdentro del perímetro de protección inmediata debentener sistemas de canalización que evacuen lasaguas servidas fuera de los límites de la zona deprotección.

En el caso de que no existan obras de canalización

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y se descargue productos contaminantes, se debeprever pozos sépticos aislados e impermeables,ubicados en lugares donde no exista ningunaposibilidad de contaminación del territorio de lafranja de protección.

4.3.8 En el territorio ocupado por el perímetro deprotección inmediata se debe planificar laevacuación de las aguas lluvias fuera de loslímites de la zona de protección.

4.3.9 Si existen construcciones de vivienda,industrias u otro tipo de edificios muy próximosal límite del perímetro de protección inmediata,se debe tomar todas las precauciones dentro delterritorio protegido y excluir cualquierposibilidad de contaminación de la franja deprotección.

4.3.10 Los territorios del perímetro de proteccióninmediata ocupados por la fuente deabastecimiento, la plataforma de obras hidráulicastales como desarenadores, tanques de presión,obras de depuración y almacenamiento de agua,líneas de conducción, así como también los tramosde canal en las cercanías a los centros pobladosdeben ser cercados y arborizados. Loscerramientos y vallas deben ser de 2,5 m de alturay no se debe permitir ninguna construcción adosadaa los cerramientos.

Cuando se utilicen cercas vivas se debe darpreferencia a plantas de tipo matorral o chaparroespinoso y todo el resto del territorio, noocupado por edificaciones, debe ser sembrado concésped.

4.3.11 Las obras de conducción ubicadas dentro delperímetro de protección inmediata, deben serdiseñadas considerando medidas que eviten que elagua para consumo humano se ensucie a la entrada,ya sea por la embocadura de orificios, las tapasde bocas de visita o los mecanismos de cebado debombas.

4.3.12 En los territorios dentro del perímetro deprotección inmediata, en las zonas de captación yconducción, se debe considerar una vigilanciapermanente y la utilización de señales deprohibición del ingreso de personas y animales, ydisponer de los medios técnicos de vigilancia.

Se debe cercar con alambre de púas todo elterritorio y colocar postes con señalización cada

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50 m. Los senderos de vigilancia deben tener 1 mde ancho y estar ubicados a 2 m del cerramiento.

Toda la zona de protección inmediata debe seriluminada con lámparas distanciadas una de otrasen función de la potencia de las mismas.

Se debe prever sistemas de comunicación por radioo teléfono entre la captación y la planta detratamiento y/o los puntos de mando centralizados.

4.3.13 En la planificación del perímetro de protecciónsanitaria de la zona de aproximación de lasfuentes de abastecimiento se debe considerar losiguiente:

- Cualquier construcción ubicada dentro de esteterritorio debe tener el visto bueno de losorganismos de control sanitarioepidemiológico, previo informe de la SAPYSB;

- Todas las instalaciones industriales,agroindustriales, centros poblados yedificios de vivienda, deben tener todas lasmedidas que garanticen la no contaminación delas fuentes de abastecimiento de agua y lossuelos; para lo cual deben prever sistemas dealcantarillado, depósitos de desechoscontaminantes herméticos, pisos encementadosen los despostaderos, establos, caballerizas,etc;

- Las aguas servidas y las de desechosindustriales deben tener un alto grado dedepuración antes de ser entregadas a loscursos de agua que se encuentren dentro delperímetro de protección sanitaria de la zonade aproximación;

- Se debe prohibir ensuciar los reservorios,arrojar basuras, desechos industriales,insecticidas, etc;

- Se debe estudiar con detenimiento lascondiciones de los reservorios programados ysus orillas y eliminar todo material rico ennitrógeno y fósforo que pueda contribuir a laeutroficación del embalse o lago destinado alabastecimiento de agua para consumo humano;

- Cuando se utilicen reservorios y canales comofuente de abastecimiento de agua para consumohumano se debe prever la eliminaciónperiódica del limo que se deposite en el

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fondo y las plantas acuáticas;

- Se permitirá el uso de productos químicospara la eliminación de las plantas acuáticasen los reservorios y en los canales deconducción, sólo en los casos en que lospreparados tengan el consentimiento de losservicios de control sanitario epidemiológi-co;

- Todas las medidas de protección sanitaria,que se tomen como consecuencia de dañosproducidos en las fuentes de abastecimientode agua, serán pagados directamente por laurbanización, industria o agroindustriacausante del daño.

4.3.14 En el perímetro de protección sanitaria de lazona de aproximación, que incluye la cuenca dedrenaje de la fuente de abastecimiento y líneas deconducción se debe prever un patrullaje periódico,a fin de alertar sobre daños que puedan contaminarla fuente de abastecimiento.

4.3.15 Los límites del perímetro de protección inmediatade la fuente de captación, deben establecerse enbase a las características sanitario-topográficase hidrológicas del sitio y deben cubrir al menos:

- 200 m aguas arriba de la toma,- 100 m aguas abajo de la toma, y- 100 m a cada lado de las orillas, medidos

desde la línea de nivel máximo del espejo deagua,

- 50 m a cada lado de la toma, si es que elsitio de captación tiene menos de 100 m deancho.

4.3.16 Los límites del perímetro de protección inmediatapara embalses y lagos utilizados como fuentes deabastecimiento de agua deben establecerse en baseal conocimiento de las condiciones sanitario-topográficas, hidrológicas y meteorológicas dellugar y deben cubrir al menos 100 m a la redondamedidos desde el nivel máximo del agua.

Se debe prohibir el pastoreo dentro de esta zonade protección.

4.3.17 Los límites del perímetro de aproximación pararíos y canales utilizados como fuentes deabastecimiento de agua para consumo humano, debenestablecerse considerando la ubicación de losdesagües contaminantes que deben estar:

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- Hacia aguas arriba, considerando el recorridoque hace el agua desde el límite delperímetro de aproximación hasta la captación,cuando el caudal formado tenga una garantíadel 95% y se demore entre 3 d a 5 d en llegara la toma;

- Hacia aguas abajo, no menos de 250 m;

- Los límites laterales, hasta la divisoria delas aguas del desagüe contaminante.

Cuando en el río se forme un remanso oexista una corriente contraria, el límiteinferior del perímetro de aproximación debeestablecerse en función de las condicioneshidrológicas y meteorológicas del lugar.

4.3.18 Los límites del perímetro de aproximación paralagos y embalses, utilizados como fuentes deabastecimiento de agua para consumo humano, seestablecen en función del tiempo de recorrido delagua, desde sus orígenes hasta el sitio decaptación, el mismo que no debe ser menor a 5 díasen condiciones de velocidad máxima deescurrimiento.

4.3.19 Los límites del perímetro de aproximación,establecidos en los puntos 4.3.17 y 4.3.18, debengarantizar la calidad del agua determinada en lacuarta parte de las presentes normas a unadistancia mínima de la captación de:

- l km hacia aguas arriba para fuentes de aguacorriente;

- l km hacia aguas arriba y hacia aguas abajopara fuentes de abastecimiento constituidaspor lagos y embalses.

4.3.20 En la planificación de medidas que se deben tomardentro del perímetro de aproximación a las zonasde protección sanitaria de fuentes deabastecimiento, constituidas por aguassuperficiales, se deben considerar las condicionessanitario-topográficas e hidrológicas del lugar,para lo cual:

- Se debe prohibir el empleo de fertilizantes,insecticidas, abonos orgánicos y minerales,aplicados por aspersión desde avionetasdentro de una franja mínima de 300 m medidosdesde cada orilla del cauce;

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- Se debe prohibir el pastoreo de ganado en unafranja mínima de 100 m de ancho, lindante conla zona de captación, medidos desde el nivelmáximo de la superficie del agua;

- Se deben señalar los abrevaderos de ganado,los cuales deben estar al menos a unadistancia de 100 m medidos desde el nivelmáximo de la superficie del agua, y plani-ficar la evacuación de las aguas sucias fuerade los límites de la zona de protección;

- Se debe prohibir la instalación de plantelesavícolas;

- Se debe planificar la ubicación de baños ylavanderías en lugares determinados ygarantizar la evacuación de las aguas negrasfuera de los límites de la zona de protec-ción;

- Se debe planificar los sitios paraembarcaderos en los ríos navegables y tomarmedidas para evitar la contaminaciónproducida por el transporte fluvial (lasembarcaciones deben disponer de equipos deevacuación de aguas negras y desechos sólidosen lugares preestablecidos);

- Se debe prohibir la instalación de fincasganaderas a una distancia no menor a 500 m dela línea de nivel máximo en los reservoriosde abastecimiento de agua para consumohumano.

4.3.21 Los límites del perímetro de protección inmediatade las fuentes de abastecimiento de aguassubterráneas deben establecerse en función con laprofundidad a que se encuentra la capa freáticadesde la superficie contaminante, a lascaracterísticas hidrogeológicas y a la distanciaque se encuentre de la captación el contaminante.

Si la capa freática se encuentra bien protegida,el radio de protección debe ser de al menos 30 m.

Si la capa freática se encuentra no muy bienprotegida y existe una potencial infiltración, lazona de protección debe ser de al menos 50 m.

Cuando se emplee agua de infiltración, paraconsumo humano, el perímetro de proteccióninmediata, debe establecerse considerando el

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territorio circundante que debe existir entre elacuífero y la captación.Cuando no exista la posibilidad de contaminaciónde las aguas subterráneas, el límite del perímetrode protección inmediata debe fijarse a unadistancia mínima de 15 m a 20 m.

4.3.22 Los límites del perímetro de aproximación a lazona de protección sanitaria deben establecerse apartir de las condiciones sanitarias ehidrogeológicas existentes y a los cálculosrespectivos. Para esto, se debe considerar lascondiciones de alimentación de la capa acuífera,así como también, las posibilidades y condicionesde contaminación de los niveles utilizados comofuentes de abastecimiento, si estos estánconectados con aguas superficiales u otrosacuíferos.

En el caso, en que los niveles freáticos seencuentren conectados con fuentes superficiales(ríos, lagos, etc.), la parte del acuífero que sealimenta desde esos horizontes, debe incluirsedentro de los límites del perímetro deaproximación.

4.3.23 En la planificación de medidas de proteccióndentro de los límites del perímetro deaproximación se debe prever:

- La eliminación o reconstrucción de pozos queoperan defectuosamente. El taponamiento depozos defectuosos debe realizarseconsiderando obligatoriamente la restitucióndel nivel inicialmente protegido, bajo lavigilancia de un hidrogeólogo y un médicofisiólogo;

- La eliminación de pozos y galerías minerasque absorban el agua del acuífero consideradocomo fuente de abastecimiento. Se permitirála excavación de nuevos pozos y galerías bajoel acuífero, si éstas no alteran las condi-ciones sanitarias e hidrogeológicasestablecidas.

4.3.24 Dentro del territorio de la zona de aproximaciónesta prohibido:

- Fincas ganaderas a menos de 300 m dedistancia del perímetro de proteccióninmediata;

- Instalar establos y pasos de ganado a menosde 100 del perímetro de protección

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inmediata.

4.3.25 Los límites de la zona de protección sanitaria delas plataformas donde se ubican obras hidráulicastales como desarenadores, tanques de presión,reservorios de almacenamiento de agua tratada, asícomo canales de conducción deben coincidir con elcerramiento de la plataforma y deben estar a ladistancia de al menos 30 m de las paredesexteriores de las obras indicadas.

4.3.26 La zona de protección sanitaria del territorioocupado por la planta de tratamiento debe serdefinida por un especialista.

Con relación a las bodegas de cloro, ubicadasdentro del área de la planta de tratamiento deagua, se debe especificar muy claramente, lasdistancias mínimas a las que deben estar de losedificios de la planta.

4.3.27 La zona de protección sanitaria para tuberías quecruzan territorios despoblados consiste en unafranja de protección a cada lado del eje de lalínea, de:

- 10 m de ancho para tuberías de hasta 1 000 mmde diámetro y 20 m para tuberías de diámetrosmayores, si no hay aguas subterráneas niflujo desde la tubería;

- No menos de 50 m si hay flujo de aguassubterráneas en dirección a la tubería,independientemente del diámetro de la misma;

Está permitido disminuir el ancho de lafranja de protección para tuberías que cruzanlugares poblados.

4.3.28 Está prohibido la instalación de tuberías de aguapotable en sitios susceptibles a deslizamientos,así como en lugares ocupados por letrinas, lagunasde oxidación, cementerios, campos de riego queutilizan aguas residuales, camales, establos ycomplejos industriales.

4.3.29 Los retretes, fosas sépticas, depósitos de abonos,receptores de basura, etc., ubicados a menos de 20 m dela línea de conducción más cercana, deben sertrasladados a otro lugar.

4.4 Geología y Geotecnia

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4.4.1 En el diseño de obras hidráulicas deregulación, captación y conducción de agua, sedebe conocer las características geológico-geotécnicas de los terrenos de la cimentación.Este conocimiento debe estar encaminado a laobtención de los datos relativos a la estabilidad,resistencia, deformabilidad y permeabilidad de lossuelos y rocas.

Se debe evitar los terrenos con problemas de estanaturaleza y cuando esto no sea factible seestudiará la posibilidad de eliminación parcial ototal de estos problemas, mediante el mejoramientode las características mecánicas de los terrenos.

4.4.2 En el diseño de las obras hidráulicas se debegarantizar la estabilidad, seguridad, durabilidady economía de la operación de las mismas, para locual se debe realizar:

- La evaluación geológico-geotécnica del sitio;- La evaluación de la capacidad portante de la

cimentación;- La evaluación de la estabilidad de los

taludes naturales y artificiales;- La determinación de los desplazamientos que

tendrá la estructura como consecuencia de lasdeformaciones de la cimentación;

- La determinación de los esfuerzos en elcontacto cimentación estructura;

- Evaluación de la resistencia de lacimentación a las fuerzas de filtración,subpresión y caudales de filtración;

- La determinación de las medidas detratamiento de la cimentación, que permitanmejorar la capacidad portante de losterrenos, la posibilidad de disminuir losdesplazamientos y los caudales de filtracióna través de la cimentación.

4.4.3 Antes de iniciar las investigacionesgeológico geotécnicas se debe hacer:

- El examen de las características principalesdel proyecto;

- La visita detallada de los lugares;- La consulta de documentos, planos e informes

existentes sobre el sitio.

Luego de cumplir con estas actividades, se debepreparar el programa de reconocimiento adaptado allugar.

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4.4.4 El diseño de los cimientos de las obrashidráulicas debe hacerse en base a los resultadosde las investigaciones geológico-geotécnicas quedeben incluir:

- Mapeo geológico y geotécnico de las áreas deimplantación de las estructuras hidráulicas,en base a la fotointerpretación de paresestereoscópicos seguida del respectivochequeo de campo. Los mapas deben incluir:

a) Datos generales, relativos a la red dedrenaje, vegetación, accesos, etc.;

b) Datos morfométricos, relativos a laspendientes, ancho y profundidad de loscauces y forma de los valles;

c) Datos morfográficos, relativos a laforma de la superficie del terreno y susorígenes, indicando la ubicación deparedes rocosas, escombros, conos dedeyección, terrazas, rellenosartificiales, áreas de erosión y áreasde acumulación;

d) Datos estructurales, señalando la ubica-ción de las fallas regionalesprincipales y otras discontinuidadescomo diaclasamientos, estratificación,contactos, indicando sus rasgos yextensión; plegamientos, indicandoanticlinales y sinclinales;

e) Datos geológico y geotécnicos de losmateriales rocosos, con el fin dedefinir la estructura del macizo;

f) Información sobre deslizamientos,señalando su posición, origen, tipo ymagnitud;

- Prospección geofísica, mediante sísmica derefracción, para medir el espesor de lascapas alteradas y de los suelos y rocas decobertura; y, de resistividad eléctrica, conla cual se puede revelar la posición delnivel freático y hacer la evaluación de lacorrosividad de los terrenos. Estos métodosasociados a una campaña de sondeos permitenhacer interpolaciones entre sondeos yextrapolaciones más allá de la zonareconocida con sondeos.

- Excavación de pozos y trincheras, para elreconocimiento de los estratos superficialesdel terreno y toma de muestras para larealización de ensayos de laboratorio;

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- Excavación de galerías de reconocimiento conel fin de precisar la naturaleza yorientación de los elementos estructuralesdel macizo rocoso. En su interior se puedenrealizar ensayos geomecánicos in situ yposteriormente ser utilizadas como galeríasde drenaje o de inyección durante laconstrucción;

- Pozos de reconocimiento, que se utilizan conlos mismos fines que las galerías, cuandoéstas no son convenientes;

- Sondeos mecánicos con recuperación detestigos que permiten conocer la orientaciónde los accidentes geológicos, la estructurade los terrenos, la litología, la alteración,la fracturación, RQD (índice de calidad de laroca), posición del nivel freático y lapermeabilidad, además se puede aprovecharpara la toma de muestras;

- Pruebas y ensayos in situ y en laboratoriopara definir las características mecánicascuantitativas de los terrenos de cimentación(SPT, PLT, SVT, etc).

4.4.5 La clasificación de los terrenos decimentación debe hacerse a partir de criteriosgeológico y geotécnicos.

Por la naturaleza y origen geológicos de lacimentación, los terrenos se clasifican en:

- Terrenos rocosos, que incluyen lasformaciones volcánicas (granitos, dioritas,andesitas, porfiritas, etc.), metamórficas(gneis, cuarcita, esquistos cristalinos,mármol, etc.) y sedimentarias (calizas,dolomitas, areniscas, etc.);

- Terrenos semirocosos - sedimentarios(lutitas, filitas, conglomerados, tiza,margas, tobas, yeso, etc.);

- Terrenos sueltos, que incluyen los depósitosaluviales, de terraza, de escombros yresiduales.

Para los terrenos sueltos se debe hacer unaclasificación geotécnica antes que geológica,por cuanto estos terrenos están en el campode la mecánica de suelos, aunque laspropiedades particulares de las lateritas,

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turbas y loes tienen un origen geológico.

De acuerdo a la clasificación del UnitedStates Bureau of Reclamation (USBR) lossuelos se deben agrupar en:

- Arenas y gravas,- Limos y limo arenosos,- Arcillas, y- Fangos

4.4.6 Las características físico mecánicas de losterrenos deben establecerse en base a losresultados de las investigaciones de campo ylaboratorio.

Se considerarán como valores representativos a losobtenidos en base al análisis estadístico deresultados de las investigaciones realizadas. Seutilizarán valores medios estadísticos y secomprobará la desviación estándar de losresultados obtenidos.

Los valores de cálculo de las distintascaracterísticas físico-mecánicas de los suelos,deben incluir los coeficientes de seguridad de losterrenos.

Los valores de tg ö (ángulo de fricción interna) y C (cohesión) también deben ser determinadosmediante métodos de procesamiento estadístico deresultados de ensayos de laboratorio.

4.4.7 Para el diseño de obras hidráulicas encimentaciones rocosas, se debe determinar algunascaracterísticas especiales de los materiales de lacimentación, tales como:

- Coeficiente de permeabilidad;- Gradientes y velocidades críticas de filtra-ción;- Contenido de sales solubles y materiaorgánica;- Juegos de fracturas y diaclasas con

orientación e inclinación;- Indice de fracturación, ancho de las

discontinuidades y de las paredes;- Características del material de relleno de

las fisuras;- Velocidades de propagación de ondas

longitudinales y transversales en el macizorocoso.

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4.4.8 Las muestras de materiales no rocosos,extraídas de pozos, trincheras y sondeos, debenser sometidas a tres categorías de ensayos delaboratorio:

- Ensayos de identificación (sobre muestrasinalteradas y remoldeadas);

- Ensayos de compresibilidad y permeabilidad(sobre muestras inalteradas y remodeladas);

- Ensayos de resistencia (sobre muestrasinalteradas).

4.4.9 Los ensayos de identificación debenutilizarse en los terrenos no rocosos, y debenusarse para determinar algunas característicasmecánicas de los suelos, mediante el uso deciertos parámetros y correlaciones obtenidas enlos ensayos.

El tipo de ensayos y su utilidad se describe enforma somera a continuación.

a) Granulometría

La clasificación del Sistema Unificado deClasificación de Suelos (SUCS) fija loslímites de los diferentes tipos demateriales, para lo cual es importanteconocer la proporción de gravas, arenas,limos y arcillas contenidas en la muestra. Apartir de esto se puede:

- Determinar el diámetro efectivo de lamuestra D10, lo que permite formarse unaprimera idea sobre la permeabilidad;

- Los diámetros D15, D50, D85, sonparticularmente útiles en el diseño defiltros;

- Los diámetros D10, D30 y D40, son deutilidad para caracterizar la gradaciónde los suelos. A partir de estos valoresse debe calcular los coeficientes deuniformidad y de curvatura.

b) Humedad natural

Para el estudio del comportamiento de lossuelos bajo carga es indispensable conocer elcontenido de agua del suelo in situ. Esimportante señalar que la humedad naturalvaría en función de la posición de la napafreática, razón por la cual estas determina-ciones deben hacerse para diferentes períodos

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del año y a diferentes profundidades.

c) Límites de Atterberg

Caracterizan el estado de los suelos deacuerdo a su contenido de agua. A partir delos límites de Atterberg se puede obtenercierto tipo de información, como por ejemplola clasificación de los suelos segúnCasagrande, y otros datos comocompresibilidad y resistencia, utilizandocorrelaciones empíricas.

d) Porosidad

Para suelos gravo-arenosos, ésta es unacaracterística del estado de la estructuradel suelo. Algunos autores dan curvas quecorrelacionan la porosidad con lapermeabilidad y el ángulo de fricción inter-na.

e) Peso específico

Da una idea sobre la resistencia mecánica delmaterial. Los suelos con peso específicobajo, presentan una baja resistencia mecánicay una perennidad mediocre (rocas alteradas).

f) Peso volumétrico húmedo, peso volumétricoseco, densidad relativa

A partir de estos valores se puede obteneruna información cualitativa de la resistenciadel suelo. Así, los suelos sueltos, tienenbaja densidad, mientras que los suelosdensos, tienen un peso volumétrico yresistencia mayores.

g) Identificación mineralógica

Para analizar los minerales constitutivos delas fracciones inferiores a 2 micrones, esnecesario recurrir a técnicas que incluyen:rayos X, análisis térmicodiferencial,análisis químico y microscópico.

Estos análisis permiten definir los mineralesarcillosos, que pueden estar en relación máso menos directa, con ciertas característicasmecánicas. Estos ensayos son facultativos.

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h) Dispersividad

La dispersividad de ciertas partículasarcillosas en el agua intersticial,caracteriza el fenómeno de la erosión internade los suelos, a escala microscópica. Dependede la naturaleza mineralógica de lasarcillas, del pH, de la naturaleza químicadel agua de saturación, etc.

La susceptibilidad de las arcillas a ladispersión puede ser determinada por lossiguientes ensayos:

- Pinhole test;- Análisis químico;- Crumb test;- Análisis sedimentométrico normal con

defloculantes.

Este análisis es necesario para laplanificación de rellenos con materialesarcillosos.

4.4.10 Para determinar las características de resistenciade los suelos a la rotura, se pueden hacer los si-guientes ensayos:

- el ensayo de corte directo,- el ensayo de compresión simple, y- los ensayos de compresión triaxial.

El campo de utilización de estos ensayos, su tipoy parámetros característicos, obtenidos paradiferentes estados de consolidación, se da acontinuación:

- Compresión simple. Se utiliza para cálculospreliminares de suelos puramente cohesivos(arcillas saturadas, suelos blandos yfangos). El parámetro obtenido es Cu. Seutiliza también para la determinación de laresistencia de las rocas.

- Corte directo. Este ensayo es de proceso len-to, se utiliza para la medición de lascaracterísticas de cohesión aparente (C') yángulo de fricción aparente (ö') de arenas yarenas limosas permeables, que no permitenuna fácil confección de muestras para pruebastriaxiales. El proceso de ensayo tiene queser lento, a fin de obtener una disipación delas presiones intersticiales y facilitar la

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medición de las características residuales.

En el caso de suelos finos el ensayo de cortedirecto da una cohesión superior a laobtenida mediante pruebas triaxiales.

- Compresión triaxial.

a) Prueba rápida UU.- Este ensayo esrecomendable en suelos cohesivossaturados, especialmente en los casos enque los ensayos de campo (veleta), hanresultado inaplicables (Cu>0.1MPa). Enel caso de suelos no saturados el empleode esta prueba permite determinar elvalor de la cohesión y del ángulo defricción interna aparentes.

b) Prueba rápida consolidada CU.- Esteensayo se recomienda cuando es necesariomedir las presiones intersticiales.Permite además, el cálculo de esfuerzosefectivos y totales de especímenes desuelos cohesivos saturados.

c) Prueba lenta CD.- Este ensayo esesencialmente útil para verificar lascaracterísticas efectivas en complementode CU.

4.4.11 Para determinar la importancia y magnitud de losasentamientos que pueden producirse en lascimentaciones y en los rellenos sometidos a cargasse deben realizar ensayos edométricos. Estosensayos permiten medir las deformaciones de unamuestra de suelo sometida a una carga constante,con deformaciones laterales nulas y drenaje dearriba y de abajo.

4.4.12 Para determinar el comportamiento de los suelos ala compactación, es necesario realizar ensayosProctor, a fin de estudiar la influencia delcontenido de agua en el suelo sobre el pesovolumétrico seco de una muestra, sometida a unaenergía de compactación determinada.

Existen dos modalidades de ensayo conocidas comoProctor Estándar y Proctor Modificado, y que sediferencian entre si por la energía decompactación aplicada a la muestra.

Estos ensayos se hacen generalmente con materialesde las zonas de préstamo y permiten establecer las

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especificaciones técnicas para la compactación delos suelos.

4.4.13 En los cálculos dinámicos de las cimentaciones esimportante conocer los siguientes parámetros:

- Módulos dinámicos (módulo de Young, decizallamiento, volumétrico y edométrico);

- El coeficiente de Poisson;- El coeficiente de amortiguamiento;- Los parámetros de licuefacción (esfuerzos

cíclicos cortantes, deformaciones cíclicas,presiones intersticiales);

- La resistencia al corte, para un rango deamplitudes y deformaciones comprendidas entre 10-4 % (vibraciones de máquinas) hasta1% (vibraciones producidas por explosioneslocalizadas a corta distancia), y amplitudesde 10-1 %, característica de movimientossísmicos muy fuertes.

De los numerosos ensayos que existen para simularel comportamiento dinámico de los suelos, los másasequibles son: el triaxial dinámico y el ensayode corte directo, que simulan, teóricamente, lascondiciones de carga de los elementos del suelosometidos a un sismo.

4.4.14 Los ensayos in situ deben realizarse para elestudio de la variabilidad de los terrenos de lacimentación, de las distintas obras hidráulicas,especialmente en aquellos lugares, donde lahomogeneidad del terreno permite hacerextrapolaciones.

Las medidas de permeabilidad se deben hacer,preferentemente, mediante ensayos in situ, asícomo la definición del tipo de tratamiento que sedebe dar a las cimentaciones, para controlar lasfiltraciones.

Para el estudio de deformaciones del terreno de lacimentación a largo plazo (consolidación deterrenos arcillosos), los resultados de losensayos in situ deben tomarse con precaución, noasí los realizados en terrenos pulverulentos pococohesivos.

4.4.15 Cuando se planifiquen sondeos destructivos, enestos se debe procurar realizar las siguientesmediciones:

- Registro de los parámetros de la perforación;- Medición de algunos datos tales como: avance

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instantáneo del barreno de perforación,presión del fluido de perforación (agua olodo), momento aplicado al barreno, y lapresión sobre el barreno;

- Ensayos presiométricos.

En suelos sueltos, es posible medir lasdeformaciones del terreno in situ, mediante lautilización de presiómetros que miden la presiónhorizontal y las deformaciones en el fondo y lasparedes del sondeo.

4.4.16 Cuando se desee conocer el módulo de deformacióndel terreno E (módulo presiométrico) y la presiónlímite, correspondiente a la resistencia límitedel terreno, se debe realizar, en los sondeosdestructivos, ensayos presiométricos.

4.4.17 Cuando se desee medir la resistencia del suelo alhundimiento de un barreno sujeto a un martilleolento y continuo, se debe realizar el ensayo depenetración estática.

Los parámetros medidos en el curso del hundimientoson: el esfuerzo en la punta y los esfuerzos tota-les, que permiten, por diferencia, obtener los es-fuerzos laterales.

La variación de los esfuerzos en función de laprofundidad, permiten trazar los diagramas depenetración.

Con el ensayo de penetración estática se debe:

- Reconocer la heterogeneidad de los terrenos yel espesor de la distintas capas;

- Hacer una evaluación cualitativa de lanaturaleza de los suelos, a partir de laresistencia a la penetración de la punta y delos esfuerzos totales;

- Determinar la cohesión de suelos puramentecohesivos.

4.4.18 El ensayo de penetración dinámica debe realizarsecon el objeto de reconocer la susceptibilidad delos suelos de la cimentación a la licuefacción.

El ensayo de penetración dinámica permite definir:

- La homogeneidad del sitio (por comparación decurvas de hincamiento) y la posición de lascapas duras;

- La cota del substrato (control de rechazo

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absoluto) bajo gruesas capas de suelocompresibles;

- Apreciar la compacidad de los suelospulverulentos.

El ensayo de penetración estándar debe usarse paraestudios de licuefacción de suelos, según lasrecomendaciones dadas en la literaturaespecializada.

4.4.19 Para la medición de las características dinámicasde los terrenos de cimentación de obrashidráulicas, se debe utilizar métodos de:

- Refracción sísmica, que permite estudiargrandes superficies, aunque sus resultadostienen un valor relativo si no estáncorrelacionados con una o más perforaciones;

- Método de cross hole, recomendable para lamedición de propagación de ondas entre dossondeos y determinación del módulo decizallamiento in situ;

- Método de down hole, recomendable para lamedición de velocidades de propagación deondas longitudinales y transversales en lasproximidades del sondeo. Se puede detectarcapas escondidas y sus resultados son másconfiables que los del cross hole.

4.4.20 La medición de la permeabilidad de los terrenos dela cimentación de las obras hidráulicas, se debedeterminar mediante ensayos in situ y en laborato-rio.

Las pruebas de permeabilidad Lugeon se debenrealizar en rocas firmes o poco fracturadas,procurando que la presión de inyección no abra lasfisuras y cambie la conductividad hidráulica delmacizo rocoso.

Las pruebas de permeabilidad Lefranc se debenllevar a cabo en depósitos aluviales, coluviales yrocas muy fracturadas, con mediciones continuas,en tramos de longitud L. Las mediciones del caudalde filtración se deben hacer una vez que seestabilice el flujo en el tramo.

Los valores normativos del coeficiente depermeabilidad deben determinarse como el valormedio aritmético de los resultados de los ensayosde laboratorio y pruebas in situ, realizadas enidénticas condiciones.

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4.4.21 Los valores medios de cálculo de los gradientescríticos de filtración se deben asumir de acuerdocon la siguiente tabla.

Tabla V.7 Gradientes críticos de filtración

TIPO DE SUELODE

LA CIMENTACION

VALOR MEDIO DE CALCULO DELGRADIENTE

CRITICO DE FILTRACIÓNIk

ArcillosoLimosoArenas: Gruesas Medianas Finas

1,20,45

0,450,380,29

Los gradientes críticos de salida, en suelos con problemas de tubificación, deben determinarse enbase a modelos físicos o investigaciones de campo.En condiciones de suelos no susceptibles a estosproblemas, los gradientes críticos de salida sepueden asumir iguales a 0,3 y hasta 0,4, cuando seha previsto sistemas de drenaje

4.4.22 En el caso de fundaciones rocosas se debenrealizar la prueba de placas que expresa larelación entre los esfuerzos, los desplazamientos,el módulo de elasticidad y el coeficiente dePoisson. Se debe tener cuidado en lainterpretación de la prueba, por cuanto la ecua-ción de Boussinesq, utilizada para el efecto, esválida para un medio elástico continuo, lo que enel caso de un macizo rocoso discontinuo conduciráa errores de interpretación, relacionados conproblemas de escala.

En la interpretación de esta prueba se deben hacercorrelaciones con otras propiedades tales como:tipo de fracturación y comportamiento mecánico delas fracturas.

4.4.23 En ciertas circunstancias geológicas puede ser muyimportante conocer las tensiones de origentectónico que gobiernan al macizo rocoso, antes deaplicar una nueva carga sobre su cimentación.

El método de medición de las tensiones másempleado es el ensayo con gato plano, ubicado enuna grieta que se corta en la roca y la puesta enpresión a fin de recobrar las lecturas iniciales

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del juego de deformaciones existentes antes de laformación de la grieta.

4.4.24 En el estudio del comportamiento de lascimentaciones rocosas se debe considerar que lamayoría de los desplazamientos se producen en lassuperficies de las discontinuidades geológicas,tales como juntas, fracturas y diaclasas.

La resistencia al corte de las superficies rocosasdepende de la rugosidad de las paredes de la juntao fractura, del material de relleno y de laimbricación. Estos factores deben ser analizadosdurante el mapeo de los afloramientos yverificados mediante ensayos de campo y labora-torio.

4.4.25 El tipo y número de ensayos no puede ser

normalizado y esto se debe definir para cadaproyecto, considerando:

- El nivel del estudio;- La importancia de las obras;

- El tipo y variabilidad de los materiales dela cimentación;

- La disponibilidad de equipos y medios paralos reconocimientos.

4.4.26 En general se deben diferenciar dos fases dereconocimientos:

- una fase de reconocimientos, preliminares,correspondientes a estudios de factibilidad;

- una fase de reconocimientos detallados,correspondientes a diseños definitivos.

4.4.27 Los reconocimientos preliminares deben abarcaraspectos relacionados con el conocimiento generalde las condiciones geológico-geotécnicas de lossitios.

Los medios de reconocimiento de las cimentacionespara estudios de factibilidad se indican en latabla V.8.

4.4.28 Para los diseños definitivos de las obrashidráulicas los reconocimientos deben abarcar loindicado en la tabla V.9.

4.4.29 Como parte de las investigaciones geológicogeotécnicas se debe realizar el estudio de minas y

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canteras de materiales de construcción, el mismoque debe determinar las característicascualitativas y cuantitativas de las mismas.

4.4.30 Para la evaluación de las reservas de las minas ycanteras de materiales de construcción se deberealizar trabajos de prospección, que incluyan, laexcavación de pozos, calicatas y trincheras.

Cuando se necesite justificar la homogeneidad deuna mina o cantera, se emplearán métodos deprospección, tales como sísmica de refracción y eluso de sondeos mecánicos someros.

La evaluación cualitativa de la mina o cantera,deberá justificarse mediante la toma de muestras yensayos de laboratorio como los descritos en losnumerales 4.4.9 a 4.4.12.

El estudio de los materiales destinados a lapreparación de hormigones, deberá incluir: ensayosde granulometría, peso volumétrico húmedo, pesovolumétrico seco y densidad relativa, contenido demateria orgánica, desgaste a los sulfatos yabrasión.

4.4.31 El tipo y número de ensayos de materiales deconstrucción, se determinará para cada proyecto,en función al grado de conocimiento que se tengade la zona y a la magnitud de las obras.

4.4.32 Las normas para la realización de los diferentesensayos se asumirán según las normas INENvigentes. A falta de éstas se utilizará normasinternacionales similares.

4.4.33 Considerando que el Ecuador se encuentra sobre laCosta Occidental de América del Sur, la misma queconstituye una de las regiones más sísmicas delmundo, dentro del marco de los estudios geológicogeotécnicos, se debe incluir el análisis de losriesgos producidos por los movimientos sísmicos.

4.4.34 La evaluación de los riesgos sísmicos debe basarseen investigaciones que permitan realizar unaestimación de las características del esfuerzosísmico, que deberá tomarse en cuenta, para eldiseño de las distintas obras del proyecto deabastecimiento de agua potable.

4.4.35 Antes de recolectar y analizar los datos sísmicos

se debe fijar los límites de la zona de estudio,en base a dos tipos de investigaciones:

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- Estudio regional de una zona, que se extiendasobre un radio de 100 km a 200 km alrededordel sitio, a fin de comprender los grandesrasgos sismotectónicos de la región.

- Estudio local, en un radio de una o variasdecenas de Kilómetros alrededor del sitio,que permita determinar la naturaleza ylocalización de los accidentes sismo-tectó-nicos más cercanos.

4.4.36 En función de la categoría del proyecto deabastecimiento de agua potable la evaluación delriesgo sísmico debe basarse en los siguientestipos de investigaciones:

- Estudios de sismicidad histórica;- Análisis de los principales rasgos tectónicos

de la región;- Sismicidad instrumental, que consiste en

instalar una red sismográfica ad hoc yregistrar los micro sismos producidos en laregión del proyecto.

4.4.37 Para el diseño de obras hidráulicas de categoríaI, la sismicidad del área de construcción debe serprecisada en base a investigaciones especiales,que incluyen:

- El estudio del régimen de sismicidad del áreade construcción y la obtención de datos paralos cálculos dinámicos de las estructuras,sus cimientos y el diseño de medidasantisísmicas;

- Esclarecimiento de posibles zonas de falla enlas cimentaciones y evaluación de su inciden-cia;

- Esclarecimiento de otras formas de riesgosísmico, como por ejemplo, la posibilidad dedeslizamientos de suelos y rocas hacia elembalse o directamente sobre las mismasestructuras;

- Determinación de deformaciones ycaracterísticas de resistencia dinámicas delos materiales de construcción y de loscimientos, considerando su posible variaciónpor efecto de la saturación;

- Estimación de las posibles variaciones de lasismicidad del área de construcción despuésdel llenado del embalse.

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4.4.38 Para el diseño de proyectos de abastecimiento deagua potable de categoría I, se debeobligatoriamente realizar estudios de sismicidadhistórica de la región, a fin de obtenerinformaciones que permitan contar con un inventa-rio de sismos ocurridos en el pasado, sean estosdestructivos o no. Los estudios de sismicidadinstrumental deberán implementarse siempre ycuando, la información obtenida por los estudiosde sismicidad histórica, no permita una evaluacióncorrecta de los riesgos, y cuando la zona deimplantación de estructuras principales, estéubicada sobre y/o en la proximidad de fallas acti-vas.

4.4.39 El inventario de los sismos más importantes debeproporcionar datos sobre la localización,intensidad y efectos destructivos en lasconstrucciones y los suelos; además, se debeproporcionar informaciones relativas a efectossecundarios, asociados con deslizamientos delterreno, fenómenos de licuefacción ycizallamiento, ocurridos en las proximidades delproyecto.

4.4.40 Para el pronóstico de las solicitaciones sísmicasse deben utilizar métodos estadísticos, por cuantolos movimientos sísmicos constituyenacontecimientos aleatorios y procesos noestacionarios, también aleatorios.

En todo caso, las características del sismo debenser determinadas en base a los cálculos deprobabilidad de ocurrencia P, para un período deretorno T.

El primer paso para el pronóstico estadístico delfenómeno sísmico consistirá en elegir el períodode retorno, considerando la categoría de laestructura.

Como paso siguiente, se debe determinar, en base adatos estadísticos y a la generalización de datosinstrumentales, el conjunto de solicitacionesconsideradas como las más peligrosas para laestructura, correspondientes a la probabilidaddada.

4.4.41 Los estudios de sismicidad deben proporcionardatos relativos al espectro de respuesta delsismo, a las características de tiempo de duraciónde las oscilaciones, y un conjunto deacelerogramas, velocigramas y sismogramas, que

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sirvan de base para los cálculos de estabilidad yresistencia de las distintas estructuras.

4.4.42 Se debe analizar los riesgos volcánicos en lasierra y el oriente, especialmente en las zonaspotencialmente expuestas a erupciones volcánicas,corrientes de glaciares y lahares que permitandiseñar estructuras adecuadas y suficientementeresistentes.

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Tabla V.8 Medios de reconocimiento de lascimentaciones

INVESTIGACION MEDIOS DE RESOLUCIÓN

RECOMENDADOS POSIBLES

Identificación Mapeo geológico sobre Sondeoscongeológica mapas esc. 1:10 000 recuperación Excavación de pozos y detestigos. trincheras.

Reconocimiento Revisión de cartasde las estruc- geológicas existentes.turas geológicas Fotointerpretaciónrocosas. Mapeo de afloramientos.

Trincheras de reconocimientos. Sondeos con recuperación de testigos.

Identificación Excavación de pozos y Sondeoscongeotécnica de trincheras con recuperacióncimentaciones obtención de muestras detestigos.no rocosas alteradas. Ensayos de laboratorio Identificación (granulo metría, dispersividad). Correlaciones mecánicas Indice plástico-Indice de fluidez (IP-F) Número de golpes-Contenido de agua (Cc-WL) Identificación Representación gráficageotécnica de de la estructura geológicalas estructuras en escala 1:10 0000geológicas Localización de accidentes mayores. Preparación de digramas polares. Indice de fracturación Pruebas de permeabilidad.

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Tabla V.8 Medios de reconocimiento de lascimentaciones (continuación)

Geometría Geofísica (sísmica y Ensayos eléctrica) verificada in situ con sondeos mecánicos. (penetrómetro, pre-siometro y veleta),según losproblemas

detectados.

Tabla V.9 Medios de reconocimiento paradiseños definitivos

MEDIOS DE RECONOCIMIENTO

INVESTIGACION RECOMENDADOS POSIBLES

Identificación Mapeo geológico sobregeológica mapas a escala 1:2 000 ó menores. Sondeos con recuperación Excavación de testigos, excavación degalerías de pozos y trincheras.

Homogeneidad Penetrómetro y presiómetro Sondeos mecánicos con registro de parámetros y ensayos in situ. Sísmica de refracción y correlación con sondeos.

Identificación Toma de muestras alteradas Ensayosgeotécnica de pozos y trincheras Crossholedetallada. Ensayos de laboratorio: y Downhole Identificación Análisis mineralógico Análisis químico Dispersividad. Relación de vacíos (emax y emin) en terrenos susceptibles y

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licuefacción. Peso específico Toma de muestras inalteradas de pozos, trincheras y sondeos. Ensayos de laboratorio: Densidad seca

Tabla V.9 Medios de reconocimiento paradiseños definitivos (continuación)

Humedad natural Porosidad Proctor Excavación de pozos de Excavación reconocimiento y mapeo degalerías de de paredes. reconocimiento Sondeos con recuperación y mapeode de testigos. Paredes. Espaciamiento de las capas. Espaciamiento de las fracturas Ensayos de compresión simple.

Pruebas de permeabilidad. Clasificación del macizo rocoso.

Resistencia Arenas (licuefacción Ensayosde y desmoronamiento. laboratorio Penetrómetro estático. sobre Penetrómetro dinámico. muestras S.P.T. inalteradas. Densidad relativa Triaxial dinámico

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Limos y arenas limosas (licuefacción y desmoronamiento) Penetración S.P.T., correlaciones con muestras inalteradas y ensayos de laboratorio (densidad relativa, triaxial dinámico).

Arcillas (resistencia Penetrómetro a mediano plazo) Ensayosde Presiómetro corte Veleta directo Ensayos de resistencia a (compresión la compresión simple simpley sobre muestras triaxial UU) inalteradas.

Tabla V.9 Medios de reconocimiento paradiseños definitivos (continuación)

Arcilla normalmente Ensayosde consolidada (resiste cortedirecto tencia a largo plazo) sobremuestras inalte-rables ytriaxial.

Ensayos triaxiales CU Correlación en muestras inalteradas I.P. con medición de U

Arcillas subconsolidadas Ensayosde fisuradas (resis cortesobre tencia a largo plazo) muestras inalteradas remoldeadas

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Ensayos triaxiales CU Correla-ciones en muestras inalteradas I.P. con mediciones de U. Ensayos triaxiales CD.

Rocas y conglomerados Ensayosde Ensayo de resistencia cargapuntual a la compresión uniaxial Ensayosde resistencia al corte de fracturas. Compresibilidad Toma de muestras CorrelaciónMateriales inalteradas y ensayos Cc-WLLimo arcillosos edometricos. Diferentes casos de saturación, si se prevén posibles derrumbamientos de la estructura.

Deformabilidad Ensayosdede las rocas lasplacas Ensayosde cargas de

prueba Permeabilidad Ensayos in situ Lugeón o Ensayosde Lefranc. permeabilidad

Radial en Laboratorio

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4.5 Hidrología

4.5.1 Los estudios hidrológicos deben estar encaminadosa la obtención de datos relativos a la ocurrencia,distribución y cuantificación de la disponibilidadde aguas superficiales, destinadas alabastecimiento de proyectos de agua potable. Además a la determinación de las crecientes quehan de manejar las estructuras.

4.5.2 Se debe dar preferencia a aquellas fuentes deabastecimiento que se encuentren a una distanciarazonable de las poblaciones a servir con elproyecto, y que presenten buenas perspectivas encuanto a disponibilidad de caudales y calidad deagua.

4.5.3 Antes de iniciar la evaluación hidrológica dela fuente de abastecimiento seleccionada se deberecopilar todos los datos e informes que puedanser de interés para la realización de losestudios, en lo referente a la disponibilidadhídrica de la cuenca seleccionada, para lo cual sedebe recopilar:

- Datos de las características físicas de lacuenca de drenaje;

- Estudios, planos y proyectos ya elaborados;- Datos cartográficos;- Fotografías aéreas de la zona;- Datos de niveles y caudales;- Datos pluviométricos,- Datos sedimentométricos.

4.5.4 La identificación hecha sobre mapas o fotosaéreas debe ser complementada con visitas dereconocimiento de la cuenca, con el objeto deidentificar las características topográficas de lamisma, las características geológicas generales,el uso del suelo, la naturaleza de la cubiertavegetal, y estimar aproximadamente la intensidaddel transporte sólido.

Deberán identificarse las obras hidráulicasubicadas aguas arriba del sitio elegido para lacaptación, así como también las concesiones dadaspor el CNRH; y evaluar su incidencia sobre elrégimen hidrológico y la calidad del agua.

Durante la inspección se deberá hacer entrevista alos moradores del lugar, a fin de obtener informa-ciones referentes al régimen del río en estiaje yen crecientes, especialmente datos relativos aniveles máximos y mínimos.

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En las visitas se debe obtener informacionesrelativas a la red de estaciones hidrométricas ypluviométricas de interés para el proyecto a finde evaluar la ubicación de las mismas, el tipo yla calidad de la instrumentación y de losprocedimientos de recolección de información.

Se debe evaluar la confiabilidad de las medicionesy formular mejoras en los procedimientos demedición, si fuere del caso.

4.5.5 Los datos recolectados así como los informes,planos y proyectos existentes deberán sercuidadosamente analizados a fin de extraer deellos la mayor cantidad de datos relevantes.

Se debe hacer el diagnóstico de la confiabilidadde los datos y definir series representativas decaudales en las estaciones hidrométricasconsideradas de interés para el estudio.

La validez de los datos hidrométricos debeconsiderar aspectos relacionados con la definiciónde la curva de descarga, consistencia de losaforos, existencia de mediciones en aguas altas,adecuación de las mediciones en aguas bajas,muestreo de sedimentos, etc.

El análisis de la validez de los datospluviométricos debe incluir la selección de lasestaciones representativas, el estudio de lacompatibilidad de los niveles anuales y mensualesde los registros de las distintas estaciones, elanálisis de las lluvias máximas en 24 horas y delas lluvias de duración inferior al día.

4.5.6 Los análisis de consistencia, lascorrelaciones y la extensión de series de caudalesmedios mensuales en el sitio de captación deberánhacerse en base a estaciones ubicadas en lugarespróximos al proyecto.

A falta de datos suficientes, la extensión de laseries mediante correlaciones, debe hacerse cuandoel numero de observaciones simultáneas sea mayor oigual a 10, y la correlación será satisfactoriacuando el coeficiente sea mayor o igual a 0,.7. La correlación deberá realizarse para cada mes delaño por separado, con el objeto de que losresultados sean satisfactorios

En el caso de no existir información hidrométricaen la cuenca seleccionada deberán ser analizados

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los datos de las cuencas vecinas, y en ausencia deéstas se deberán analizar datos de carácterregional, a fin de identificar los años y períodoscríticos de estiaje y de crecientes.

Se consideran cuencas análogas aquellas que tienensimilares características físico-geográficas (clima, suelo, área, altitud, vegetación,hidrogeología, etc).

4.5.7 La metodología a ser desarrollada para cadaproyecto específico dependerá del tipo, cantidad ycalidad de la información disponible en la zonadel estudio, y deberá ser formulada por elespecialista encargado de los estudioshidrológicos.

4.5.8 En los lugares donde se disponga de series deregistros largas y consistentes se deberádesarrollar el estudio de distribuciónprobabilística de caudales medios mensuales ymedios diarios para definir los caudales deestiaje anuales y los caudales de estiajeexcepcionales.

Se considera estiaje anual al caudal querepresenta el mínimo minimórum de un determinadoaño (hidrológico ); y estiaje excepcional oabsoluto a aquél que representa el mínimo valorconocido de una serie de varios años.

Se deberá analizar cuidadosamente si los caudalesde estiaje registrados han sido o no influenciadospor intervenciones humanas aguas arriba del sitiode medición, en cuyo caso se deberá hacer lascorrecciones del caso a fin de establecer loscaudales naturales de estiaje en el sitio.

4.5.9 Para la determinación de los caudales deestiaje excepcionales, se debe considerar seriescon registros de caudales medios mensuales de porlo menos 25 años. El estudio hidrológico debeentregar la curva de duración general de caudalesmedios diarios de todo el período de observacionesa fin de establecer los caudales normados en latabla V.7. Cuando no existan observacionespermanentes de caudales diarios, la curva de dura-ción será establecida en base a cuencas análogas ymediante modelos de simulación precipitación -escorrentía.

4.5.10 Se considerará como caudal de diseño (Qd), alcaudal necesario para atender la demanda de agua,

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estimada para satisfacer las necesidades de unadeterminada comunidad, al final del período dediseño del proyecto. El caudal de diseño deberácompararse con el caudal de estiaje excepcional(ver Tabla V.7).

4.5.11 Si el caudal de diseño (Qd), es menor que elcaudal de estiaje (ver Tabla V.7), la captaciónpodrá ser hecha directamente desde el curso deagua, sin necesidad de obras de regulación.

4.5.12 Si el caudal de diseño (Qd), es mayor que elcaudal de estiaje (ver Tabla V.7), pero menor queel caudal medio multianual (Qm) del curso de aguaseleccionado, se podrá utilizar dicho recursoconsiderando la construcción de un embalse deregulación.

El grado de regulación expresado por la relaciónQd/Qm indica el grado de utilización del recursohídrico. Cuanto mayor sea el grado de regulaciónmayor será la exigencia de utilización de datosconfiables y más larga la serie de caudalessolicitada para el estudio de regulación.

El grado de regulación se establecerá considerandola garantía de abastecimiento según lascaracterísticas de los usuarios (ver Tabla V.1).

Para usuarios de categoría III, se podráplanificar pequeños reservorios de regulaciónquincenal o mensual.

4.5.13 El dimensionamiento del volumen útil del embalsedeberá ser determinado a partir del estudio delbalance recursos-demanda-garantía deabastecimiento, o estudios de simulación de laoperación del embalse, considerando la modulaciónde la demanda, las pérdidas por evaporación y lasfiltraciones desde el embalse.

La simulación de la operación del embalse deberáconsiderar series de caudales medios mensuales depor lo menos 25 años, y el valor del volumen útilasí determinado deberá ser incrementado en un 25%por seguridad, cuando en el análisis se considerenperíodos húmedos.

4.5.14 Cuando la fuente de abastecimiento disponga deregistros hidrométricos correspondientes a uncorto período de observación, las series podránser extendidas a través de:

a) Correlaciones con estaciones hidrométricassituadas en cuencas colindantes o cercanas, que

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dispongan de períodos de registro de por lomenos 10 años;

b) Modelos de simulación para generación decaudales a partir de las lluvias que caensobre la cuenca, para lo cual es necesariodisponer de registros simultáneos de lluviasy caudales por un espacio de tiempo de almenos tres años.

4.5.15 Una vez extendida la serie por los métodos arribaindicados, la determinación de los caudales de es-tiaje y medios multianuales, así como también elvolumen útil del embalse se establecerá siguiendoel mismo procedimiento indicado en los numeralesanteriores.

4.5.16 Dependiendo de la consistencia de los datos que seobtengan con los procedimientos indicados en 4.5.3se recomienda reexaminar cuidadosamente lossiguientes casos:

a) Cuando el caudal de diseño (Qd) sea muyparecido al caudal de estiaje, en el ordendel 10%, (ver Tabla V.6)

4.5.17 Para la evaluación del potencial hídrico de lasfuentes que no dispongan de registroshidrométricos es indispensable planificar yrealizar observaciones durante un período no menora un año.

A falta de información, para la evaluación delpotencial hídrico, se usarán los estudios regiona-les del INAMHI, CNRH, MAG-PRONAREG, SAPYSB,etc., y se comprobará con el año de observacionesantes indicadas.

Las observaciones así obtenidas seráninsuficientes para caracterizar el régimenhidrológico de la fuente, pudiendo únicamentehacerse una evaluación aproximada de lasdisponibilidades hídricas. Para el cálculo de lacantidad de lluvia los métodos a utilizarse podránser: estudios regionales, correlación múltiple omodelos precipitación- escorrentía.

Para la aplicación de correlaciones de caudalesespecíficos es necesario analizar lascaracterísticas generales de las cuencas dedrenaje que entran en la comparación. Por logeneral los ríos con cuencas de drenaje con formasde relieves, de suelos, de vegetación y deregímenes meteorológicos comparables tienen

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caudales específicos muy similares.

4.5.18 Cuando se confirme la inexistencia de registroshidrométricos en la cuenca seleccionada y existala imposibilidad de realizar este tipo demediciones, el diseñador deberá buscar todos losdatos disponibles (hidrométricos y pluviométricos)en las cuencas disponibles a fin de mejorar laevaluación de los registros hídricos de la fuenteseleccionada.En estos casos es necesario estimar los caudalesmínimos de estiaje por varios métodos, queincluyan correlaciones, estimaciones a partir decaudales específicos y generación de caudales apartir de lluvias que caen sobre la cuenca.

4.5.19 Cuando se necesite estimar caudales en cuencas dedrenaje de zonas áridas y semiáridas, se debeprestar especial atención a los procedimientosempleados para la generación de caudales,considerando la extrema variabilidad de losprocesos hidrológicos en dichas regiones.

4.5.20 En los casos en que la fuente de abastecimientoseleccionada sea intermitente, su utilización debeestar asociada a la formación de un embalse deregulación.

4.5.21 Los caudales de las fuentes de abastecimientodependen de la variación territorial de lasprecipitaciones y de otras condicionesfisiográficas determinantes del régimenhidrológico.

Considerando que el régimen hidrológico dependebásicamente de las precipitaciones, se debeestudiar el régimen pluviométrico de la cuenca dedrenaje, para a partir de estos datos determinarla escorrentía superficial de la fuente deabastecimiento.

4.5.22 Para el estudio de las características climáticasde la zona del proyecto se debe utilizar lainformación proporcionada por la red de estacionesmeteorológicas operadas por el Instituto Nacionalde Meteorología e Hidrología (INAMHI) y de otrosorganismos nacionales y regionales. La informacióndebe ser actualizada y certificada por el INAMHI.

4.5.23 Se debe determinar el caudal máximo, el volumen yla frecuencia de las crecientes, a fin de evaluarlos efectos destructivos de éstas y planificarmedidas de diseño adecuadas a esta eventualidad.

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4.5.24 Para los estudios de las obras hidráulicas deproyectos de abastecimientos de agua para consumohumano se procurará caracterizar las crecientespor la totalidad o parte de los siguientesparámetros:

- Caudal máximo instantáneo (o en su defecto elcaudal medio diario máximo);

- Duración de la creciente (y de suscaracterísticas: tiempo de concentración,tiempo básico, tiempo de retardo, etc. );

- Volumen total escurrido;- Hidrograma de la creciente dado por el limní-

grafo o trazado a partir de observacionescontinuas;

- Niveles alcanzados en el sitio deseado, paralo cual se tomarán perfiles transversales enescalas no distorsionadas.

4.5.25 El período de retorno y la probabilidad deocurrencia de las crecientes debe establecerseconsiderando la categoría de las obras, lascaracterísticas hidrológicas de la cuenca dedrenaje y los posibles daños provocados por laevacuación de la creciente aguas abajo de lasobras de infraestructura previstas.

4.5.26 En el estudio de crecientes hay que considerar quela altura de los niveles de agua y los caudalesvarían constantemente, en función de un númeroconsiderable de elementos variables en el espacio,en el tiempo y en toda la extensión de la cuenca.

Los parámetros que intervienen en el fenómeno yque deben ser analizados son los siguientes:

- La distribución e intensidad de las lluvias,- La distribución de las temperaturas y los

vientos;- El estado de follaje, de los pastos ycultivos;- El grado de humedecimiento, infiltración y

retención de los suelos;- La posición de las capas freáticas, de los

niveles de agua en los lagos y embalses;- La posición de las compuertas de las presas,

esclusas y de otras obras de defensa contralas inundaciones, ubicadas aguas arriba delsitio de captación previsto.

4.5.27 Se debe caracterizar el fenómeno de las crecientesaún en el caso de disponer de un limitado númerode datos, dando énfasis a la utilización de datosreferentes a la intensidad de las precipitaciones,

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duración, extensión y sucesión cercana deaguaceros.

En pequeñas cuencas de montaña, donde el tiempo deconcentración es corto se deben usar valores deintensidad de lluvias horarias o menores

En cuencas mayores y de ríos de llanura, donde eltiempo de concentración es más largo se debeconsiderar las lluvias máximas de 24 horas.

4.5.28 Si en la zona de estudio existen registros decaudales altos, estos deberán ser utilizados conel objeto de realizar los ajustes necesarios enlas fórmulas y procesos de generación decrecientes a partir de los datos de las lluvias.

4.5.29 La predeterminación de las crecientes deberáhacerse según la información que se disponga en lazona del estudio, ya sea utilizando métodossimplificados, estadísticos, hidrometeorológicos,y estudios regionales.

4.5.30 Al no existir un procedimiento universal paradeterminar las crecientes, se debe analizar elfenómeno por dos o más métodos a fin de confrontarlos resultados obtenidos, especialmente si existela posibilidad de incertidumbres y/o errores en laapreciación de ciertos datos o parámetrosesenciales.

4.5.31 Los estudios sedimentológicos deben estarencaminados a la obtención de datos relativos alos volúmenes totales anuales de sedimentos,ocurrencia, variación en el tiempo, gradación delas partículas, contenido de materia orgánica y deotros agentes químicos y biológicos contaminantes,así como también a la identificación de las zonaserosionables e inestables que constituyen lasprincipales fuentes de producción de sedimentos.

4.5.32 Los procesos de erosión y sedimentación estánasociados a fenómenos hidrológicos,meteorológicos, naturaleza geológica de losterrenos, cobertura vegetal, etc., razón por lacual dichos estudios deben ser abordados conjunta-mente con los estudios hidrológicos,meteorológicos y geomorfológicos.

4.5.33 La evaluación cualitativa de la sedimentación debebasarse en un programa detallado de recolección dedatos, análisis de los mismos y elección demétodos necesarios para establecer su futurocontrol.

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4.5.34 Para la evaluación cuantitativa de lasedimentación se debe recopilar toda lainformación que exista sobre la cuenca, queincluirá:

- Datos hidrológicos;- Datos sobre las características de la cuenca

de drenaje,

- Datos sobre transporte sólido y depósito desedimentos; y,

- Datos sobre las zonas ocupadas por terrenosusceptibles a la erosión.

Si se justifica, se deben recoger datos en lascuencas colindantes o en cuencas similares,especialmente aquellos relativos a erosión ysedimentación de embalses.

4.5.35 Una vez recopilada la información existente seprocederá a analizarla. En caso de ser necesario,se formulará y adelantará un programa de muestreotendiente a completar la información faltante quese considere esencial para realizar los diseños.

4.5.36 Es imprescindible realizar el reconocimiento de lacuenca de drenaje, por cuanto ésta es la etapa másimportante de un estudio sedimentológico.

Los reconocimientos deben ser hechos a pie, y sies posible complementados con un vuelo en avión oen helicóptero, si la magnitud del proyecto así loexige y existan las disponibilidades para hacerlo.

El reconocimiento de la cuenca, para proyectos queamerite de acuerdo con la categoría de las obras,deberá ser hecho por un equipo multidisciplinariointegrado por especialistas en hidrología,geología, sedimentología y morfología fluvial, afin de evaluar la erosión histórica y los procesosde sedimentación.

El equipo deberá interesarse particularmente en laactividad pasada y en las acciones del hombre quemodifican la situación actual en cuanto aproducción de sedimentos.

4.5.37 Considerando que existe una gran variación en lascaracterísticas de las cuencas de drenaje de lasdistintas zonas del país, y que varían también conlos numerosos factores que influyen en la erosión,transporte y depósito de los sedimentos de unazona a otra, la metodología de obtención y

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procesamiento de datos a ser analizados, debe serenfocada en forma particular para cada proyecto.

4.5.38 La metodología de los estudios de sedimentología aser desarrollada para cada proyecto dependerá dela importancia del mismo, de la existencia o no deobras de regulación, de la información disponibley debe ser formulada por el especialista encargadode esta parte de los estudios.

4.5.39 En las zonas donde se disponga de datossedimentológicos se debe establecer el aportetotal de sedimentos en el sitio de captación, enbase a los datos proporcionados por la (s)estación (es) hidrométrica(s) situada(s) en elcurso de agua seleccionado o en estacionesvecinas.

Los datos relativos a los sedimentos en suspensiónque deben obtenerse son los siguientes:

- Concentración media;- Distribución granulométrica de las

partículas, tanto de arrastre de fondo comoen suspensión;

- Peso específico de los materiales ensuspensión y de fondo;

- Caudal líquido;- Temperatura de la mezcla agua-sedimentos;- Contenido de materia orgánica;- Contenido de nutrientes y contaminantes,

tales como fósforo, nitrógeno, potasio, etc.;- Porcentaje de material de arrastre de fondo.

4.5.40 En los lugares donde no exista este tipo deinformación, se debe hacer aforos de gasto sólidoen suspensión, por lo menos durante un períodolluvioso, para posteriormente realizarcorrelaciones con estaciones de cuencas vecinas osimilares, que dispongan de registros más largos.

Cuando no se pueda realizar mediciones demateriales de arrastre de fondo, estos seestimarán a partir de procedimientos teóricosdisponibles en la literatura especializada.

4.5.41 Cuando se compruebe la inexistencia de datossedimentológicos y se confirme la imposibilidad derealizar mediciones en el sitio elegido para lacaptación de agua, se debe realizar al menos unestudio morfológico fluvial, y se debe tomarmuestras de sedimentos depositados en las playas yorillas del río.

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En este caso el diseñador debe buscar todos losdatos disponibles en las cuencas vecinas, así comotambién datos regionales a fin de mejorar laevaluación así realizada.

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5.1 Captaciones

5.1.1 Generalidades

5.1.1.1 Las obras hidráulicas de captación deben diseñarsepara garantizar:

- La derivación desde la fuente de las cantidadesde agua previstas y su entrega ininterrumpida alos usuarios;

- La protección del sistema de abastecimientocontra el ingreso a la conducción de sedimentosgruesos, cuerpos flotantes, basuras, plantasacuáticas, etc;

- El no ingreso de peces desde los reservorios yríos;

- Evitar que entre el agua a la conducción durantelos períodos de mantenimiento y en casos deaverías y daños en la misma.

5.1.1.2 Las obras de captación se clasifican:

- De acuerdo a la garantía de abastecimiento segúnlo indicado en la tabla V.1;

- Por su capacidad, en: muy pequeñas, paracaudales menores a 100 l/s; pequeñas, paracaudales menores de 1 000 l/s; medianas, paracaudales entre 1 000 y 3 000 l/s; y grandes paracaudales mayores a 3 000 l/s;

- Por su ubicación se clasifican en tomas porderivación directa, tomas con azudes dederivación, tomas desde embalses, etc.

5.1.1.3 La configuración, distribución y elección del tipo deestructuras de captación debe elegirse en concor-dancia con las condiciones naturales del lugar, tipode obras de conducción, condiciones de operación delsistema, regímenes hidrológicos de la cuenca de dre-naje y del río, morfología de las orillas, etc ( verTabla V.1); en base a la comparación técnico-económi-ca de alternativas.

Se debe garantizar que, cuando se entregue agua aconducciones a presión, no ingrese aire y, que laspérdidas de carga sean mínimas.

Por regla general, las obras de captación deben tenervarios vanos, considerando que uno o más de ellospueden salir de servicio para labores de limpieza ymantenimiento.

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5.1.1.4 La elección del tipo de captación debe hacerseconsiderando los niveles de agua en la fuente deabastecimiento y los niveles que se deben garantizaren la conducción, tomando en cuenta las condicionestopográficas, hidrológicas y geológicas del lugar.

Si los niveles de agua en el río lo permiten, sepuede hacer tomas por derivación directa, ubicadas enlas orillas.

En el caso de que los niveles de agua en el río seaninferiores a los que se requieren en la conducción,se debe considerar la construcción de azudes dederivación. Como alternativa, se puede estudiar lareubicación de la toma o integrar una estaciónelevadora.

Si la captación se hace desde embalses o lagos, sedebe prever estructuras de toma mediante torres conorificios de captación a diferentes niveles.

Los caudales máximos de diseño de obras de captacióndeben establecerse en concordancia con lo indicado entabla V.5 de estas normas.

Se debe considerar como niveles máximos de cálculolos siguientes:

- Para tomas por derivación directa, los nivelescorrespondientes a los caudales máximos dediseño, naturales o regulados en embalsessuperiores, que transiten por el sitio decaptación, tomando en cuenta el efecto de autoregulación del cauce;

- Para tomas con presas de derivación, el nivelmáximo en el paramento de aguas arriba,correspondiente al paso de la crecienteextraordinaria de comprobación.

5.1.1.5 Para evitar el ingreso de sedimentos de fondo a laconducción se debe procurar captar el agua desde losniveles superiores de la corriente, para lo cual sedebe considerar las siguientes medidas:

- Tomas con umbrales altos provistos de orificiosde limpieza;

- Muros y paredes sumergidas para el encauzamientode los sedimentos gruesos;

- Bolsillos o cámaras de captación;- Paredes de encauzamiento, muros de espigones;- Estructuras de regulación;- Otras medidas que permitan el control y la

inspección permanente de las obras de captación.

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En obras de captación ubicadas en pequeños riachuelosse debe garantizar que tengan un funcionamientonormal en períodos de estiaje y que tengan capacidadde retención de hojas, ramas, y cualquier otro mate-rial flotante.

5.1.1.6 Las obras de captación deben garantizar laclarificación del agua captada. Para esto esnecesario prever estructuras destinadas a atraparsedimentos gruesos y en suspensión, construyendodesripiadores y desarenadores.

5.1.1.7 La elección del tipo de obra de captación debe ha-cerse en función de los caudales requeridos, la ca-tegoría del abastecimiento, las exigencias sanitarioepidemiológicas, los otros usos del agua, laposibilidad de inspección permanente de las obras, ylas características hidrológicas, tomando en cuentalos niveles máximos y mínimos indicados en latabla V.10.

TABLA V.10 Niveles máximos y mínimos de agua

GARANTIA DE NIVELES DE AGUA EN LAFUENTE DE ABASTECIMIENTO, EN (%)

CATEGORÍAS PORGARANTIA DE

ABASTECIMIENTOMINIMOS MÁXIMOS

IIIIII

959590

123

5.1.1.8 El lugar de captación debe estar ubicado aguas arribade las descargas de aguas servidas y de centrospoblados, aguas arriba de los atracaderos deembarcaciones, fuera de la zona de navegación y enlugares donde se pueda garantizar una adecuadaprotección sanitaria.

No se recomienda ubicar las obras de captación deagua para consumo humano en el interior de ensenadasde puertos fluviales y zonas de movimiento deembarcaciones, en lugares con indicios deinestabilidad de taludes y del cauce, en las márgenessusceptibles a la acumulación de materiales dearrastre de fondo, en la cola de los embalses y enlos tramos superiores de los ríos remansados, asícomo tampoco en los lugares de acumulación de basuray cuerpos flotantes arrastrados por la corriente.

5.1.1.9 La elección del sitio de captación debe sustentarse

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en el pronóstico de:

- La calidad del agua en la fuente deabastecimiento;

- La estabilidad y reconformación de las orillas;- La estabilidad del cauce, desde el punto de

vista del transporte de sedimentos de arrastrede fondo;

- Los cambios de régimen hidrotermal de la fuente.

5.1.1.10 No se recomienda ubicar las obras de tomainmediatamente a la salida de las obras de descargade centrales hidroeléctricas, así como tampocoinmediatamente aguas abajo de la confluencia de algúntributario.

5.1.1.11 Las obras de captación se dividen en categorías segúnla garantía de abastecimiento, como se indica en latabla V.1 de estas normas.

5.1.1.12 Según el grado de dificultad dado por las condicionesnaturales del lugar: estabilidad de las orillas y delcauce, procesos hidrodinámicos, posibilidades deobstrucción de la toma, etc. y por la ubicación, elsitio de captación se considera:

- Fácil. Cuando las orillas y el cauce seanestables; el contenido de sedimentos ensuspensión no sobrepase, en promedio, los 0,5kg/m3; no existan algas ni elementos en el aguaque puedan producir incrustaciones; y, lacantidad de flotantes y basuras sea muy pequeña;

- De condiciones medias. Cuando el contenido desedimentos en suspensión en crecidas nosobrepase, en promedio, los 1,5 kg/m3; lasorillas y el cauce sean relativamente estables;el transporte de sedimentos a lo largo de lasorillas no ocasione deformaciones; el contenidode algas y otros elementos que producenincrustaciones y la cantidad de flotantes ybasuras no constituya un impedimento para elfuncionamiento de la captación;

- Difícil. Cuando el contenido de sedimentos ensuspensión no sobrepase, en promedio, los 5kg/m3; las orillas y el cauce sean inestables;el transporte de sedimentos a lo largo de lasorillas produzca deformaciones; el contenido dealgas y otros elementos que producenincrustaciones y la cantidad de flotantes ybasuras dificulte el funcionamiento de lacaptación;

- Muy difícil. Cuando el contenido de sedimentosen suspensión sea mayor, en promedio, a los 5kg/m3; el cauce sea totalmente inestable y

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existan procesos de reconformación einestabilidad comprobada de las orillas. Ensitios de esta categoría no se debe planificarobras de captación.

5.1.1.13 Se consideran obras de captación de categoría I, (encondiciones medias del lugar), todos los tipos detomas directas no sumergidas, ubicadas en las orillasde los ríos; a los orificios de captación que esténsiempre disponibles para su mantenimiento, y, dondela limpieza de las rejillas sea mecanizada; para locual, deben disponer de todos los aditamentosnecesarios para la protección de la toma y susestructuras.

5.1.1.14 Se consideran obras de captación de categoría II, (encondiciones medias del lugar), todos los tipos detomas directas sumergidas, ubicadas en reservorios,que estén alejadas de las orillas, y no seanaccesibles en condiciones de crecientes, tormentas,etc. Deben considerarse obras de categoría III, lastomas flotantes o móviles de todos los tipos.

En los casos en que el transporte de sedimentos seaintenso, la categoría de las obras de captación porderivación directa debe bajarse en una unidad.

5.1.1.15 Para garantizar la seguridad del abastecimiento, lasobras de captación de categorías I y II deben tenervarios vanos de captación. El número de vanosindependientes debe ser mayor que dos.

5.1.1.16 Para garantizar el abastecimiento del agua encondiciones difíciles de captación se debe utilizarcombinaciones de diferentes tipos de obras de toma,capaces de controlar el ingreso de sedimentos gruesosy de otros materiales que dificulten la captación delagua.

5.1.2 Captación aguas superficiales

5.1.2.1 Obras de captación por derivación directa

a) Las obras de captación por derivación directa(sin presa), deben considerarse en los casos enque los niveles de agua en el río gobiernen alos niveles de agua en la conducción, y cuandolas condiciones topográficas, hidrológicas ygeológico-geotécnicas sean satisfactorias.

Para la captación de pequeños caudales se puedeutilizar tuberías de succión y bombas.

b) Las obras de captación por derivación directa

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deben ubicarse en los tramos rectos o en el ladoexterno de las curvas de los ríos. En caso deno poder cumplirse con esta exigencia se debeinvestigar la existencia de procesos desedimentación en el lugar elegido para lacaptación, y sustentar su elección coninvestigaciones de laboratorio.

c) El nivel mínimo de agua a ser considerado en elproyecto de captación por derivación directa,debe estar situado por lo menos a 1 m debajo delnivel mínimo observado en el río en el sitio decaptación, en concordancia con el numeral 5.1.3segundo párrafo.

Si en el sitio de captación existen registroslimnimétricos de por lo menos 25 años, estevalor puede ser reducido a 0,5 m.

d) Las captaciones por derivación directa en ríosde llanura deben estar ubicadas en tramosestables y exentos de la acumulación deflotantes.

Cuando las condiciones de captación no seanadecuadas, se debe tomar medidas para garantizarel tránsito de los materiales flotantes y laestabilidad del cauce y sus orillas.

e) Cuando la captación por derivación directa seencuentre en un río que transporte basuraflotante, raíces, troncos, etc., se debe preverun sistema de protección con boyas, y larespectiva estructura de control a la entrada dela captación.

f) Cuando en la orilla elegida no exista lasuficiente profundidad para la captación delagua, y las variaciones de nivel sean grandes(mayores de 3 m), las tomas para pequeñoscaudales deben considerar los siguienteselementos:

- Una estructura de control sumergible a laentrada;

- Una línea de alimentación con tubería o consifón;

- Un pozo de captación en la orilla, equipadocon una malla;

- Una estación de bombeo; y,- Una cámara para la instalación de los

equipos.

Para la captación por derivación directa, se

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debe evitar orillas muy altas por cuanto estoencarecería la construcción del tramo inicialdel canal o será necesario prever un túnel en sulugar. En todo caso se realizará el análisis dealternativas técnico -económicas.

Cuando la altura de succión de la bomba seapequeña y el caudal de captación también, estápermitido acoplar en una sola estructura lacaptación y la estación de bombeo.

Cuando la amplitud de la variación de losniveles en la fuente sea mayor que 3 m y si lacaptación está equipada con bombas de ejevertical, es recomendable acoplar el pozo decaptación con la estación de bombeo.

g) En captaciones por derivación directa decategoría I para caudales grandes deabastecimiento, se debe considerar tomasdirectas con cámaras de captación protegidas pordiques y estructuras de control a la entrada,cuando;

- No exista la profundidad suficiente en elcauce;

- El agua contenga materiales que produzcanincrustaciones y abundante cantidad desedimentos;

- Se necesite aumentar el porcentaje decaptación.

h) Las dimensiones y formas de las cámaras decaptación deben establecerse en base a losresultados de investigaciones de laboratorio.

i) Cuando se utilicen ríos con poca profundidad,como fuentes de abastecimiento de agua, se debeadoptar las siguientes soluciones:

- Captaciones combinadas o especiales quegaranticen la derivación del agua;

- Estructuras de regulación del flujo o delcauce del río, que garanticen elmejoramiento de las condiciones decaptación y la elevación del nivel delagua, la concentración de los caudalesmínimos necesarios en el sitio de toma, yel mejoramiento del tránsito de lossedimentos gruesos;

- Presas de derivación.

j) Las dimensiones de los principales elementos dela captación (orificios, rejillas, ductos y

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canales de limpieza, etc.) así como también elnivel de los sedimentos se debe determinarmediante cálculos hidráulicos para el caudal dediseño, en condiciones de nivel mínimo en lafuente de abastecimiento, según lo indicado enla tabla V.10 y considerando que uno de losvanos de captación, estará fuera de servicio,por mantenimiento.

k) Las dimensiones de los orificios de captación sedeben calcular considerando las velocidades deaproximación a las rejillas. Para condicionesmedias y difíciles de captación, se debe asumirvelocidades de aproximación iguales a:

- Para tomas por derivación directa nosumergidas 0,6 m/s a 0,2 m/s.

- Para tomas de derivación directa sumergidas0,3 m/s y 0,1 m/s.

Para tomas en condiciones fáciles de captación,se debe asumir velocidades de aproximación entre0,6 m/s a 0,8 m/s.

l) Para condiciones normales de funcionamiento dela captación, los cálculos hidráulicos se debenrealizar desde aguas abajo hacia aguas arriba afin de fijar la cota mínima de derivación.

Antes de realizar los cálculos es necesariodefinir el número y tipo de elementoshidráulicos que conforman el conjunto de obrasde la captación.

Por lo general en las captaciones por derivacióndirecta los elementos que las constituyen sonlos siguientes:

- Canal de conducción;- Transición entre el canal y la estructura

de control a la entrada;- Estructura de control equipada con

compuertas;- Transición entre la estructura de control y

la toma;- Umbral de entrada y orificio de toma;- Rejilla para control de basuras y

flotantes.

m) El cálculo de cada una de las pérdidas de cargaen cada elemento de la derivación, deberealizarse considerando velocidades medias,antes y después de cada sección, pérdidas enranuras, orificios y rejillas.

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Para el cálculo de las pérdidas de carga en lasrejillas, se debe considerar los coeficientes depérdida de carga por forma de los barrotes y lainclinación de la rejilla.

Los coeficientes de fricción o de pérdidaslocalizadas deben ser asumidos de literaturaespecializada o en base a investigaciones enlaboratorio, esto último, cuando se justifiquerealizar un modelo reducido.

n) La estructura de control debe prever unapantalla, sobre la cual se debe apoyar la rejagruesa y ranuras para la instalación de ataguíasque permitan el mantenimiento de la reja.

Hacia aguas abajo debe ubicarse la compuerta decontrol y regulación de los caudales de ingresoa la conducción, y, si es del caso, lainstalación de otra compuerta de emergencia.

o) Las dimensiones y la superficie de los orificiosde captación se debe calcular, considerando quetodos los vanos de captación están enfuncionamiento, con excepción de los vanos deemergencia.

Se recomienda utilizar la siguiente fórmula:

En donde:

A = área total de la rejilla (área bruta), enm²;

v = velocidad de aproximación al orificio decaptación, referida a las dimensiones delorificio, en m/s;

Q = caudal de diseño de un vano, en m3/s;K = coeficiente que considera el estrechamiento

del orificio por la rejilla o la mallautilizada;

n = número de vanos.

n K (Q/v) 1,25 = A

rejillas para ,c)/a+(a = K

mallas para ,)b)/a+((a = K 2

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En donde:

a = distancia entre barroteS (luz) en cm;c = espesor de los barrotes en cm.;b = coeficiente que considera la

obstrucción del orificio (1,25 a 1,5)

5.1.2.2 Tomas por Bombeo

a) Se utilizarán tomas por bombeo en los siguientescasos:

- Cuando en el río no exista suficiente cargahidráulica para servir a gravedad a laconducción;

- Cuando la amplitud de las oscilaciones delos niveles del agua, en el transcurso delaño, sea mayor a 3 m a 4 m;

- Cuando la cantidad de sedimentos dearrastre de fondo sea mínima;

- Cuando la cantidad de agua captada sea muypequeña; es decir, para el abastecimientode poblaciones con menos de 5 000habitantes.

b) Por lo general las tomas por bombeo deben tenerla siguiente configuración:

- Pozo de captación de hormigón armado;- Muro frontal, en contacto directo con la

fuente, provisto de orificios de captacióna distintos niveles, equipados con rejasgruesas;

- Muro de seccionamiento, provisto deorificios cubiertos con mallas o rejasfinas;

- Pozo de succión, en cuyo interior seinstala la tubería de succión de la bomba;

- Bomba de elevación, ubicada sobre el nivelmáximo previsto.

Se debe prever al menos dos unidades debombeo para poder garantizar labores demantenimiento y la entrega ininterrumpidade agua a los usuarios.

c) Para obras de captación de primera categoría sedebe considerar la posibilidad de laconstrucción de cámaras de bombeo con diques deprotección, cuando:

- Se requiera captar importantes cantidadesde agua y no exista el nivel necesario enel río;

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- En el río exista un intenso transporte desedimentos y de materiales incrustantes;

- Se necesite incrementar el porcentaje decaptación de agua.

d) La selección del tipo, forma y configuración delas cámaras de captación debe basarse en lacomparación técnico-económica de alternativas yen resultados de investigaciones en modelosreducidos, si el caso lo amerita.

e) El dimensionamiento de los orificios decaptación debe hacerse para el caudal de diseño,considerando que uno de los vanos se encuentraen mantenimiento. Las velocidades de flujo entrelas barras de la reja gruesa se recomiendaasumir entre 0,4 m/s y 1 m/s, y el espaciamientoentre barrotes, entre 40 mm y 50 mm. El límiteinferior de la velocidad se recomienda paracondiciones difíciles de captación, igual a lasespecificadas en el numeral 5.2.11 de estasnormas.

f) Cuando las variaciones de nivel del agua en latoma sean muy grandes, se debe prever orificiosde captación a dos o tres niveles, a fin decaptar el agua de los niveles más altos y conmenos cantidad de sedimentos en suspensión.

g) En los orificios ubicados en la pared deseccionamiento se debe instalar una malla dealambre de 1 mm a 1,5 mm de diámetro y conceldas de (2 x 2) a (5 x 5) mm.

5.1.2.3 Captaciones desde embalses

a) Las obras de captación desde embalses, debenubicarse considerando las variaciones del niveldel agua, la cota esperada de acumulación desedimentos durante la vida útil del proyecto, lacalidad del agua esperada a diferentesprofundidades, la intensidad de la aeración,distribución de corrientes de densidad, así comoel contenido y cantidad de biomasa en las aguassuperficiales, incluyendo las algas.

b) Las obras de captación desde embalses debenubicarse:

- A profundidades iguales o mayores a tresveces la altura de las olas medidas desdeel nivel máximo;

- En los sitios protegidos del oleaje;- Fuera de los límites de aproximación de las

corrientes de las orillas y de las

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corrientes de densidad;- En las orillas, o adosadas a las presas

principales, considerando la estabilidad delos taludes naturales y la posibilidad debloqueo de la entrada por desprendimientode sedimentos acumulados en las orillas ydelante del frente de captación.

c) Por lo general las tomas desde embalses debentener la siguiente configuración:

- Torre de captación de hormigón armado,provista de orificios de toma a distintosniveles; orificios que serán equipados conrejas gruesas;

- Compuertas de operación y mantenimiento detipo plano deslizante;

- Guías para la instalación de tablones.

Las obras de captación desde embalses deben seraccesibles desde el coronamiento de la presa, ode una de sus orillas.

d) Cuando las variaciones de nivel del agua en elembalse sean muy grandes se debe preverorificios de captación a varios niveles, a finde captar el agua de los más altos y con menoscantidad de biomasa.

e) La selección del tipo, forma y configuración dela torre de captación debe basarse en lacomparación técnico-económica de alternativas, yen resultados de investigaciones en modelos delaboratorio, caso de ser necesario.

f) Para garantizar la limpieza en el frente de captación se recomienda ubicar los desagües de fondo bajo la toma y en el mismo eje.

g) El dimensionamiento de los orificios decaptación debe hacerse para el caudal de diseño,considerando que uno de los vanos se encuentraen mantenimiento. Las velocidades de flujoentre las barras de la reja gruesa se recomiendaasumir entre 0,2 m/s y 0,4 m/s y el espaciamien-to entre barrotes, entre 40 cm y 50 cm.

5.1.2.4 Captaciones con azudes de derivación

a) Las tomas con azudes de derivación se debenemplear en aquellos lugares en donde esnecesario garantizar, durante períodos deestiaje, un nivel de captación más alto que elnatural en el río. Estas obras de toma contem-

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119

plan, a más de los azudes de derivación,estructuras de regulación a la entrada, desri-piadores y desarenadores.

b) La elección del sitio para la captación del aguacon azudes de derivación, debe basarse enestudios relacionados con las características detransporte de sedimentos del río y darsepreferencia a tramos con rápidos constituidospor lechos rocosos o que presenten grandesbloques en su cauce.

c) Cuando las presas de derivación sean de pequeñaaltura las captaciones deben diseñarse a láminalibre.

d) En las captaciones con azudes de derivación, concontrol de entrada, se debe diseñar estructurasprovistas de compuertas de emergencia.

En las captaciones por derivación directa a loscanales, que se encuentren íntegramente enexcavación y en captaciones profundas dederivaciones a presión, que tienen en el extremode la cámara las compuertas, se debe dejar guíaspara compuertas de emergencia.

En las captaciones sin control de entrada,incluyendo captaciones profundas que se acoplena condiciones a gravedad, se debe considerar lainstalación de compuertas principales provistasde los respectivos mecanismos de izaje,directamente sobre el umbral de toma, capaces derealizar la regulación ininterrumpida de lacaptación.

e) Las tomas con azudes de derivación, en funciónde la forma de control de los sedimentos defondo, se dividen en los siguientes grupos:

- Tomas laterales, con elementos deevacuación y limpieza de sedimentos en lasorillas o en el cuerpo del azud dederivación;

- Tomas laterales con galerías de limpieza enel cuerpo de la presa o en las orillas;

- Tomas frontales con orificios de captaciónen el cuerpo de la presa;

- Tomas con orificios de captación ubicadosen el cuerpo del azud, protegidos conrejillas de fondo.

La elección del tipo de toma debe sustentarse encriterios técnicos, descritos en los numerales

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120

siguientes y en la comparación técnico-económicade alternativas.

5.1.2.5 Tomas laterales

a) Las tomas laterales deben garantizar lacaptación del caudal de diseño, con undeterminado ángulo de inclinación con respecto ala dirección principal del flujo, con objeto deexcluir, en lo máximo posible, el ingreso desedimentos.

Los azudes de derivación para tomas lateralesdeben ubicarse frontalmente al flujo del río y ala captación en las orillas.

Las tomas laterales pueden ser de un solo lado ode dos lados y deberán utilizarse,preferentemente, en tramos rectos de ríos dellanura y de pie de montaña.

b) Se recomienda utilizar tomas laterales cuandolos caudales de captación no son muy grandes ycuando la cantidad de sedimentos de fondo esmoderada. El lavado de los sedimentos que seacumulen delante del umbral de toma deberealizarse periódicamente levantando lascompuertas ubicadas en la presa, delante delorificio de captación.

Cuando el transporte de sedimentos de fondo seaintenso, se recomienda construir una pareddivisoria delante de la toma, que forme unaespecie de corredor y facilite la evacuación delos sedimentos.

c) Las tomas laterales hacia un solo lado debenubicarse en tramos cóncavos de los ríos o entramos rectos, en este último caso, cuando secreen condiciones adecuadas para la formación decorrientes transversales. Las tomas lateraleshacia dos lados deben ubicarse únicamente entramos rectos.

d) El caudal de captación de las tomas laterales nodebe ser mayor al 50% del caudal del río, ycuando se capte una cantidad mayor, se debeprever la limpieza periódica de los sedimentosacumulados atrás del azud de derivación.

e) Por lo general las tomas laterales con azudes dederivación deben tener la siguienteconfiguración:

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- Azud o presa de derivación;- Umbral de entrada, sobreelevada en 1 m ó 2

m sobre el fondo del cauce;- Pilas y muros que forman orificios

cubiertos con compuertas que regulen laentrada del agua a la conducción;

- Pantalla ubicada sobre el umbral de toma yque descienda hasta una profundidad de 0,7m a 1 m, para la protección contra cuerposflotantes (árboles, ramas, animalesmuertos, etc.);

- Reja gruesa de protección a la entrada,para limitar el ingreso de arrastres defondo, de mayores dimensiones;

- Dispositivos de limpieza, destinados a laeliminación de los sedimentos que sedepositan a la entrada de la toma,constituidos por muros, galerías, orificiosy compuertas que los atrapen y los evacuenhacia aguas abajo;

- Desripiadores que retengan a los materialesde arrastre de fondo que logran pasar lareja gruesa, y que los evacuen hacia aguasabajo;

- Desarenadores para retener los sedimentosen suspensión.

f) Para mejorar el régimen de transporte desedimentos de fondo se deben considerar medidascomo las siguientes:

- Instalación de galerías interceptoras desedimentos en el umbral de captación;

- Formación de un canal de limpieza demateriales gruesos delante de los orificiosde toma;

- Utilización de cornisas en el umbral decaptación;

- Construcción de muros de encauzamientosumergidos, etc.

g) La cota de los vanos de limpieza se determinaráconsiderando que aguas abajo deben crearsecondiciones de gran capacidad de transporte paraevitar la acumulación de sedimentos al pie delazud.

Los vanos de limpieza deben ubicarse junto a losorificios de captación.

h) Los muros de encauzamiento deben ubicarseparalelos al umbral de captación, el cualformará con la presa derivadora, un ángulo deentre 90° y 130°. En ríos con gran cantidad de

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cuerpos flotantes, se recomienda ubicar la tomade 90° con relación al azud y disponer en losvanos de limpieza de compuertas abatibles tipoclapeta, para facilitar la evacuación deflotantes que se adhieren a la reja gruesa.

i) Cuando se planifiquen galerías interceptoras desedimentos, éstas deben ubicarse aguas arriba yaguas abajo de los orificios de captación. Serecomienda que la entrada de las galerías tenganun ángulo de entre 60 y 90° con relación a laorientación de los orificios de toma. Seevitará nuevos giros en planta y se mantendráconstante la sección de la galería en toda sumagnitud. Sus dimensiones deben permitir lainspección y el mantenimiento.

El caudal total de diseño de las galerías debeser, al menos, igual al caudal de diseño de lacaptación. La velocidad de flujo debegarantizar el transporte de los materiales dearrastre de fondo, incluyendo las fracciones másgruesas. El fondo a la entrada de las galeríasdebe coincidir con la cota superior de la losadel delantal.

j) Cuando se construyan canales de limpieza delantede la captación, los muros de encauzamientodeben prolongarse hacia aguas arriba de losorificios de toma.

5.1.2.6 Tomas laterales con flujo transversal

a) Este tipo de tomas utilizan el efecto de lascorrientes transversales y permiten captar aguasmás limpias y al mismo tiempo dejan pasar lossedimentos de fondo aguas abajo. Se ubicarán enlas orillas cóncavas, con la toma frontal alflujo. Este tipo de toma debe utilizarse entramos de río de pie de montaña y en ríos dellanura con orillas estables.

b) En la configuración de este tipo de toma se debeprever vanos de limpieza adosados a la toma ycon la cota de la cimentación en un punto másbajo. En este tipo de tomas, se recomiendautilizar umbrales de captación con cornisashacia aguas arriba.

c) En ríos con crecientes súbitas, el azud dederivación debe ser curvilíneo y desarrolladohacia aguas arriba, el radio de curvatura delazud debe estar comprendido entre 0,8 y 1,15veces el ancho del cauce.

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5.1.2.7 Tomas frontales en tramos rectos

a) Este tipo de toma se recomienda para tramos depie de montaña y de llanura y cuando el caudalse divide en partes iguales hacia las dosorillas.

Es condición indispensable para la planificaciónde este tipo de obras de toma, garantizar laestabilidad longitudinal del tramo elegido delrío.

b) El caudal de captación de las tomas frontales nodebe ser mayor al 70% u 80% del caudal del río. No se recomienda su empleo en ríos con grantransporte de cuerpos flotantes y raíces.

c) Por lo general las tomas frontales deben tenerla siguiente configuración:

- Azud móvil en el centro del cauce;- Desripiador frontal en el cauce del río,

provisto de compuertas radiales que seaccionan periódicamente;

- Umbrales de captación, frontales al flujo,en dos niveles, sobreelevados en 1,5 m a 2m sobre el fondo del cauce;

- Pilas y muros que se prolongan hacia aguasarriba formando canaletas cubiertas concompuertas que regulan la entrada del aguaa la conducción;

- Pantalla ubicada sobre el umbral de toma yque desciende hasta una profundidad de 0,7m a 1 m, para la protección contra cuerposflotantes (árboles, ramas, animalesmuertos, etc.);

- Galerías de limpieza ubicadas en el nivelinferior de la captación, con rejas gruesasde protección a la entrada, para limitar elingreso de cuerpos flotantes;

- Desarenadores para detener los sedimentosen suspensión, aguas abajo de la captación.

5.1.2.8 Tomas con rejillas de fondo

a) Este tipo de toma se recomienda utilizarespecialmente en ríos de montaña y de pie demontaña, caracterizados por un alto transportede sedimentos de fondo y crecientes súbitas decorta duración.

b) El caudal de captación de las tomas con rejillade fondo varía entre el 40% y el 70% del caudal

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del río. No se recomienda su empleo en ríos dellanura que acarrean muchos cuerpos flotantes yraíces.

c) En los tramos de ríos de montaña, donde se vayaa construir este tipo de tomas se debe:

- Evitar el estrechamiento del cauce;- Garantizar la estabilidad del encauzamiento

del agua a la toma;- Impedir el ingreso de sedimentos gruesos

(gravas y guijarros);- Proveer de un cuenco disipador aguas arriba

de la toma con el objeto de mejorar elencauzamiento del agua y evitar que elflujo salte por sobre el umbral encondiciones de crecientes súbitas. Por logeneral en ríos de montaña hay que elegirel sitio de captación al pie de una cascadanatural o crear artificialmente condicionesparecidas a éstas.

d) Las tomas con rejillas de fondo, en ríos demontaña y de pie de montaña, deben diseñarsepara garantizar el tránsito de los sedimentosgruesos por sobre los orificios de toma, para locual se debe prever:

- Umbrales de baja altura, ubicadostransversalmente al flujo, que alteren lomenos posible las condiciones hidráulicasnaturales del cauce;

- Rejas inclinadas robustas que impidan elingreso de sedimentos gruesos a lacaptación;

- Desripiadores para la retención de lossedimentos gruesos que pasen la rejilla defondo; y, obligatoriamente desarenadores.

e) Por lo general las tomas con rejilla de fondotienen la siguiente configuración:

- Azud de derivación de baja altura, provistode una zanja de captación cubierta por larejilla de fondo;

- Canal desripiador lateral, conectado a lazanja de captación, generalmente de formacurvilínea en planta, provisto devertedero lateral de excedencias;

- Umbral de toma ubicado tangencialmente alcanal desripiador y al menos 1 m más altoque la solera de éste;

- Compuertas de control al final del

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125

desripiador y a la entrada de la toma;- Desarenadores para retener los sedimentos

en suspensión, aguas abajo de la captación.

f) En torrentes de montaña, caracterizados porfrecuentes flujos de lodo y piedras, se debeubicar la rejilla a lo ancho de todo el cauce yevitar la construcción de obras civilesexpuestas. Para captaciones de caudalespequeños los desripiadores y desarenadorespodrán ser subterráneos.

g) El cálculo hidráulico de las tomas con rejillade fondo consistirá en determinar lasdimensiones del tramo cubierto con la rejilla yde la zanja o galería de captación. El caudalcon que debe diseñarse la rejilla debe ser, almenos, 1,25 a 1,5 veces el caudal de diseño dela conducción.

h) Las dimensiones en planta de la rejilla sedeterminan por la siguiente fórmula:

En donde:

Qc = Caudal de diseño de la conducción, incluido el caudal necesario para el lavado del desarenador, si éste es previsto, en m3/s;p = a/(a+c) coeficiente de luz de la

rejilla.a = separación entre barrotes, en m;c = espesor de los barrotes, en m;m = coeficiente de gasto,

depende de la inclinación de la rejilla;

para i = 0,1: m = 0,6 a 0,65; para i = 0,2 m = 0,56 a 0,6;

krej = coeficiente de obstrucción de la rejilla, se asume igual a 0,8 en cálculos preliminares;

lrej y brej = largo y ancho de la rejilla, en m;

hmed = calado medio del agua sobre la

gh2.b.l.kp.m. = Q medrejrejrejc

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126

rejilla, en m.

Para el cálculo del calado medio se recomiendautilizar la siguiente fórmula:

q1 = caudal unitario delante de la rejilla,igual a Qrej/lrej

Al final de la rejilla, luego que se ha captadoel caudal de diseño, se establece el segundocalado crítico, el que se calcula por lafórmula:

q2 = caudal unitario a la salida de la rejilla, igual a:

La longitud de la rejilla se calcula por lafórmula:

qrej = caudal unitario que pasa por larejilla.

Para el cálculo de la toma, en condiciones decreciente máxima, se considerará que la galeríade captación funciona a presión.

En todo caso se debe diseñar estructuras decontrol, tales como diafragmas y vertederoslaterales ubicados en el labio exterior deldesripiador, que controlen la entrada decaudales excedentes a la conducción.

5.1.2.9 Desarenadores

a) Los desarenadores se deben diseñar para evitarel azolvamiento de los sistemas de conducción ypreservar los equipos hidromecánicos de la

)/2h + h0,81( = h 2cr1crmed

1q . 0,467 = crh 2/31

2q 0,467 = h 2/32cr

l)/Q - Q( = q2 rejcrej

q/Q = l rejcrej

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127

acción abrasiva de los sedimentos gruesoscontenidos en el agua.

b) En condiciones normales de operación losdesarenadores deben garantizar:

- La clarificación del agua mediante laretención y sedimentación de las partículasmayores a un determinado tamaño;

- El abastecimiento ininterrumpido del agua alas conducciones, según las necesidades delos usuarios;

- La evacuación sistemática de los sedimentosdepositados en las cámaras, con el mínimoconsumo de agua.

c) Los desarenadores no serán necesarios cuando lacaptación se haga desde un embalse que dispongade condiciones adecuadas para la retención delos sólidos en suspensión, transportados por elcurso de agua afluente al embalse.

d) Cuando se prevé conducciones en canales, losdesarenadores deben garantizar la retención delos sedimentos mayores que un determinadotamaño, y que las fracciones no retenidas nosobrepasen la capacidad de transporte del canal,en concordancia con lo establecido en el numeral5.6.2.

e) Para el diseño del desarenador se debe contarcon la siguiente información:

- Datos de la cantidad y composicióngranulométrica de los sedimentos de fondo yen suspensión, para diferentes períodos delaño y para diferentes caudales en el río;

- Datos relativos a las característicashidrológicas necesarias para la definiciónde los caudales de captación y lavado;

- Los esquemas de entrega del agua desde eldesarenador.

f) En el diseño de los desarenadores se debeconsiderar los siguientes elementos:

- Umbral de entrada;- Una o varias cámaras, en las cuales se

produce la decantación de los sedimentos;- Muros que dividan al desarenador en cámaras

separadas;- Paredes de distribución, para uniformizar

las velocidades de flujo del agua en todala sección de la cámara;

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128

- Umbral de salida al canal colector;

- En desarenadores de cámaras múltiples,canal de distribución que sirve para larepartición del agua a las cámaras;

- Canal colector que une al umbral de salidacon la conducción;

- Galerías de limpieza (en cámaras de lavadoperiódico) que evacúan los sedimentosdepositados en las cámaras;

- Colector de lavado que recibe lossedimentos de la galería de limpieza;

- Canal by-pass. Se recomienda suutilización en desarenadores de una cámara.

g) Se debe prestar especial atención a laaproximación del flujo hacia el desarenador. Por tanto, en lo posible, se debe construir untramo recto de canal de aproximación antes deentrar al desarenador.

Cuando la aproximación sea perpendicular al ejedel desarenador, se debe prever un canalrepartidor con el fondo en contrapendiente,muros de encauzamiento y tranquilizadores delflujo.

Cuando el desarenador esté directamente acopladoa la toma, se debe construir en el cauce delrío, obras de encauzamiento y orientadores decorriente, cuya ubicación y formas sedeterminarán en el laboratorio, mediante laconstrucción de modelos físicos, en caso queamerite.

h) La elección del sitio para el desarenador debehacerse en base a la comparación técnico-económica de alternativas, las mismas que debentomar en cuenta las siguientes condiciones:

- Topográficas y geológicas del lugar;- Facilidades constructivas;- La aproximación del agua al desarenador, la

misma que debe garantizar un proceso normalde decantación de los sedimentos y al mismotiempo facilitar su evacuación (ver 5.6.7).

i) La elección del lugar para el desarenador sedebe hacer en base a las siguientesconsideraciones:

i1) La ubicación más idónea de losdesarenadores está en las cercanías de laobra de toma, pero no adosada a ella;

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129

i2) Los desarenadores adosados a las obras detoma pueden dar ventajas de ordeneconómico, pero presentan problemas defuncionamiento relacionados con:

- El ingreso al desarenador de agua enexceso, durante las crecidas. Esteincremento de caudales se debe a quelas oscilaciones de los niveles deagua en la toma se transmitendirectamente al desarenador;

- La distribución no uniforme de loscaudales en las cámaras, comoconsecuencia de la variación de lascondiciones de aproximación a losorificios de toma; y,

- La formación de zonas de disminuciónde velocidades y áreas hidráulicamentemuertas.

Se debe dar preferencia a los desarenadoresadosados cuando se tiene que derivar elagua directamente desde la toma por mediode túneles o tuberías, siempre y cuando alo largo de la conducción no existan tramosadecuados para la construcción de canales acielo abierto.

Cuando los caudales derivados seanpequeños, se podrá diseñar desarenadores encaverna:

i3) La ubicación de desarenadores en tramosintermedios de la conducción, se deberealizar cuando, por condicionestopográficas, no sea posible ubicarlos enlas cercanías de la toma, o cuando eldesnivel en la toma resulte insuficientepara crear condiciones de velocidades quepermitan el lavado de los sedimentos.

El tramo de canal que une la toma con eldesarenador, debe ser calculado y diseñadopara garantizar la suficiente capacidad detransporte de sedimentos.

j) La elección del tipo de desarenador debe hacerseen base a la comparación técnico-económica dealternativas, considerando aspectos relacionadoscon la construcción y operación del desarenador,y observando las siguientes exigencias:

- Si existe suficiente gradiente hidráulico

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130

en el ducto de lavado, y abundante agua enel río, se debe utilizar desarenadores sólode lavado hidráulico;

- Si no existe el suficiente gradientehidráulico como para realizar dicho lavadode las cámaras, se debe emplear el desalojocombinado de los sedimentos medianteprocesos hidráulicos y mecánicos;

- En general, se deben utilizar desarenadoresde cámaras múltiples de lavado periódico,con la excepción de los casos en que senecesite decantar partículas finas desedimentos menores a 0,1 mm a 0,25 mm;

- Los desarenadores de una cámara de lavadocontinuo se deben utilizar cuando se tienesedimentos gruesos que se depositanrápidamente y cuando se disponga para ellavado de un caudal considerable;

- Los desarenadores con limpieza mecánica desedimentos, o que trabajan en formacombinada con la limpieza hidráulica, seutilizan en aquellos casos cuando no haysuficiente cantidad de agua para un lavadodirecto y cuando el contenido de sedimentosen el agua es alto. Se emplean también,cuando es necesario evacuar fracciones muyfinas de sedimentos.

En la comparación técnico-económica dealternativas se debe considerar laspérdidas de agua para lavado, si éstasocasionan disminuciones en la entrega decaudales a los usuarios.

k) Las dimensiones económicas de los desarenadoresse definirán, asimismo, en base a estudiostécnico económicos de varias alternativas,considerando lo siguiente:

- La profundidad útil del desarenador no debeser menor que 3 m a 4 m; una profundidadmenor no es recomendable y puede reflejarseen un diseño antieconómico;

- De las alternativas con indicadorestécnico-económicos semejantes, se debeescoger aquella que tenga velocidadesmedias de flujo mayores, por cuanto elvolumen muerto es utilizado fundamental-mente para la retención de las fraccionesmás gruesas, con lo que se consigue mejorarlas condiciones de lavado de las cámaras.

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131

5.1.2.10 Desarenadores de cámaras múltiples

a) El número de cámaras debe establecerseconsiderando las condiciones de lavado deldesarenador y el caudal disponible para estaoperación. Este último, se asume no menor del35% al 40% del caudal de diseño del sistema y nomayor del 100% del caudal de diseño de unacámara.

El número de cámaras, como mínimo, debe serigual a dos.

b) El uso de una sola cámara de lavado periódico sepermitirá cuando en la conducción se disponga deun volumen suficiente de auto regulación, y lainterrupción momentánea del servicio no produzcareducciones en el caudal de funcionamiento de laplanta de tratamiento.

Las cámaras deben tener forma rectangular enplanta. No se permite la construcción dedesarenadores cuyo eje longitudinal seacurvilíneo.

c) Las cámaras deben unirse a los umbrales deentrada mediante transiciones que permitan unadistribución gradual y un flujo uniformementevariado.

La unión del fondo de la cámara con el umbral deentrada se realizará mediante un plano inclinadocon el talud ubicado dentro de los límites de latransición.

Cuando la entrega a las cámaras es frontal, estoes, cuando el eje del canal de aducción coincidecon el desarenador, la precámara debe ampliarseen planta, desde la sección correspondiente alancho del canal, hasta una más ancha y profunda,correspondiente a la del desarenador.

Cuando la entrega del agua sea lateral, seadmite disminuir la longitud de la pre cámara eincrementar la capacidad de transporte delflujo. En estas pre cámaras de expansiónlineal, los sedimentos depositados deben serevacuados fundamentalmente por medioshidráulicos.

d) Los elementos de limpieza de las cámaras, secalcularán para condiciones de no sumersión,respecto al calado de aguas abajo, encondiciones de flujo en el río en períodos de

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132

crecientes.

Cuando se tenga cámaras anchas, en su interiorse debe prever muros de seccionamiento hasta unaaltura ligeramente superior al nivel muerto deldesarenador.

El fondo de las cámaras debe diseñarseconsiderando los desniveles disponibles y teneral menos, una pendiente de 2% a 5%.

e) Para garantizar una distribución uniforme develocidades de flujo en toda la profundidad deldesarenador, se recomienda instalar dentro delas transiciones, rejillas transversalesconstituidas por barras metálicas o de hormigónarmado.

El área y el espaciamiento útil entre lasrejillas será tal que las velocidades netas deflujo a través de las mismas no exceda de 0,3m/s a 0,5 m/s.

f) Cuando el canal de aproximación al desarenadoresté en curva, se recomienda instalar al finalde éste placas de madera de 5 cm a 10 cm deespesor, separadas de 25 cm a 75 cm paraorientar el flujo.

g) En condiciones difíciles de entrada serecomienda la construcción de pilas curvasorientadoras del flujo en la pre cámara,ubicadas a 4 m ó 5 m de distancia de los ori-ficios de entrada del desarenador.

h) Las estructuras de control, a la entrada de losdesarenadores de cámaras múltiples, deben estarequipadas con compuertas planas deslizantes ysus respectivos equipos de izaje, que permitanponer fuera de servicio a las cámaras y regularel ingreso del caudal de limpieza.

i) Si la estructura de entrada al desarenador estáadosada a la bocatoma, se utilizaránpreferentemente compuertas de sector conmecanismos de izaje individuales.

Por las condiciones específicas de operación delos desarenadores, no se necesitará compuertasde emergencia, a excepción de los desarenadoresadosados a las obras de toma.

j) En las estructuras de salida se instalaráncompuertas similares a las de las estructuras de

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133

entrada y de iguales dimensiones. Losmecanismos de izaje de las compuertas ubicadas ala salida, serán similares a los de la entrada.

Se recomienda el uso de compuertas planasdeslizantes en las galerías de limpieza.

k) Los mecanismos de izaje de las compuertas delimpieza deben estar equipados con vástagos detornillo que permitan ejercer presión sobre elfondo. El mecanismo de izaje más recomendablepara este tipo de compuertas es el de tornilloaccionado por un motor eléctrico o por un servomotor.

l) Cuando la aproximación del flujo al desarenadorsea frontal, la longitud de la pre cámara serecomienda calcular por la fórmula:

En donde:

b = semiancho del canal de aproximación,en m,Vmed = Velocidad media de flujo, igual a 0,85

x Vsup, en m/s,Uaz = velocidad crítica de azolvamiento, en

m/s,Vsup = velocidad superficial o carga de

superficie en m/s.

La longitud de la precámara, en este caso, nodebe ser mayor al ancho del desarenador y elensanchamiento del flujo, en planta, seproducirá con un ángulo central de 30° a 40°.

m) Las dimensiones del desarenador debenestablecerse en base a la comparación técnico-económica de alternativas, calculadas paradiferentes profundidades totales del desarenador(H) y velocidades medias de flujo (V).

Por condiciones de limpieza, la profundidad Hdel desarenador, deberá satisfacer la siguientecondición:

En donde:

)U/Vb( 1,33 = L 2azmed

)v/q +z ( < H 11

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134

z = desnivel entre el desarenador y el canal de limpieza, en m;

q1 = caudal unitario de limpieza, en m3/sv1 = velocidad de lavado, en m/s

En el caso de que la cámara tenga pendientepositiva la condición de limpieza a respetarseserá:

En donde:

io = pendiente del fondo del desarenadorl = longitud útil de la cámara, en m.

La fórmula anterior permite verificar el valorde H obtenido en base a cálculos que sepresentan a continuación.

La profundidad de cálculo de la cámara secalcula por la fórmula:

En donde:

ha = altura del volumen de acumulación de sedimentos, en m.

El volumen de acumulación de sedimentoscorresponde a la parte inferior de la cámara,que se llenará de sedimentos hasta unadeterminada altura previamente calculada. Parauna primera aproximación se recomienda asumirigual del 25% a 30% de H.

Las dimensiones definitivas de la cámara se debedeterminar en base a los cálculos siguientes:

El ancho útil de las cámaras se calcula por lasiguiente fórmula:

En donde:

) v/q +z ( < ) l . i + (H 11o

ha - H = H c

V . H

Q = Bmedc

cc

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Qc = caudal de diseño de la cámara, enm3/s;

Vmed = velocidad media de flujo en la cámara,en m/s.

Se asume alrededor de 0,25 m/s a 0,5 m/s pararetención de partículas de 0,25 mm a 0,4 mm dediámetro, y 0,7 m/s a 0,8 m/s para diámetros dehasta 0,7 mm.

La longitud total del desarenador (L), secompone de la longitud de la pre cámara (l1), yde la longitud útil de la cámara (Lc).

La longitud útil aproximada de la cámara sedetermina en base a la longitud de latrayectoria de las partículas del diámetro dediseño, por la fórmula:

En donde:

k = coeficiente de seguridad, igual a 1,2a 1,5

Hc = profundidad útil de la cámaraVmed = velocidad media de flujoW = velocidad de sedimentación de las

partículas (ver tablas V.11 y V.12).

Se considera que en el flujo existe unavelocidad de suspensión Vsus, que disminuye lavelocidad de asentamiento de las partículas, lalongitud de la cámara se calcula por la fórmula:

En donde:

/WV . H . k = L medcc

V - W

H . V = Lsus

cmedc

0,152W = V sus

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136

TABLA V.11 Velocidad de sedimentación (w) de partículas de diámetro d entre 0,001 mm y 3,5 mm

VALORES DE w EN cm/s PARA TEMPERATURAS DEL AGUA EN °°°°Cd, mm 5 10 15 20

0,001

0,003

0,005

0,01

0,02

0,05

0,0571

0,06

0,0615

0,065

0,0685

0,07

0,075

0,08

0,085

0,09

0,0925

0,095

0,1

0,11

0,12

0,125

0,13

0,14

0,15

0,2

0,25

0,275

0,3

0,325

0,35

0,375

0,4

0,5

0,6

0,665

0,7

0,75

0,775

0,8

0,85

0,9

1

1,25

1,5

1,75

2

2,5

3

3,5

0,0000426

-

0,001063

0,004268

0,017036

0,10638

0,1325

0,1455

0,151

0,1682

0,1847

0,194

0,2245

0,2525

0,282

0,315

0,334

0,344

0,885

0,455

0,51

0,552

0,6

0,692

0,787

1,285

1,845

2,155

2,15

2,87

3,24

3,69

3,97

5,335

6,78

7,480

8,16

8,81

9,13

9,365

9,84

10,32

11,2

13,3

15,15

16,82

18,25

20,42

22,25

24,05

0,0000494

-

0,0012356

0,004942

0,019769

0,12356

0,157

0,173

0,1805

0,2007

0,2217

0,232

0,2665

0,3005

0,336

0,375

0,397

0,414

0,46

0,54

0,6175

0,664

0,715

0,812

0,915

1,45

2,05

2,378

2,745

3,12

3,505

3,9

4,26

5,668

7,155

7,775

8,57

9,23

9,565

9,808

10,295

10,79

11,685

13,8

15,65

17,32

18,75

20,92

22,75

24,55

0,0000565

0,00052

0,001413

0,00565

0,02226

0,14084

0,1815

0,2005

0,21

0,2332

0,2587

0,27

0,3085

0,3485

0,39

0,435

0,46

0,484

0,535

0,625

0,725

0,777

0,83

0,932

1,042

1,615

2,255

2,6

2,976

3,37

3,77

4,18

4,55

6

7,53

8,27

8,98

9,65

10

10,25

10,75

11,26

12,17

14,3

16,15

17,82

19,25

21,42

23,25

25,05

0,000064

-

0,001602

0,00641

0,02564

0,1602

0,206

0,228

0,2395

0,2657

0,2957

0,308

0,3505

0,3965

0,444

0,495

0,523

0,554

0,61

0,71

0,8325

0,89

0,945

1,052

1,169

1,78

2,46

2,882

3,215

3,62

4,035

4,46

4,84

6,332

7,905

8,665

9,39

10,07

10,435

10,692

11,205

11,73

12,655

14,8

16,65

18,32

19,75

21,92

23,75

25,55

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TABLA V.12 Velocidades de decantación (w) departículas de diámetro d entre 4 mm y30 mm

dmm

wcm/s

dmm

wcm/s

dmm

wcm/s

45678

26,853032,935,538

91012,51517,5

40,342,547,75256,2

2022,52527,530

60,263,767,270,673,6

5.1.3 Captación de aguas subterráneas.

5.1.3.1 Información básica. Se deberá disponer de lasiguiente información:

a) Datos hidrometeorológicos que permitandeterminar el balance hídrico de la zona.

b) Fotogrametría, topografía y cartografía básica,que permitan determinar la ubicación de lacaptación y ocupación de áreas para efectos deexpropiación o adquisición legal.

c) Mapas geológicos y datos que permitan determinarel tipo de formación geológica y su litología.

d) Datos sobre puntos de agua: captaciones,vertientes, manantiales, pozos profundos y pozossomeros, con localización geográfica, datoshidrogeológicos y calidad del agua.

e) Datos sobre posibles fuentes de contaminación delos acuíferos.

5.1.3.2 Captación de vertientes. La captación deberá preverla construcción de una cámara, para proteger losafloramientos contra problemas de contaminación yevitar que los mismos se obturen. Los afloramientosdeberán descargar libremente, sin forzar ni alterarlas condiciones hidráulicas naturales existentes. Lacámara debe disponer de los accesorios básicos eindispensables para su correcto funcionamiento ycontrol, tales como los siguientes: cernidera en elingreso de la tubería de salida a la conducción,vertedero de excesos o una tubería de desborde alnivel de los afloramientos, sistema de desagüe, bocade visita con tapa sanitaria y válvula de control alinicio de la línea de conducción.

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Para interceptar aguas superficiales se diseñaráalrededor de la cámara y según la topografía delterreno, una cuneta de coronación o zanja, queconduzca dichas aguas a sistemas de desagüe de tiponatural.El perímetro de la zona de captación debe cercarsecon malla o alambre de púas, para evitar el ingresode personas extrañas y de animales.

5.1.3.3 Galerías filtrantes. Cuando el afloramiento no es deltipo concentrado, sino del tipo disperso, lacaptación consistirá en la instalación de tuberíasperforadas o ranuradas, cubiertas de materialfiltrante gradado, en una zanja. En el extremo aguasabajo de la tubería se construirá un pozo recolector,desde donde partirá la línea de conducción o eldispositivo de succión de un equipo de bombeo. Lagalería filtrante también puede estar constituida porexcavaciones con revestimientos del tipo permeable.Cualquiera de los dos sistemas de galerías se puedenutilizar para la captación de aguas subsuperficiales,provenientes de recargas de ríos, lagos y embalses.

Las galerías filtrantes se orientarán de acuerdo a ladirección predominante del flujo subterráneo. Cuandola velocidad del río es pequeña y existen estratos dealta permeabilidad, que se conectan con el río, lagalería de infiltración se instalará paralela al ejedel mismo. Cuando la velocidad del río es alta yexisten estratos de baja permeabilidad, debeinvestigarse la dirección del flujo subterráneo; sinembargo ramales normales al eje del río dan losresultados deseados. Cuando no existen estratospermeables en las vecindades del río, la galería seinstalará por debajo del río y normal a su eje.

Para el diseño de galerías de infiltración seutilizarán los siguientes criterios:

a) El material de constitución de las tuberíasdependerá principalmente de la calidad del aguaa captarse, en lo referente a su índice deagresividad y de las características del sueloen donde se instalarán.

b) El diámetro mínimo del tubo colector será de 100mm. El área total de ranuras o perforaciones secalculará fijando una velocidad máxima del aguade 0,05 m/s, para evitar el arrastre departículas finas y con un coeficiente de entradade orificio de 0,55. Si la longitud de lasgalerías fuese muy grande, se dispondrá pozos derevisión cada 50 m, los cuales juntamente con elpozo colector permitirán la revisión y limpieza

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139

del sistema.

c) La selección del material filtrante debe tomaren cuenta la granulometría del acuífero y laprofundidad de instalación de la tubería. Tantola grava como la arena, que se use como materialfiltrante, deben colocarse en capasestratificadas de espesores adecuados y en formatal que los tamaños varíen de un máximo en elfondo, hasta un mínimo en la parte superior.

d) El material filtrante, en su parte superior,debe protegerse con una capa impermeable, paraevitar la contaminación de aguas superficiales.

e) Debe tratarse siempre de mantener la recarga ala zona del acuífero, en el cual se ha dispuestola galería.

f) El sistema de captación debe permitir lainstalación de dispositivos que permitan ladesinfección del agua, cuando ello se requiera.Estos dispositivos se ubicarán en la partesuperior de los pozos de revisión o pozocolector. Si se trata de pre cloración, éstasólo se efectuará cuando se compruebe que elpotencial de formación de trihalometanos seanulo.

g) El pozo colector deberá diseñarse de modo quepermita captar el caudal necesario y disponer enalguna forma los excesos.

5.1.3.4 Pozos excavados:

a) Los pozos excavados se emplean para obtenercaudales moderados, dependiendo de lascaracterísticas del acuífero; en el caso decaptación de aguas subsuperficiales o para lacaptación indirecta de aguas superficiales, paramejorar las características físico-químicas dedichas aguas.

b) Diseño de pozos excavados. La excavación se larealiza generalmente de sección circular y se lava revistiendo con anillos prefabricados dehormigón o con mampostería. La parte inferiordel revestimiento, o sea la que va a estar encontacto con el agua debe tener perforaciones de25 mm a 50 mm de diámetro. Entre la parteexterior del revestimiento y la excavación sedeberá colocar grava, especialmente cuando seproduzcan sobre excavaciones. La parte superiordel revestimiento, hasta una profundidad de por

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lo menos 3 m no debe tener perforaciones. Ademásel revestimiento debe elevarse 0,6 m sobre elnivel de máxima inundación. El pozo debecubrirse con una losa de hormigón de cierrehermético, la misma que dispondrá de una boca devisita con su tapa sanitaria. Alrededor del pozoy en la superficie del terreno se diseñará unazanja de drenaje, para recolectar las aguassuperficiales y disponerlas convenientemente.

Además de lo indicado se tomará en cuenta lossiguientes aspectos:

b1) En el fondo del pozo se dispondrá de unfiltro de arena y grava, de grueso a finohacia abajo.

b2) Si el pozo se va a emplear para lacaptación indirecta de aguas superficiales,debe ubicarse a una distancia no menor a 10m del curso superficial.

b3) El diámetro del pozo queda limitado porrazones constructivas y variará entre 1,2 ma 2,5 m.

b4) Todos los cruces de tuberías a través de lalosa de tapa del pozo, deben ser del tipohermético, que impidan el ingreso de aguasextrañas.

b5) La selección de pozos del tipo Ranney oradiales, conjuntamente con sus parámetrosy criterios de diseño, deberá serdebidamente justificada ante la SAPYSB porparte del proyectista.

5.1.3.5 Pozos hincados o punteras (well points)

a) Los pozos hincados se utilizarán en terrenospoco compactos o granulares, que permitan suinstalación por golpe o a presión de agua(chorro), con niveles freáticos someros (máximo5 m a nivel del mar). Para su diseño se tomaránen cuenta los siguientes aspectos:

a1) Deberán tener una punta de hincamientoaguzada, altamente resistente a lapercusión, si ese fuera el procedimiento deinstalación, caso contrario debe poseer untapón.

a2) A la punta o al tapón se acoplará unarejilla, la misma que puede estar

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constituida por la tubería de revestimientodebidamente ranurada, preferentemente lasección transversal de la ranura debe seren V.

a3) Al extremo superior de la rejilla debeanalizarse la posibilidad de instalar unaválvula check, que permita mantener cebadala tubería de revestimiento, en el caso deque esta funcione como tubería de succiónde un equipo de bombeo.

a4) Desde la rejilla hasta la superficie delterreno se acoplará la tubería derevestimiento.

a5) En el extremo superior de la tubería derevestimiento, se instalará una válvula decompuerta, que permita aislar el pozo.

a6) Para el caso de la instalación de unabatería de pozos de este tipo, se deberáprever la instalación de accesorios en lalínea de succión común del sistema, talescomo válvulas de compuerta que permitandesviar el agua hacia desagües.

a7) Los diámetros más adecuados, de lastuberías de los pozos hincados, puedenestar comprendidos entre 32 mm y 50 mm y ensituaciones favorables hasta de 100 mm.

a8) La profundidad de estos pozos dependerá deltipo de formación acuífera, del nivelfreático y de la altura máxima de succiónpermitida en la zona del proyecto.

a9) El número de pozos dependerá de lascaracterísticas hidráulicas del acuífero yde las necesidades a satisfacer. Ladistancia entre pozos debe ser tal que lainterferencia de niveles de bombeo sea unvalor mínimo o preferentemente nulo. Todoslos pozos, que conforman la batería, seacoplarán a una sola tubería de succión delsistema de bombeo.

a10) En el caso de que se requiera de variospozos de este tipo, se procurará que estosse localicen simétricamente con respecto alequipo de bombeo, recomendándose unadisposición circular, para de esa formaobtener una mayor eficiencia hidráulica,con la bomba ubicada en el centro de la

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circunferencia.a11) Para el desarrollo de pozos hincados a

nivel del mar, se tomarán todas lasprevisiones para evitar la intrusiónsalina.

5.1.3.6 Pozos profundos

a) Información adicional. Además de la informaciónbásica considerada en el numeral 5.1.3.1, deberácontarse con los siguientes datos:

a1) Hidrológicos: niveles piezométricos y cotasde las capas freáticas, precipitaciónanual, escorrentía y posibles recargas alacuífero, pérdidas por evaporación,transpiración, descargas de aguas subterrá-neas y balance hídrico de la zona.

a2) Geológicos: Características físicas de losacuíferos: magnitud, espesor, límites,etc.; características hidráulicas de losacuíferos: permeabilidad, transmisibilidad,rendimiento específico, permeabilidad delos acuíferos adjuntos, coeficientes dealmacenamiento, etc.

a3) Prospección geofísica: utilizandocualesquiera de los métodos: resistividadeléctrica, sísmico, gravimétrico oradioisótopos.

a4) Pozos de prueba: Se obtendrá la informaciónlitológica, por medio de muestras de losestratos atravesados, con intervalo máximode muestreo de 2 m de avance; y realizaciónde los análisis granulométricos de losestratos permeables.

a5) Prueba de bombeo: Con una duración mínimade 24 horas, para obtener: nivel estáticoinicial, caudales y niveles de bombeo cadahora, niveles de recuperación, una vez queha cesado el bombeo, capacidad específicaen l/s por metro de abatimiento; obtenciónde muestras de agua, al inicio, intermedioy final de la prueba, para su respectivoanálisis.

b) Para el dimensionamiento definitivo de pozosprofundos se tomarán en cuenta los siguientesaspectos:

b1) Tipo de acuífero a captarse.

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b2) Posiciones de los niveles estático y debombeo, para el caudal deseado aexplotarse.

b3) El diámetro útil del pozo, el cualcorresponde al diámetro interno de latubería de revestimiento o el diámetro delpropio pozo, cuando éste no tengarevestimiento; dicho diámetro estárelacionado con el caudal que se pretendeextraer y con los diámetros externos de lasbombas a utilizarse. Como referencia en latabla V.13 se indican los diámetros de latubería de revestimiento para diferentescaudales, sin embargo debería consultarseel catálogo de los equipos de bombeo, paraque exista una holgura de por lo menos 5cm, entre el diámetro interno de la tuberíade revestimiento y el diámetro externo delos tazones de la bomba.

TABLA V.13 Diámetros recomendados para la tuberíade revestimiento de pozos

DIÁMETRO DE LA TUBERÍA, mm CAUDAL, l/s

100150200250300400500600

3 a 5 6 a 9 8 a 20 20 a 30 30 a 40 40 a 80 80 a 120120 a 200

b4) La profundidad de la perforación estará

definida fundamentalmente por lascaracterísticas de la formación aexplotarse y por los requerimientos delproyecto. En todo caso se perforarán 3 madicionales al nivel inferior de larejilla, para facilitar el anclaje del pozoy disponer de un espacio libre paraacumulación de sedimentos.

b5) Cuando la perforación atraviese acuíferosque contengan agua de calidad objetable ypara evitar la contaminación de los otros

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acuíferos, se debe proceder a aislar losmismos, utilizando encamisados osellamientos impermeables.

b6) En todos los casos y en la zona delacuífero se instalará una rejilla, queposea aberturas adecuadas y que además estéen capacidad de soportar los esfuerzos,como de columna y de presión lateral.

b7) Solamente en aquellos casos de acuíferosexistentes en zonas rocosas, con grietas ofallas, se podrá prescindir de la rejilla.

b8) El diseño definitivo de la rejilla debecomprender los siguientes puntos:

1) Longitud de la rejilla.

Para acuíferos confinados y homogéneos: Siel espesor del acuífero es menor que 8 m secolocará rejilla en por lo menos el 70% delespesor. Si el espesor del acuífero estáentre 8 m y 15 m, se colocará rejilla enpor lo menos el 75% de su espesor. Si elespesor del acuífero es mayor de 15 m secolocará rejilla en por lo menos el 80% delespesor. La rejilla puede colocarsecentrada en el acuífero o en tramos cortosinterespaciados con tramos de tubería.

Para acuíferos confinados no homogéneos, larejilla se colocará en el estrato máspermeable, con longitudes de por lo menosel 90% del espesor.

Para acuíferos libres homogéneos la rejillase colocará en la parte inferior delacuífero con una longitud que oscile del30% al 50% del espesor.

Para acuíferos libres no homogéneos larejilla se colocará en la parte inferiordel estrato más permeable, con una longituddel 30% al 50% del espesor.

El nivel de bombeo para los acuíferosconfinados no debe ir más bajo del nivelsuperior del acuífero. Para acuíferoslibres el nivel de bombeo no debe ir másbajo de la parte superior de la rejilla.

2) Abertura de las ranuras de la rejilla.

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La abertura de las ranuras de la rejilla sedeterminará en base al análisisgranulométrico de las muestras delacuífero.

En formaciones homogéneas, constituidas porarena fina uniforme, la abertura de larejilla se seleccionará como el tamaño queretenga del 40% al 50% retenido acumulado,dependiendo de la calidad química del aguay de la bondad de las muestras analizadas.

En formaciones homogéneas, constituidas porarenas y gravas gruesas, la abertura de laranura de la rejilla se seleccionará comoel tamaño que retenga del 50% al 30%retenido acumulado, dependiendo del tiempodisponible para el desarrollo del pozo, delespesor del acuífero, de lascaracterísticas de sus límites superior einferior y de la bondad de las muestrasanalizadas.

Si existen capas acuíferas de material finosobre capas de material grueso, debeextenderse por lo menos 0,6 m, la rejilladiseñada con abertura del material fino, enla zona del material grueso. Además, eltamaño de las aberturas de las rejillas, delas zonas de material grueso, no debesobrepasar el doble del tamaño de lasaberturas de la rejilla de la zona dematerial fino.

3) Diámetro de la rejilla.

El diámetro de la rejilla se escogerá enfunción de la velocidad de entrada del aguaa través de las ranuras de la rejilla, parade esa forma reducir las pérdidas porfricción y las ratas de incrustación ycorrosión. Además la velocidad de entradadebe estar en correlación a lapermeabilidad del acuífero, según se indicaen la tabla V.14

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TABLA V.14 Velocidades de entrada del agua a lasrejillas

PERMEABILIDAD DEL ACUÍFEROm/d

VELOCIDAD OPTIMAcm/s

> 80 60 40 20< 20

3 2,5 2 1,5 1

El área efectiva de la rejilla se calculará conla expresión:

QAe = 1 000 ------

L x v

En la que:

Ae = Área efectiva, en cm2 por metro de rejilla.

Q = Caudal del pozo, en l/s

L = Longitud de la rejilla, en m;

v = Velocidad óptima de entrada, en cm/s

El área efectiva de la rejilla será como mínimoel 50% del área total de las ranuras.

4) Material de constitución de la rejilla.

El material de constitución de la rejilladebe ser resistente a la corrosión, alpandeo, a la tracción, a la compresión ytambién económico

5) Empaque de grava.

Se utilizará empaque de grava en la zona dela rejilla en los siguientes casos:acuíferos de arena fina, que requiera unaabertura de la ranura de la rejillainferior a 0,025 cm; acuíferos confinadosgruesos y homogéneos, areniscas pobrementecementadas, formaciones laminadas y tipo deequipo de perforación.

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En los pozos con empaque de grava seescogerá una grava que retenga todo elmaterial de la formación del estrato másfino y luego se escogerá una abertura deranura de la rejilla, que retenga el 90% dela grava.

El material del empaque de grava debe tenerun coeficiente de uniformidad menor o iguala 2,5 y debe estar constituido por gravalimpia, redondeada y lisa, con no más del5% de material calcáreo.

El espesor del empaque de grava será comomínimo 0,07 m y 0,2 m como máximo.

6) Estabilizador de la formación.

Se utilizará como estabilizador de laformación el material necesario pararellenar el espacio anular, entre larejilla y el hueco perforado, utilizandoarena gruesa o una mezcla de arena y gravalimpias.

El estabilizador se colocará por lo menoshasta una altura de 9 m o de 1/3 delespesor del acuífero, sobre la partesuperior de la rejilla.

En la tabla V.15 se da como referencia lostamaños del material del estabilizador,para diferentes valores de aberturas deranuras de la rejilla

TABLA V.15 Tamaños del material del estabilizador

ABERTURA DE LA REJILLAmm

MATERIALmm

De 0,61 a 0,76De 0,76 a 1,02De 1,02 a 1,52De 1,52 a 2,54De 2,54 a 3,81

De 0,59 a 1,59De 0,83 a 2,39

De 1 a 3,18 De 1,59 a 4,7

De 3,18 a 9,42

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5.1.3.7 Otros elementos a considerar en el diseño.

Con el objeto de mantener el nivel del empaque degrava o del relleno estabilizante, se dejará unatubería de 50 mm de diámetro, colocada por afuera delrevestimiento del pozo, que vaya desde el bordesuperior o brocal, hasta el nivel donde se encuentrandichos materiales.

Los equipos de bombeo que se instalen en el pozo,deben asegurar una sumergencia mínima de 1 m conrespecto al nivel de bombeo. El dispositivo desucción de la bomba no deberá ubicarse frente a lassecciones de rejilla.

El diseño debe prever la instalación de sistemas demedición de niveles de agua en el interior del pozo,manómetros en la línea de descarga y un dispositivode medición de caudales.La tubería de revestimiento debe sobresalir, por lomenos, 0,5 m por encima del piso de la caseta debombeo, el cual debe ubicarse en un nivel superior aldel terreno natural y al de la máxima inundaciónregistrada.

Cualquier respiradero o salida para mangueras ocables, debe prolongarse 0,6 m sobre el piso de lacaseta. El cruce de estos elementos por el brocal delpozo debe ser hermético.

Los extremos abiertos de la tuberías deben serprotegidos, para evitar la entrada de cuerposextraños, polvo o animales.

Cuando se instale el equipo de bombeo, directamentesobre la tubería de revestimiento, debe asegurarse unajuste hermético entre dichos elementos. Igualsituación se debe prever cuando la bomba no estádirectamente sobre la boca del pozo, utilizandosellos herméticos de expansión.

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5.2. Conducciones

5.2.1 Generalidades

5.2.1.1 Las obras de conducción deben diseñarse paragarantizar:

- El transporte desde la fuente de las cantidadesde agua previstas y su entrega ininterrumpida alos usuarios;

- La protección contra el ingreso de cuerposflotantes, basuras, etc.;

- La protección contra el ingreso de aire en laconducción a presión;

- Limitar las sobre presiones producidas en elfuncionamiento en régimen transitorio;

- La protección de la conducción de lacontaminación producida por las aguassuperficiales y por el aire;

- La posibilidad de operaciones de mantenimiento,durante los tiempos previstos y para lasdistintas categorías de garantías deabastecimiento y características de losusuarios, indicadas en la tabla V.1.

5.2.1.2 Los sistemas de transporte del agua pueden dividirseen dos grupos: conducciones a presión y conduccionesa gravedad.

Las conducciones a gravedad pueden ser con flujo alámina libre o con flujo a presión (a tubo lleno). Además, se consideran conducciones a presión a lasque impulsan el agua por bombeo.

5.2.1.3 La elección del método de conducción, para laalternativa seleccionada, debe definirse en base aestudios de calidad del agua; tipo de fuente deabastecimiento; distancia entre la fuente y el sitioa servir; condiciones topográficas, geológico-geotécnicas y cantidad de agua a transportar.

5.2.1.4 La elección del sistema de conducción debe hacerseconsiderando lo indicado en 5.2.1.3, sin excluir queen determinados casos pueda utilizarse la combinaciónde los dos sistemas, estableciéndose tramos del uno ydel otro, especialmente por consideracionesvinculadas con el relieve del terreno.

Está permitido el uso de tramos sucesivos deconducción a gravedad y a presión, ya sea porgravedad o por bombeo, siempre y cuando se respetenlas condiciones particulares de funcionamiento decada tramo.

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5.2.1.5 Las estructuras destinadas a la conducción sediseñarán para garantizar el transporte del caudalnecesario para satisfacer la demanda de agua,considerada al final del período de diseño.

Se respetarán los siguientes criterios:

a) El caudal de diseño será igual al caudal medioanual, cuando los usuarios no presentenvariaciones en sus consumos anuales, diarios uhorarios.

b) Cuando la conducción esté directamente conectadaa reservorios de distribución, o a una red quedisponga de reservorios de emergencia, el caudalde diseño será igual al caudal medio anualmultiplicado por el coeficiente de variacióndiaria, y dividido para la fracción de tiempo defuncionamiento diario de la conducción.

c) Cuando la conducción esté directamente conectadaa una red de distribución que no disponga dereservorios de emergencia, el caudal de diseñoserá igual al caudal medio anual multiplicadopor el coeficiente de variación diaria y por elcoeficiente de variación horaria.

5.2.1.6 Cuando la conducción transporte agua a una planta detratamiento, el caudal de diseño se determinará conlos mismos criterios indicados en el numeral 5.2.1.5literal b, incrementado en un 10%, para satisfacerlas necesidades propias de la planta de tratamiento(en concordancia con tabla V.5).

5.2.1.7 Para el estudio de las obras hidráulicas deconducción se debe observar lo estipulado en latercera parte de las presentes normas.

5.2.1.8 La elección de la alineación de la conducción debebasarse en la comparación técnico-económica dealternativas, considerando las dificultades quepuedan presentarse, tales como:

Q = Q meddis

/%TQ k = Q medmaxdiadis

Q K K = Q medmaxhormaxdiadis

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- Zonas pantanosas, con características que tornendifícil el acceso a esos tramos, para labores demantenimiento;

- Zonas de inestabilidad comprobada;- Áreas de interés social o de seguridad pública,

cuya ocupación sea perjudicial, a criterio delas autoridades competentes;

- Áreas sujetas a operaciones de dragado o tráficode embarcaciones, cuando la conducción no puedaser instalada bajo una cota de seguridad;

- Aeropuertos, autopistas y vías de tráficointenso, que no ofrezcan posibilidades demantenimiento de la conducción;

- Vías férreas electrificadas, cuando laconducción pueda ser afectada por el campoeléctrico.

5.2.1.9 En áreas urbanas la conducción deberá acondicionarseal sistema vial existente.

5.2.1.10 Las conducciones se instalarán en franjas de utilidadpública, y cuando esto no sea posible se procederá ala expropiación de la franja.

El ancho de la franja será el mínimo necesario quepermita labores de mantenimiento y reparación.

5.2.1.11 En el interior de la franja de dominio de laconducción no se permitirá:

- Realizar cultivos, a menos que la conducciónesté a una profundidad mayor a 1 m;

- Construir obras permanentes;- El tráfico vehicular, a menos que la conducción

esté suficientemente enterrada o que tengarecubrimiento de protección;

- El ingreso de personas ajenas al personalencargado de su inspección y mantenimiento.

5.2.1.12 Cuando la conducción cruce obligatoriamente unacarretera de tráfico intenso, se debe prever lainstalación de ésta en el interior de una galería, afin de facilitar las operaciones de inspección ymantenimiento, sin la interrupción del tráfico.

5.2.1.13 Las conducciones con tuberías metálicas, deberánestar alejadas de las vías férreas electrificadas,instalaciones industriales o mineras alimentadas concorriente eléctrica continua, así como de los postesde protección catódica.

Cuando la intensidad de las corrientes vagabundas seaparticularmente elevada, se estudiarán medidas deprotección adecuadas, como recubrimientos aislantes,

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mangas de polietileno, o protección catódica.5.2.2 Conducciones a gravedad a lámina libre

5.2.2.1 Las conducciones a gravedad a lámina libre, puedenser realizadas en forma de canales cerrados quetrabajan parcialmente lleno.

5.2.2.2 El tipo de conducción a gravedad, a lámina libre,debe establecerse en base a la comparación técnico-económica de alternativas, considerando lascondiciones del lugar y las exigencias relativas a lacalidad del agua.

Para la elección del tipo de conducción a gravedad,se debe considerar, a más de lo indicado en 5.2.1.1,lo siguiente:

- Las pérdidas de agua por filtraciones yevaporación que se producen desde canalesabiertos;

- La posibilidad de crecimiento de plantasacuáticas y la coloración del agua;

- La posibilidad de contaminación del aguatransportada, por otras aguas superficiales ydesde el aire;

- Los cambios de temperatura en el agua.- Impedir el acceso de animales y personas.

5.2.2.3 Si existe suficiente desnivel entre la fuente deabastecimiento y el sitio de entrega del agua, sedebe dar preferencia a conducciones a gravedad, conflujo a presión.

5.2.2.4 Las velocidades del flujo, en los canales destinadosa la conducción de agua, deben limitarse hastavalores que no produzcan la erosión de la solera ylas paredes del canal y al mismo tiempo impidan lasedimentación de materiales sólidos transportados porel agua.

Se debe controlar las velocidades máximas y evitar elfuncionamiento de la conducción en régimen crítico ysupercrítico; con relación a problemas deinestabilidad del flujo y/o condiciones deondulaciones de difícil control.

Para evitar la erosión de la solera y paredes de lasconducciones a lámina libre se recomienda utilizarlas velocidades recomendadas en la tabla V.16

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TABLA V.16 Velocidades máximas recomendadas para conducciones a lámina libre

VELOCIDAD MÁXIMA m/sCALADO MEDIO m

CALADO MEDIO m MATERIAL SOLERA

0,4 1 2 > 3

Arenas de grano medio

Gravas de grano medio

Cantos rodados medianos

Bolones de más de 150 mm

Conglomerados, margas, esquistos y pizarras

Calizas porosas, conglomerados compactos,areniscas

Dolomitas compactas, cienitas, calizas compactas

Mármol, granito, gabro

Andesitas, diabasas, basaltos, cuarcitas

Mampostería de piedra

Mampostería de piedra con aglomerante selecto

Gaviones

Mampostería de ladrillo

Hormigones y recubrimientos de concreto pulidos:

Hormigón de 210 kg/cm²Hormigón de 170 kg/cm²Hormigón de 140 kg/cm²Hormigón de 110 kg/cm²

0,27-0,47

0,65-0,8

1,2 -1,5

2,3 -2,8

2,1

2,5

3,7

16

21

2,9

5,8

4,2

1,6

7,56,65,85

0,32-0,57

0,8 –1

1,4 -1,8

2,8 -3,4

2,5

3

4,5

20

25

3,5

7

5

2

9876

0,37-0,65

0,9 -1,1

1,6 -2,1

3,2 -3,9

2,9

3,4

5,2

23

25

4

8,1

5,7

2,3

109,28,16,9

0,4 -0,7

0,95-1,2

1,8 -2,2

3,4 -4,2

3,1

3,7

5,6

25

25

4,3

8,7

6,2

2,5

11108,77,5

5.2.2.5 Cuando el canal transporte aguas limpias se puede

reducir las velocidades de flujo y las pérdidas decarga. Los valores de velocidades y pérdidas debenasumirse en base a la comparación técnico-económicade variantes.

5.2.2.6 En caso de aguas cargadas de sedimentos, y enproyectos en los que los desarenadores no sean

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previstos al inicio de la conducción, se debeestudiar la composición granulométrica de lossedimentos y en función de ésta definir la velocidadmínima de flujo y el calado del canal.

En todo caso se debe verificar la capacidad deacumulación de sedimentos en el canal paracondiciones medias de flujo; y para concentracionescorrespondientes a períodos de aguas altas en lafuente.

5.2.2.7 En canales revestidos de hormigón se pueden asumirvelocidades de hasta 10 m/s, siempre y cuando secuide de la buena calidad del revestimiento y espesordel mismo, disposición y acabado de las juntas deconstrucción. Sin embargo, la elección de lavelocidad de diseño debe estar sustentada en elrespectivo análisis técnico-económico.

5.2.2.8 Se debe verificar el régimen de funcionamiento decada tramo característico del canal, mediante elcálculo del número de Froude.

Se debe tratar de diseñar las conducciones en régimensubcrítico, y controlar los cambios de régimenmediante un diseño adecuado que evite los resaltos olos controles, utilizando disipadores de energíaadecuados a cada caso.

Se podrá diseñar conducciones en régimensupercrítico, siempre y cuando se tomen medidas quelimiten las ondulaciones, el deterioro delrevestimiento, y el eventual derrame del agua en lascurvas.

5.2.2.9 En el estudio hidráulico de las obras de conducciónse debe calcular las pérdidas por fricción y laspérdidas localizadas.

Para el cálculo de la pendiente del canal serecomienda utilizar fórmulas conocidas y coeficientesde rugosidad probados, considerando lasmodificaciones que pueden sufrir las secciones porenvejecimiento, crecimiento de vegetación acuática,caída de materiales pétreos, etc.

5.2.2.10 Los valores de coeficientes de rugosidad deben serobtenidos de literatura especializada, y se debecomprobar el funcionamiento de la conducción encondiciones de revestimiento nuevo, y, derevestimiento viejo. Como referencia se puedenutilizar los valores indicados en la tabla V.17, enla cual se presentan los valores del coeficiente derugosidad para utilizarse con la fórmula de Manning.

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TABLA V.17 Coeficientes de rugosidad para lafórmula de Manning

VALOR DE n DE MANNINGCARACTERÍSTICAS DELA SUPERFICIE MINIMO MEDIO MÁXIMO

Roca no revestida:

- Canales bien recortados- Canales en condiciones medias- Canales excavados sin cuidado

Roca muy bien revestida:

- Túneles a gravedad con gunita- Túneles a gravedad con las paredes y la solera alisados

Canales en tierra:

- En arcilla bien compactada- Grandes canales en condiciones medias de mantenimiento- Canales en malas condiciones- Canales con algas y plantas acuáticas- Canales mal perfilados y con fuerte crecimiento de plantas acuáticas

Revestimientos de hormigón:

- Hormigón ordinario- Hormigón pulido- Tuberías de hormigón

Revestimiento de concreto

Mampostería:

- De piedra- De gaviones- De roca cortada

Tuberías de hierro fundido

Tuberías de PVC, asbesto-cemento,o tuberías recubiertas conmortero de cemento

Tuberías de acero

0,020,025

0,022

0,019

0,150,013

0,016

0,0170,0250,027

0,0330,04

0,023

0,02

0,0250,0275

0,03

0,035

0,0160,0140,013

0,018

0,0220,0270,03

0,012

0,011

0,011

0,0250,0350,045

0,03

0,0180,015

0,021

0,030,0320,035

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5.2.2.11 Se debe calcular las pérdidas de cargalocalizadas, producidas por rejillas, compuertas,válvulas, transiciones, cambios de dirección,cambios de sección, etc.

5.2.2.12 En los puntos de transición entre tramos condistinto régimen de funcionamiento, no se permitirápérdidas de agua, resultantes de las diferentescapacidades de los tramos.

5.2.2.13 Las conducciones podrán ser ejecutadas condiferentes materiales, escogidos según el tipo defuncionamiento, operación y mantenimiento que se déal tramo, y considerando además las característicasdel terreno y las cargas actuantes.

5.2.2.14 El trazado preliminar de canales de conducciónse estudiará sobre los planos y escalas indicadasen la tercera parte de estas normas, y luego seráprecedido por el reconocimiento detallado de campo.

Una vez establecido el trazado preliminar seprocederá a la determinación del trazadodefinitivo, mediante el replanteo de la línea sobreel terreno. La monumentación se hará según lasindicaciones de la tercera parte de estas normas.

5.2.2.15 Para la definición del trazado se tomará enconsideración lo siguiente:

- Se fijarán los puntos obligados del trazado,los que se marcarán en los mapas disponibles;

- Se estudiará los lugares de cruce concarreteras, ferrocarriles, y centros poblados,tomando en cuenta las restricciones estipuladasen 5.2.1.8 a 5.2.1.13, y en el capítulo 4.3 deestas normas.

- Se estudiará soluciones alternativas más cortas(sifones, acueductos, rellenos), y se lascomparará con la que sigue la línea de nivel;

- Se analizarán las condiciones geológico-geotécnicas de la ruta seleccionada, a fin deevitar zonas desfavorables o adoptar medidasque minimicen los daños durante la operacióndel sistema.

5.2.2.16 En canales que atraviesen terrenos planos, sedeterminará la posición del nivel freático. Eltrazado deberá cruzar un mínimo de propiedades, afin de reducir el número de expropiaciones.

5.2.2.17 El trazado de canales en terrenos montañosos,se estudiará tomando en cuenta lo siguiente:

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- En laderas de fuerte pendiente, se planificarácanales de sección rectangular íntegramente enexcavación;

- Se dejará una berma hacia el lado de lamontaña, que facilite labores de mantenimiento yreparación del canal;

- El camino de mantenimiento estará en el ladoexterior del canal y tendrá un trazado paraleloa este;

- El eje del canal estará alejado, por lo menos 5veces el valor del calado, del labio exteriorde la ladera;

- En condiciones de inestabilidad comprobada seestudiarán alternativas en túneles, acueductoso sifones.

5.2.2.18 Se utilizarán canales de sección embaulada enlos siguientes casos:

- Cuando la excavación del terreno sobre elcanal, se considere poco estable;

- En caso de preverse caídas de piedras desde laladera;

- En zonas de paso frecuente de personas yanimales;- Cuando se prevea una posible contaminación del

agua.

5.2.2.19 Cuando la pendiente del terreno sea muyempinada, se estudiará la posibilidad de construirun túnel.

5.2.2.20 Los criterios para fijar los radios decurvatura de los canales deben adaptarse a lascaracterísticas del terreno, procurando proyectarcurvas de gran amplitud cuando la topografía lopermita.

Se recomienda que los radios al eje del canal seanal menos 5 veces el ancho del espejo del agua, o 20veces el valor del radio hidráulico.

Se procurará normalizar las curvas adoptando unnúmero limitado de radios.

En canales, con funcionamiento en régimensupercrítico, se evitará cambios de dirección. Cuando esto no sea posible se estudiará laformación y altura de las ondas, y se tomarán lasmedidas pertinentes.

5.2.2.21 La sección del canal se escogerá en base a lacomparación técnico-económica de alternativas,considerando además lo siguiente:

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- Costo de expropiaciones;- Posibilidad de disminuir el ancho del canal en

terrenos con laderas escarpadas;- Limitar la profundidad en canales con diques de

terraplén.

5.2.2.22 Obligatoriamente se construirán canales conrevestimiento de hormigón o terrocemento, para:

- Evitar pérdidas por filtraciones;- Admitir velocidades de flujo mayores y

consecuentemente menores seccionestransversales;

- Evitar el desarrollo de flora acuática; y,- Disminuir costos de mantenimiento.

5.2.2.23 Cuando la conducción a lámina libre, tengatramos interconectados por sifones invertidos desección circular, la unión entre estos se hará pormedio de transiciones.

La transición de sección cuadrada, rectangular otrapezoidal a circular tendrá los siguienteselementos:

- Un tramo a lámina libre, a lo largo del cual,se pasará gradualmente de sección rectangular acuadrada. La base de la sección cuadrada seráigual al diámetro del sifón;

- Un tramo de conducción a presión de seccióncuadrada, cuya base será igual al diámetro delsifón, para pasar gradualmente a circular. Eltramo de sección cuadrada tendrá el mismo ejeque el del sifón.

5.2.2.24 La longitud total de la zona de transición alámina libre, será por lo menos igual a 2,5 (B-D),en donde B es el lado mayor de la conducción alámina libre y D el diámetro del sifón.

La longitud del tramo de transición a presión, seráal menos igual a 2D.

5.2.2.25 Las pérdidas de carga que se producen en lastransiciones se considerarán como pérdidaslocalizadas.

5.2.2.26 En los cambios de sección no se permitiráperfiles de agua irregulares que produzcanperturbaciones.

El dimensionamiento del perfil longitudinal de laconducción a lámina libre, será verificado para el

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caso de funcionamiento en régimen gradualmentevariado.

Cuando se considere que durante la operación de laconducción se hará variar el nivel del agua, en elextremo de aguas abajo, a fin de obtener una ciertacapacidad de almacenamiento, las curvas de remansopodrán calcularse por el método de Bakmeteff ocualquier otro procedimiento.

5.2.2.27 En conducciones con canales abiertos, se debeconsiderar la instalación de vertederos laterales,cuya ubicación estará dictada por condicionesmorfológicas y consideraciones de funcionamientoque garanticen que no se producirán derrames porsobre el labio del canal.

La distancia entre aliviaderos se establecerámediante la optimización técnico-económica dealternativas que consideren el costo del aliviaderofrente al incremento de costo de la conducción,relacionada con el incremento del factor deseguridad.

5.2.3 Conducciones en túneles

5.2.3.1 En función del régimen de funcionamiento hidráulicolos túneles se dividen en:

- A presión, cuando la presión del agua es mayorque la presión atmosférica;

- A gravedad, cuando trabajan a secciónparcialmente llena.

5.2.3.2 Está permitido que los túneles trabajen en régimenno permanente, siempre y cuando, se garantice uncambio gradual de régimen de gravedad a presión, yviceversa. En este caso la solución de diseño debeestar sustentada en resultados de investigacionesde laboratorio.

5.2.3.3 Las soluciones técnicas en proyectos de nuevostúneles y reconstrucción de túneles existentes, sebasarán en el estudio del régimen hidráulico defuncionamiento, profundidad de emplazamiento,ubicación en planta y perfil, seccionestransversales, tipo de revestimiento, etc.

Se realizará la comparación técnico-económica devariantes que considere:

- La configuración general del proyecto;- Las condiciones de operación y mantenimiento;- Las técnicas de construcción consideradas;

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- Los plazos de ejecución;- Las condiciones topográficas, geológico -

geotécnicas, hidrogeológicas, climatológicas, ymás condiciones particulares del sitio.

La variante elegida debe garantizar buenascondiciones de resistencia, estabilidad,durabilidad, economía, posibilidad de mecanizacióne industrialización de los trabajos de construccióny reparación, así como, condiciones óptimas deoperación del túnel.

5.2.3.4 En el estudio del trazado de túneles se debe, en loposible, evitar zonas que tengan condicionesdesfavorables desde el punto de vista geológicogeotécnico e hidrogeológico (zonas con fallasgeológicas importantes, emanaciones de gases,afluencia de aguas subterráneas, deslizamientos,problemas de karst, etc.); así como también zonascon condiciones sanitarias desfavorables.

5.2.3.5 El trazado del túnel debe ser recto y de longitudmínima. Se permite trazados no rectos en casostales como:

- Cuando la configuración del proyecto así loexija;

- Cuando sea necesario abrir un nuevo frente;- Cuando se deba garantizar una cobertura

suficiente;- O, cuando sea necesario evitar ubicar el túnel

en condiciones inadecuadas, como las indicadasen el punto 5.2.3.2.

5.2.3.6 Los cambios de dirección del trazado del túnel noserán mayores a los 60 grados, si la velocidad delflujo del agua es de hasta 10 m/s; así mismo, elradio de curvatura debe ser no menor a cinco vecesla luz del túnel (5 diámetros). Sólo en base ainvestigaciones de laboratorio se podrá permitir elaumento del ángulo de giro y la disminución delradio de curvatura, así como el aumento de lavelocidad por sobre los 10 m/s.

5.2.3.7 Los túneles con funcionamiento a gravedad puedentener secciones tipo herradura, baúl u ovoidal, ysu elección se hará de acuerdo con lascaracterísticas de los terrenos que crucen.

Las secciones circulares en túneles a lámina librese deben adoptar cuando estos crucen terrenos queejerzan una presión asimétrica en relación al ejevertical de la sección en suelos expansivos, asícomo también en zonas donde existan importantes

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presiones de aguas subterráneas.

5.2.3.8 Los túneles a presión deben tener una seccióncircular. Se admite construir túneles a presión conotro tipo de secciones, cuando la roca esté pocofisurada, y, si además, con esas secciones seasegura la resistencia del revestimiento.

5.2.3.9 Las dimensiones de la sección del túnel debenbasarse en cálculos hidráulicos y en el análisistécnico-económico de alternativas.

En caso de funcionamiento hidráulico en régimen nopermanente, y con velocidades de flujo mayores que10 m/s, las dimensiones de la sección del túneldebe precisarse en base a resultados deinvestigaciones en laboratorio y considerandoademás, la experiencia de operación de túneles quetrabajen en condiciones similares.

5.2.3.10 La altura del colchón de aire sobre el niveldel agua en los túneles a lámina libre, quetrabajen con un flujo estable y velocidades dehasta 10 m/s, se debe asumir en base a cálculoshidráulicos, no menor que 0,5 de la altura deltúnel y como mínimo 0,5 m.

Si la velocidad en el túnel es mayor que 10 m/s, lasuficiencia del mencionado colchón de aire, debeestar sustentada en investigaciones de laboratorio.

5.2.3.11 Las dimensiones mínimas de los túneleshidráulicos se deben asumir considerando:

- La posibilidad de instalación de equipos decomunicación;

- Las facilidades para el paso de la maquinariapara la construcción; y,

- El cumplimiento de normas de seguridad para laconstrucción de obras subterráneas.

5.2.3.12 Con fines de inspección y mantenimiento, en eldiseño de los túneles se debe prever la posibilidaddel vaciado de este, en su longitud total. Seadmite no vaciar los tramos iniciales de lostúneles a presión, hasta las compuertas. Lalongitud de estos tramos debe ser la mínima.

5.2.3.13 Tanto la entrada como la salida de los túnelesdeben ser adecuadas en forma de portales, loscuales deben estar ubicados de tal manera, que laestabilidad de los taludes naturales sea alteradaen mínima parte.

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En zonas sísmicas los portales no deben sobresalirmás allá de los límites del talud. Para esto sedebe considerar que las formas de los portalesdeber

ser las más simples. Las dimensiones y las formasconcretas de la parte de la salida de los portalesse deben definir en base a cálculos hidráulicos oasumir en base a resultados de investigaciones enlaboratorio.

5.2.3.14 A la entrada de los túneles se deben prevermedidas que excluyan la posibilidad de caída demateriales flotantes y de cualquier otro tipo demateriales extraños. En las obras de toma detúneles de conducción es obligatoria la instalaciónde rejillas para la retención de basuras.

5.2.3.15 En los portales de salida se deben preverestructuras de disipación a lámina libre,trampolines o difusores a presión que tengan unaexpansión en planta y disminuyan en altura, asícomo dentellones anclados en la cimentación a finde evitar la erosión de los portales de salida. Además, estos portales deben diseñarse considerandola posibilidad de erosión del cauce del río y de laorilla opuesta.

5.2.3.16 En el diseño de túneles hidráulicos se debeprever mecanismos para la extracción del aire a finde evitar cualquier posibilidad de formación devacíos en el interior del túnel.

5.2.3.17 En los túneles hidráulicos se debe preverfacilidades de transporte de materiales, equipos ydel personal que realiza operaciones demantenimiento.

5.2.3.18 Los túneles a gravedad, así como los túneles apresión, ubicados a una profundidad de al menos lamitad de la presión interna del agua (en metros), yque corten rocas poco fracturadas no erosionables(incluyendo los materiales de relleno de lasfracturas), se deben diseñar sin revestimiento.

5.2.3.19 Cuando las velocidades de flujo en los túnelessean mayores que 10 m/s, el diseño de túneles norevestidos debe estar sustentado en datos yresultados de investigaciones de laboratorio, queconsideren las condiciones del funcionamientohidráulico y el estado de la roca.

5.2.3.20 Para mejorar las condiciones hidráulicas y

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facilitar la observación y el mantenimiento de lostúneles no revestidos, como regla general, se debediseñar con la solera plana de hormigón.

5.2.3.21 Los tramos inicial y final de túneles norevestidos,

(a gravedad o a presión) deben ser revestidos enuna longitud igual a la luz (diámetro) de laexcavación, pero no menos de 10 metros.

5.2.3.22 Los túneles no revestidos, en los cuales sepuede alterar la estabilidad de determinadosbloques aislados o de tramos del macizo rocoso, sedebe prever anclajes inyectados y hormigón lanzado.

5.2.3.23 En el diseño de túneles no revestidos, se debenprever disparos de costura (precorte), a fin demejorar la rugosidad de la superficie del túnel.

5.2.3.24 Los revestimientos de los túneles se clasificanen:

- De regularización: destinados exclusivamente amejorar las características hidráulicas deltúnel, y al mismo tiempo, proteger a la roca dela acción de la meteorización y erosiónhidráulica;

- Portantes: que garantizan la absorción decargas durante la construcción y operación deltúnel, y al mismo tiempo satisfacen lasexigencias de los revestimientos deregularización.

5.2.3.25 Los revestimientos de regularización se haráncon hormigón lanzado o con hormigón monolítico.

Se puede adoptar revestimiento de regularización entúneles a presión, siempre y cuando, la profundidaddel túnel sea al menos igual a la mitad de lapresión interna del agua (en metros).

Cuando la velocidad del flujo del agua es menor que10 m/s, se permite el uso de hormigón lanzado sinalisamiento, en las paredes y en la bóveda de lostúneles. Para velocidades mayores su uso debeestar fundamentado en datos de investigaciones enlaboratorio. La solera de los túneles conrevestimiento de regularización debe ser dehormigón.

5.2.3.26 Los revestimientos y recubrimientos de túneleshidráulicos de alta resistencia a la cavitación oal desgaste, deben ser realizados con hormigones de

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alta resistencia.

5.2.3.27 Los diferentes tipos de revestimientosportantes y su campo de utilización para túneles agravedad y a presión, deben considerar:

- El grado de fracturación de la roca;- La profundidad a que se encuentren;

- La presión del agua;- Los métodos de excavación y alteración de la

roca, como consecuencia de la excavación.- La sismicidad de la zona.

5.2.3.28 Las cargas y solicitaciones que debenconsiderarse en el diseño del revestimiento son lassiguientes:

- Presión del terreno;- Presión interna del agua;- Peso del revestimiento;- Presión interna del agua producida por el golpe

de ariete;- Presión de la lechada de las inyecciones sobre

el revestimiento;- Solicitaciones producidas por cambios de

temperatura;- Solicitaciones producidas por el paso de

equipos y maquinarias durante la construcción;- Cargas sísmicas y otras producidas por

explosiones.

5.2.3.29 Las cargas y solicitaciones se deben considerarpara las peores combinaciones posibles, en formaseparada, para el período de construcción y paracondiciones normales de operación y mantenimiento.

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5.2.4 Tuberías de presión

5.2.4.1 El trazado de la conducción a presión, en planta,debe estar constituido por tramos rectos, o porsegmentos rectos seguidos de cambios de dirección.En perfil, estará preferentemente constituido portramos rectos.

Cuando se impongan cambios de pendiente, aconsecuencia del relieve del terreno, se evitarámultiplicarlos excesivamente, especialmente enconducciones de gran diámetro, a fin de facilitarel montaje de tuberías y accesorios.

5.2.4.2 Las conducciones formadas por segmentos rectospodrán ser curvadas mediante la deflexión de lostubos en sus juntas.

En el caso de juntas flexibles, la diferenciamáxima posible en cada junta será la siguiente:

TABLA V.18 Deflexiones máximas para juntas flexibles

DEFLEXIONDIÁMETRO DEL TUBOmm

grados minutos

100 – 3004004505006007509001000

32221111

04025104525105

El proyecto de una conducción forzada porgravedad, deberá tomar en cuenta los siguientesaspectos:

- Si se origina la tubería al final de un tramoa lámina libre, se deberán respetar lascondiciones establecidas en 5.3.3(transiciones)

- Si el conducto de aguas arriba esdescubierto, se exigirá antes de la entrada ala tubería forzada una reja de barrasparalelas con abertura igual o inferior a 0.1m.

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5.2.4.3 Cuando las conducciones a presión se unen areservorios o cámaras de carga, se deberánobservar las siguientes condiciones:

- Si el agua contiene abundantes sedimentos ensuspensión se debe prever un desarenador parasu remoción y se instalarán malla cuyaabertura sea como máximo igual a la mitad delmenor diámetro de los sólidos transportadospor el agua

5.2.4.4 En lo posible, hay que evitar los terrenosinestables o los suelos, cuyo análisis revele unacorrosividad especial. Si a pesar de todo, esnecesario atravesarlos, conviene localizar laconducción con el mejor alineamiento posible ydiseñar medidas de seguridad que minimicen losriesgos de daños.

5.2.4.5 Cuando una tubería se encuentre sumergida, hay queobservar las siguientes condiciones:

- El tipo de tubo, juntas, materiales y apoyosdebe ser el adecuado a esa forma deinstalación; garantizando la estanqueidad delconducto, su estabilidad y resistencia alimpacto.

5.2.4.6 Cuando se planifique un sistema de conducción, condesarrollo por etapas, se debe planificar dos omás líneas de conducción. En este caso, esnecesario considerar la interconexión entre laslíneas, para facilitar las labores demantenimiento de los diferentes tramos.

5.2.4.7 Cuando se prevea una sola línea de conducción, esnecesario considerar tanques de reserva, capacesde absorber la demanda durante el tiempo que tomela reparación del daño.

El tiempo necesario para la reparación de latubería debe asumirse según la tabla V.19.

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TABLA V.19 Tiempos para reparación de tuberías

TIEMPO DE REPARACIÓN EN HORAS,LA TUBERÍA SEGÚN LA PROFUNDIDADDE INSTALACIÓN DE LA TUBERÍA

DIÁMETRODE LA

TUBERÍAmm

< 2 m > 2 m

Hasta 400De 400 a 1000Más de 1000

81218

121824

El tiempo mínimo para la reparación de una tuberíadebe asumirse considerando el material, diámetro,condiciones de instalación, trazado,disponibilidad de accesos y medios para laeliminación de los daños, pero no menos de 6horas.

5.2.4.8 Se recomienda dividir a la tubería de conducción apresión en tramos de mantenimiento, no mayores a 5km, cuando se tenga más de una línea; o no más de3 km, cuando la conducción sea de una sola línea.

5.2.4.9 Las tuberías de conducción, por lo general, debendiseñarse enterradas. Cuando exista suficientesustentación técnica, se permitirá el uso deconducciones al aire libre, o dentro de tuberíasque incluyan otros servicios.

5.2.4.10 Las tuberías pueden tenderse en todo tipo de terreno, sin ningún perfilaje.

Cuando se excave en terrenos rocosos o en terrenosblandos, se debe profundizar la excavación de lazanja en 10 cm a 20 cm, por debajo de la cotadefinitiva de la solera, para luego restablecer elnivel de diseño, confeccionando un lecho de apoyo.

En terrenos rocosos se debe colocar una cama dearena de al menos 10 cm de espesor.

En terrenos blandos se debe colocar una capa demateriales gravo-arenosos o de ripios triturados,que constituyan un adecuado drenaje.

5.2.4.11 El diámetro de la conducción debe establecerse enbase a una optimización técnico-económica,considerando en este análisis las condiciones detrabajo, cuando se interrumpa un determinadotramo.

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El diámetro mínimo de la tubería de conducción,que contemple necesidades contra incendios, debeser no menor a 100 mm, para centros pobladosurbanos e instalaciones industriales, y no menosde 75 mm, para poblaciones rurales.

5.2.4.12 Las tuberías de conducción deberán diseñarseconsiderando las siguientes instalaciones:

- Válvulas para la interrupción del servicio,por tramos;

- Válvulas de purga de aire;- Ventosas para la extracción del aire;- Válvulas de vaciado;- Válvulas de regulación de presión;- Aparatos de control de sobre presiones, para

condiciones de golpe de ariete;- Juntas móviles;- Apoyos y anclajes.- Bocas de inspección;- Estación para medición de caudal.

En tuberías de presión por gravedad, se debeconsiderar la instalación de cámaras rompe presióno de accesorios que permitan garantizar sufuncionamiento en cualquier régimen, sinsobrepasar las presiones admisibles, y según eltipo de tubería elegida.

5.2.4.13 Las cámaras rompe presión deben diseñarse parasatisfacer las siguientes condiciones:

- Crear un volumen de reserva de agua,suficiente como para satisfacer demandasinstantáneas y abatimientos bruscos de nivel,producidos por la apertura de alguna válvulaubicada aguas abajo;

- Impedir la entrada de aire a la tubería;- Impedir el ingreso a la tubería de cuerpos

flotantes y otros materiales que puedan caeren la cámara;

- Desalojar automáticamente el agua, en caso deque se produzca el cierre brusco de algunaválvula ubicada aguas abajo;

- Proporcionar una transición adecuada, que unala estructura prismática de la cámara con latubería, minimizando las pérdidas de cargalocalizadas.

5.2.4.14 Las uniones móviles se deben considerar:

- En las tuberías cuyas juntas no puedancompensar los desplazamientos provocados por

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los cambios de temperatura del agua o delaire, o por condiciones vinculadas a lossuelos;

- En las tuberías de acero instaladas en elinterior de galerías o canales, entre apoyosfijos. El espaciamiento entre juntas debedeterminarse en base a cálculos estáticos.

- En las tuberías instaladas sobre terrenoscompresibles.

Cuando la conducción se instale dentro de unazanja, se debe considerar juntas móviles, en loslugares de acople a piezas de hierro fundido.

Cuando la tubería sea de hierro fundido, y seinstale enterrada dentro de una zanja, las juntasmóviles deben estar dentro de pozos.

5.2.4.15 Los materiales y tipo de tubería se debe escogeren base a cálculos estáticos, considerando, a másde las condiciones de funcionamiento, lascondiciones sanitarias, la agresividad de lossuelos y la calidad del agua a transportar.

Se debe dar preferencia al uso de materiales defabricación nacional.

Las tuberías de hierro fundido, deben instalarsepreferentemente, cuando éstas crucen centrospoblados, áreas industriales y agroindustriales, ycuando por razones técnico-económicas no se puedautilizar tuberías no metálicas.

Las tuberías de acero se deben instalar, cuando:

- La presión de trabajo no sea mayor que la delos materiales de fabricación nacional;

- En los cruces de carreteras y vías férreas;- En los sitios de cruce con redes de

alcantarillado;- La tubería se instale sobre apoyos o dentro

de galerías;- En suelos compresibles y expansivos.

En las conducciones con tuberías de hormigónarmado o de asbesto cemento, se permite utilizarpiezas de acople de hierro fundido.

5.2.4.16 Las tuberías de presión se deben calcular a lapresión interna del agua, del suelo, a las cargastemporales, a la presión atmosférica en los puntosde formación de vacíos y a la presión

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hidrostática externa, cuando éstas se encuentrensumergidas, o bajo niveles freáticos altos.

5.2.4.17 En las conducciones a presión se debe preversuficientes aparatos que garanticen la extraccióndel aire, que pueda estar bloqueado, al momento dellenado de la tubería.

5.2.4.18 Cuando la conducción presente varios puntos altos,vinculados al relieve del terreno, se recomiendaprever las siguientes pendientes mínimas:

- 0,2% a 0,3% en tramos ascendentes;- 0,4% a 0,6% en tramos descendentes.

Tal perfil, con subidas lentas y bajadas rápidas,facilita la reunión del aire en los puntosaltos, al mismo tiempo que contrarresta elarrastre eventual de bolsas de aire y laproducción de golpes de ariete.

Se evitará diseñar las conducciones a presión, consubidas rápidas y bajadas lentas.

5.2.4.19 En terrenos planos hay que evitar pendientesnulas, por cuanto, pequeños hundimientos puedenproducir puntos altos no previstos.

La pendiente mínima en terrenos planos, será de almenos 0,05%.

5.2.4.20 Al inicio de cada tramo se instalarán válvulas decompuerta, que permitan realizar labores demantenimiento o reparación y el llenado de latubería por tramos.

5.2.4.21 Las válvulas de purga de aire, de accionamientoautomático, deben instalarse sistemáticamente enlos puntos altos de las conducciones, a fin deeliminar cualquier formación de bolsas de aire ovacíos.

Se debe ubicar también válvulas de aire, en laparte superior de los tramos de mantenimiento, ysu accionamiento puede ser manual.

5.2.4.22 Las ventosas de extracción de aire se debeninstalar en todos los sitios donde se prevea unaválvula de extracción de aire.

Se puede prescindir de la instalación de ventosas,en aquellos casos en que se garantice la expulsióndel aire conjuntamente con el agua.

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Se recomienda utilizar ventosas de:

- 25 mm de diámetro, para tuberías de hasta 500mm;

- 50 mm de diámetro, para tuberías de más de500 mm.

5.2.4.23 Si es imposible evitar en el trazado tramoshorizontales seguidos de tramos descendentes, hayque prever ventosas o purgadores de aire, en losextremos de los primeros.

5.2.4.24 Si es necesario se instalarán puntos de purga deaire suplementarios, aguas abajo de los aparatosde cierre, tales como válvulas de compuerta y deretención, susceptibles a cerrarse en el momentodel vaciado o del llenado de la conducción.

5.2.4.25 Las válvulas de vaciado se instalarán al final decada tramo de mantenimiento, así como también enlos puntos bajos, donde se prevea su utilizaciónpara lavado.

La instalación de válvulas de vaciado en lospuntos bajos de la conducción debe permitir elvaciado total del tramo de la tubería.El dimensionamiento de las purgas para lavado,debe garantizar velocidades de flujo no mayores a1,1 veces la velocidad de diseño, para el caudalcorrespondiente, y de acuerdo a las normas de laSAPYSB.

5.2.4.26 El agua utilizada para el lavado de la tuberíadebe ser descargada en el curso de agua o quebradamás próxima.

5.2.4.27 Se instalarán válvulas reductoras de presión, detal forma que ésta no sobrepase el valor máximofijado, en función al tipo y clase de tubería, ycondiciones de explotación del sistema.

5.2.4.28 Se instalarán en las conducciones, aparatosantigolpe de ariete (tipo válvulas de descarga),cuando se espere que la sobre presión ocasionadapor el cierre o apertura de una válvula, sea mayorque la presión de trabajo de la tubería. Estasválvulas deben garantizar su apertura automática,cuando la presión sobrepase el valor fijado, y queademás, se cierren lentamente, para evitar golpesde retorno.

5.2.4.29 Las medidas de protección contra el golpe deariete deben considerarse en los siguientes casos:

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- Interrupción imprevista del funcionamiento delas bombas, que produzcan la interrupciónbrusca del suministro del agua;

- Cierre mecanizado de válvulas, cuando sedesconecta la conducción o un tramo de ella;

- Apertura o cierre brusco de las válvulas deadmisión a la conducción.

Las sobre presiones producidas por el golpe deariete deben determinarse en base a cálculoshidráulicos, para condiciones normales y críticasde funcionamiento. En base a los resultados deestos cálculos se asumirán los medios de defensa,que garanticen la protección de la tuberíaelegida, para las presiones normales de trabajo.Se permitirá el uso de tuberías de clase superior,en aquellos caso, en que su incremento de costosea menor que el costo de los medios de protecciónnecesarios para contrarrestar el golpe de ariete.

5.2.4.30 En calidad de medios de defensa contra el golpe deariete, provocado por el cierre o arranque bruscode las bombas, se pueden utilizar los siguientes:

- Instalación de chimeneas de equilibrio;- Instalación de accesorios para la extracción

del aire;- Instalación de cámaras rompe presión, que

dividan a la conducción en tramos conpresiones hidrostáticas reducidas,admisibles para cada tramo y clase detubería seleccionada;

- Instalación de cámaras de aire, al inicio dela conducción, que atenúen el golpe deariete.

5.2.4.31 La protección de la tubería a las sobre presionesprovocadas por el cierre de válvulas, debeevitarse aumentando el tiempo de cierre de éstas.Si no se puede reducir el tiempo de cierre,entonces se debe considerar otras medidascomplementarias de protección (válvulas de protec-ción, válvulas de aire, chimeneas de equilibrio,etc.).

5.2.4.32 El tipo de protección interna y externa, contra lacorrosión, debe establecerse en base alconocimiento de las características decorrosividad de los suelos y del agua atransportarse.

Se debe estudiar la corrosividad que puedanproducir las corrientes divagantes, en los casosen que la conducción cruce un ferrocarril

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electrificado o una línea de alta tensión.

5.2.4.33 Cuando la conducción con tuberías de hierrofundido atraviese terrenos particularmentecorrosivos, la protección debe hacerse con mangasde polietileno.

5.2.4.34 La profundidad de instalación de las tuberías debeestablecerse considerando las solicitacionesproducidas por el tráfico, así como también loscruces con otras instalaciones subterráneas.

5.2.4.35 Para evitar el calentamiento del agua, las tuberías deben estar enterradas por lo menos 50cm, medidos desde la parte superior o clave de latubería.

5.2.4.36 La línea piezométrica de las conducciones apresión, se calculará para las peores condicionesde flujo, y estará por lo menos 2 m más arriba dela clave del conducto, y por lo menos 1 m másarriba de la superficie del terreno.

Esta condición no será obligatoria para los tramosinicial y final de conducciones a presiónacopladas a reservorios o estanques al aire libre.

5.2.4.37 A la salida de la tubería forzada deberá existiruna válvula con características adecuadas pararegular el flujo y ajustar hasta los valoresdeseados.

Las válvulas de regulación deberán serdimensionadas de modo que no ocurran fenómenos decavitación para todo el rango de caudales quedeben ser regulados.

No se utilizarán válvulas de compuerta para laregulación del flujo.

5.2.4.38 Si la tubería de conducción abastece a diferentesusuarios o reservorios, se dimensionará paraatender los requerimientos más desfavorable quepuedan ocurrir, para lo cual deberá contar con lossiguientes dispositivos:

- Aparatos de regulación del flujo a la salidade cada ramal

- Aparatos para interrupción automática concomandos centralizados y conectados a losdistintos reservorios, desde los cuales seemitirán las señales respectivas cuando elreservorio ha alcanzado su máximo nivel detrabajo, o para cualquier caso fortuito; y,

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- Válvulas de admisión en la captación.

5.2.4.39 Cuando se ha escogido una conducción a presión porbombeo, las siguientes condiciones deberán seratendidas.

- Las condiciones forzadas por bombeo no podráninterceptar la línea piezométrica encondiciones normales de funcionamiento, aúnen condiciones de caudal mínimo.

- Cuando las condiciones topográficas llevarena una inflexión de la línea piezométrica, apartir del punto de inflexión, el flujo debeser a gravedad.

5.2.4.40 El punto en que un conducto forzado por bombeo setransforma en un conducto forzado por gravedad, ycuando no existan otros medios para garantizar elperfecto funcionamiento de la conducción, deberápreverse un reservorio de trasvase, dimensionadopara el caudal máximo.

5.2.4.41 El cálculo de las tuberías de presión se haráutilizando fórmulas generalmente aceptadas, comopor ejemplo, la fórmula de Hazen y Williams,Darcy-Weisbach, Colebrook-White, etc.

Cuando se utilice la fórmula de Hazen y Williams,el coeficiente de Chow, se recomienda adoptar dela tabla V.20:TABLA V.20 Coeficientes de Chow para la

fórmula de Hazen – Williams

TIPO DE CONDUCTO COEFICIENTE CHOW

Acero corrugadoAcero galvanizadoAsbesto – cementoCobrePVCHormigón lisoHormigón ordinarioHiero fundido nuevoHierro fundido viejo

6012514013014013012013090

5.2.4.42 En el dimensionamiento de la conducción a presión

se debe observar los siguientes criterios para elcálculo de pérdidas de carga:

- Para tuberías de presión, las pérdidas decarga se calcularán por la fórmula universal

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siguiente:

hf = f. L/D. V2/2g

En donde

hf = pérdida de carga distribuida enmetros de columna del líquido;

D = diámetro interno de la tubería, enm;

f = coeficiente adimensional de pérdidade carga distribuida por fricción;

V = velocidad media de flujo en lasección, en m/s

g = aceleración de la gravedad en m/s2

Para el caso de flujo laminar (Re < 2 000) elcoeficiente de pérdida de carga puede serdeterminado del diagrama de Moody o calculado porla fórmula:

f = 64/Re

Re = número de Reynolds

En la zona crítica, cuando (2 000 < Re < 4 000),el coeficiente de pérdida de carga distribuida f,para conductos de cualquier sección y diámetrohidráulico D, con paredes lisas o rugosas serecomienda el uso de la fórmula de Colebrook -White:

1/ √f = -2log( k/3,7D + 2,5l/Re √f )

En donde:

k = rugosidad uniforme equivalente en mm

Este coeficiente debe considerar los siguientesfactores

- Material de fabricación de la tubería oconducto

- Proceso de fabricación de la tubería- Naturaleza del líquido a ser conducido- Edad del conducto o tubería (tiempo de

servicio)

Se recomienda utilizar el coeficiente k derugosidad equivalente, según lo indicado en la

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tabla:

TABLA V.21 Coeficiente k de rugosidad

TIPO DE CONDUCTO K

Tubería de acero nuevaTubería de acero luego de un año de servicioTubería de acero viejaTubería de acero conrecubrimiento de cementoTubería galvanizada nuevaTubería de hierro fundido nuevay con uniones bien alisadasTuberías de planchas de acero soldadas y tuberías de hormigón bien alisadas

0,04 – 0,17

0,120,19

0,12 – 0,240,25

0,31

0,33

5.2.4.43 Para conductos a presión se consideran aceptableslos límites de velocidades máximas indicados en latabla V.22.

TABLA V.22 Limites máximos de velocidad paraconductos a presión

MATERIALES DE LAS PAREDES VELOCIDAD MÁXIMAm/s

Hormigón (simple o armado)Hierro fundido y hierro dúctilAsbesto – cementoAceroCerámica vitrificadaPlástico

4,5 a 5 4 a 5 4,5 a 5 6 4 a 6 4,5

5.2.4.44 Cuando la conducción a presión tenga tramosaéreos, la tubería debe descansar sobre apoyos dehormigón y estar sujeta con zunchos.

Para evitar desplazamientos irregulares de lastuberías sobre los apoyos, ésta debe fijarse entrepuntos llamados anclajes, los mismos que debenestar espaciados cada 100 m a 150 m.

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Obligatoriamente se deben prever anclajes en todoslos puntos de cambio de dirección, sean estos enplanta o en perfil.

5.2.4.45 Cuando se utilice tubería de hierro fundido, hayque prever un apoyo por cada tubo, el mismo quedebe ubicarse detrás del enchufe o campana.

5.2.4.46 Cuando se utilice tubería de acero de planchassoldadas, la distancia entre apoyos se determinaráen base a cálculos que consideren que sobre losapoyos actúan el peso propio de la tubería y elrozamiento de la tubería con el apoyo, el mismoque produce esfuerzos de compresión y tracción,proporcionales a la temperatura.

5.2.4.47 Los anclajes, destinados a impedir el movimientode la tubería, deben prever uniones móviles alinicio del ramal descendente.

5.2.4.48 En el diseño de anclajes, se debe considerar todaslas fuerzas trasmitidas por la tubería yequilibrarlas, a fin de garantizar su permanenciainamovible.

Se debe considerar las siguientes fuerzas ysolicitaciones:

- Componente del peso de la tubería, normal aleje;

- Componente del peso de la tubería, paralelaal eje de la misma, que tiende a producir sudeslizamiento hacia el anclaje;

- Rozamiento en los apoyos, que actúa hacia elanclaje, produciendo compresión o tracción,por cambios de temperatura;

- Fuerza paralela al eje de la tubería, debidoal rozamiento en la prensa estopa, ubicada enla junta de dilatación o unión móvil;

- Fuerza de arrastre del agua, en dirección almovimiento de la misma;

- Fuerza centrífuga, producida por el cambio dedirección. La dirección de esta fuerzacoincide con la bisectriz del ángulo formadopor los dos ramales de la tubería.

5.2.5 Cartografía y topografía

5.2.5.1 Para el diseño de las obras hidráulicas deproyectos de abastecimiento de agua para consumohumano, industrial o agroindustrial se debeidentificar los posibles sitios de regulación,

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captación y rutas de conducción, sobre cartastopográficas en escala 1:25 000 a 1:50 000.

5.2.5.2 Para los estudios de hidrología y climatología sepodrán usar cartas topográficas en escala 1:100000 o cartas planimétricas en escala 1:50 000.

5.2.5.3 Sobre los planos topográficos indicados en 5.2.5.1se ubicarán los posibles sitios de regulación ycaptación, se determinarán las longitudesaproximadas de los canales, túneles y tuberíasdesde la fuente de abastecimiento hasta el lugardestinado a la purificación y almacenamiento deagua potable.

Se establecerán las cotas de las posibles tomas,desarenadores, tanques de carga, sifones,reservorios de agua cruda, planta de tratamiento,reservorio de agua tratada, etc.

Se estudiará la posición de los caminos de accesoy se estimará la longitud de nuevos caminos deconstrucción y mantenimiento del proyecto.

5.2.5.4 En las zonas donde no existan planos topográficosse utilizarán cartas planimétricas en escala 1:50000 y se completará esta información medianteprocesos de restitución aerofotogramétricaexpeditiva, en base a fotografías aéreasdisponibles de la zona.

5.2.5.5 Una vez identificado el proyecto en los mapas yplanos topográficos se debe realizar recorridos decampo a fin de observar las características de lacuenca y de los sitios de las obras, en estosrecorridos se debe verificar algunos datosobtenidos de los mapas y planos topográficos, asaber:

- En el sitio de toma: la pendiente del río,ancho del cauce, forma del perfiltransversal, cota aproximada del cauce,huellas de la máxima creciente, etc.;

- En los sitios para desarenadores y tanques decarga de sifones: la pendiente transversal ylongitudinal del terreno, ancho de la posibleplataforma, cota aproximada, distancia ydesnivel hasta el río;

- En la conducción: la pendiente transversaldel terreno de tramos característicos, laorientación de las obras, la ubicación de

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puntos obligados, las facilidades de acceso,las longitudes de las tuberías, losdesniveles de las obras de arte, etc.

En estos trabajos de comprobaciónpreliminares se debe utilizar brújula,altímetro, clinómetro, nivel de mano, taquí-metro o telémetro.

5.2.5.6 Para el diseño definitivo de proyectos deabastecimiento de agua se realizarán lossiguientes trabajos topográficos:

- Poligonales de enlace a los vértices geodésicos

de la red nacional del IGM; (ver numeral 5.2de la tercera parte de estas normas).

- Poligonales cerradas para el diseño de las obrasde captación, desarenadores, canales,túneles, tuberías, etc.;

- Nivelación geométrica de precisión paraenlace depuntos específicos del proyecto a cotas decontrol fijo;

- Levantamientos topográficos de franjas para eltrazado de canales y tuberías, a escala 1:1000 con curvas de nivel cada metro enterrenos ondulados y cada 0,5 m en terrenosplanos;

- Levantamientos topográficos de detalle a escala1:250 con curvas de nivel cada 0,5 m, paraestudios específicos.

Los levantamientos topográficos deben restringirsea las áreas de interés para el diseño de lasestructuras y alcanzar como máximo el perímetro de la zona deprotección sanitaria inmediata.

Los planos topográficos se dibujarán en hojastamaño INEN A1, con simbología y normascartográficas convencionales, utilizando papel defácil reproducción.

5.2.5.7 Los vértices de los polígonos, las referencias yBMS deben ser mojonados en lugares estables, porlo menos cada kilómetro, mediante mojones de

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hormigón simple enterrados. Cada mojón serádenominado según el tipo de obra y grabada sudenominación en bajo relieve.

5.2.5.8 Una vez establecido el trazado aproximado de laconducción, se debe proceder a la determinacióndel trazado definitivo, mediante el replanteo deleje sobre el terreno.

El trazado definitivo de las líneas de conduccióndebe ser señalado en el terreno mediante marcasfijas, con la máxima garantía de permanencia ytratando siempre de mantener un enlace con la rednacional del IGM.

5.2.5.9 En la realización de trabajos topográficos se debeemplear distanciómetros electrónicos, niveles deprecisión y más equipos auxiliares, los mismos quedeben encontrarse en perfecto estado defuncionamiento.

5.2.5.10 La precisión y modo de realización de los trabajostopográficos será establecida en lasespecificaciones técnicas que se preparen paracada proyecto.

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APENDICE Z


Esta norma no requiere de otras para su aplicación

Z.2 BASES DEL ESTUDIO

Normas de Diseño para los Sistemas de Agua Potable y Elimi-nación de Residuos Líquidos. IEOS, 1986.

Normas para el Trazado de Canales. INERHI

Tratado de Hidrología Aplicada G. Remeneiras.

Hidrología para Ingenieros Linsley y otros.

Previsión et predetermination des étiages et des crues. J.Larras.

Generación y procesamiento de datos hidrológicos en el Ecua-dor. R. Villalba.

Estudio de caudales máximos en cuencas pequeñas. L. Rodrí-guez.

Métodos utilizados en el cálculo de crecidas. C. Landín.

Diseño Hidráulico. S. Krochin.

Guía para la realización de inventarios de pequeñas centra-les hidroeléctricas. S. Krochin.

Recent developments in erosion and sediment yield studies.R. Hadley y otros.

Problemes de erosion, transport solide et sedimentation dansles bassins versants. A Sundborg UNESCO.

Sedimentation Engineering. V Vanoni, ASCE M&R No. 54.

Elaboracao de estudo de concepcao de sistemas publicos deabastecimiento de agua. PNB-587/77.

Protection de la qualite des eaux et maitrise de la pollu-tion. J.R. Villant.

Manual técnico del agua. Degremont 1989.

Canalizaciones Fundición Dúctil. Pont-A-Mousson SA, 1987.

Etude Geotechnique et Reconnaissance des sols. Revue Fran-caise Geotechnique - Project de DTU 1983.

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182

Essais de Laboratoire el en place de mecanique des dols -aide memoire 1973.

Mecánica de Suelos - Juárez Badillo 1969.

Manual de Cálculos Hidráulicos - Kiselev 1961

Manual de Diseño de Obras Hidráulicas - Nedrig 1983.

Centrales Hidroeléctricas - Guvin 1983.

Agua Potable - Niloladze 1979.

Diseño de Sistemas de Agua Potable - Abramov 1983.

Principios de Hidráulica, Agua Potable y Alcantarillado,Kalidzin 1966.

Diseño de Obras Hidráulicas - Grishin 1979.

Obras Hidráulicas - Zhurabliev 1979.

Obras de Toma en ríos de montaña y de pie de montaña - Dane-lia 1975.

Normas Soviéticas para el diseño de sistemas de aguapotable. 1976.

Criterios generales de diseño de obras hidráulicas. NormasSoviéticas.

Diseño de túneles hidráulicos. Normas Soviéticas 1984.

Diseño de tuberías matrices. Normas Soviéticas 1976.

Diseño de obras hidráulicas fluviales. Normas Soviéticas1975.

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SEXTA PARTE(VI)

POTABILIZACION DEL AGUA

1. OBJETO

1.1 Esta norma proporciona un conjunto de criteriosbásicos para el diseño de plantas depotabilización de agua para el consumo humano.

2. ALCANCE

2.1 La presente norma es aplicable al diseño de nuevasplantas de potabilización y al mejoramiento deplantas existentes, diferenciando en donde seconsidera necesario los requerimientos para eldiseño de plantas pequeñas (capacidad nominal <100 l/s), medianas (capacidad nominal entre 100l/s y 1 000 l/s) y grandes (capacidad nominal > 1 000 l/s). No se presentan criterios específicospara la evaluación de plantas de tratamientoexistentes, pero los criterios vertidos pueden serconsiderados como guías válidas para determinar lareutilización o modificación de obras existentesdentro de un nuevo proyecto.

3. DEFINICIONES

3.1 Potabilización: es la corrección de la calidad delagua para hacerla apta para el consumo humano.

3.2 Planta de tratamiento de agua: es el conjunto deobras, equipos y materiales necesarios paraefectuar los procesos y operaciones unitarias quepermitan obtener agua potable a partir de aguacruda de fuentes superficiales o subterráneas.

3.3 Proceso unitario: es un mecanismo que promuevecambios físicos, químicos o biológicos en el aguacruda con el objeto de ajustarla a las normas decalidad establecidas para el agua potable.

3.4 Unidades componentes de la planta de tratamiento:son las obras y equipos utilizados para llevar acabo los procesos unitarios para el tratamientodel agua.

3.5 Procesos convencionales: son aquellos comúnmenteutilizados para el tratamiento del agua, tales

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como la mezcla, floculación, sedimentación,filtración y desinfección.

3.6 Procesos no convencionales: son aquellostratamientos especiales no de utilizacióngeneralizada, tales como filtración directa,tratamiento con carbón activado, desinfección conozono, y otros.

3.7 Tecnología apropiada: es aquella que permiteseleccionar los métodos de tratamiento más simplesy económicos, utilizando al máximo la mano de obray materiales locales.

3.8 Capacidad nominal: es la capacidad de la planta detratamiento correspondiente al caudal de diseño.

3.9 Capacidad real hidráulica: es el caudal máximo quepuede fluir a través de la planta, generalmente enexceso de la capacidad nominal.

3.10 Planta prototipo: es una planta de tratamientoexistente utilizada para probar la eficiencia deprocesos unitarios.

3.11 Planta piloto: es un modelo de la planta que seestá diseñando, que permite simular procesos ycondiciones hidráulicas utilizando en formadirecta el agua de la fuente de abastecimientoseleccionada.

3.12 Prueba de jarras: es un ensayo de laboratoriorealizado mediante la utilización del aparato dejarras, aplicado principalmente al estudio de losprocesos de mezcla y floculación del agua.

3.13 Prueba de jarras modificada: es la prueba dejarras realizada con un aparato que utiliza jarrascuadradas de 2 litros y deflectores para laagitación del agua.

3.14 Diseño experimental: es una técnica estadísticaque permite planear la realización de unexperimento tal como la prueba de jarras, paraasegurar que sus resultados proporcionen respues-tas estadísticamente válidas a las preguntas bajoinvestigación.

3.15 Sistema experto: es un programa computacionalinteractivo que pretende simular las acciones ydecisiones de un experto usando algunasrepresentaciones de su conocimiento y proceso derazonamiento.

3.16 Sistema SCADA: es un sistema computacional que

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permite el monitoreo y control remoto de losprocesos de tratamiento (Supervisory Control andData Acquisition System).

3.17 Perfil hidráulico: es un corte a través de todaslas unidades de tratamiento que muestra el nivelde agua en cada una de ellas bajo condiciones deoperación normal de la planta.

3.18 Carga superficial: es el resultado de dividir elcaudal procesado por una unidad de tratamientopara el área superficial de la misma.

3.19 Tasa de filtración: es el caudal que se filtra porunidad de área del lecho filtrante.

3.20 Índice de agresividad: pH + log Alcalinidad + logCalcio, estando expresados la alcalinidad y laconcentración de calcio en mg/l como CaCO3.


El diseño de toda planta de tratamientocomprenderá las siguientes fases:

- Caracterización del agua cruda- Estudios de conceptualización- Diseños definitivos- Documentación del proyecto

4.1 Caracterización del agua cruda

La caracterización del agua cruda debe proveer aldiseñador la información suficiente respecto a lasprincipales características físicas, químicas ybacteriológicas del agua, y respecto a lasvariaciones de la calidad del agua en eltiempo, principalmente en lo referente aturbiedad, color, alcalinidad, pH y NMP decoliformes fecales por 100 ml de la muestra.

4.1.1 Para este objeto, es preciso que la SAPYSB oel organismo interesado en el aprovechamiento deuna fuente de agua, antes de iniciar el diseño deuna planta de tratamiento, emprenda en un programade muestreo que permita analizar el agua endiferentes períodos del año (seco y lluvioso), yen lo posible durante algunos años. En todo caso,a partir de la información disponible al iniciarseel diseño de las unidades que componen una plantade tratamiento, el diseñador propondrá larealización de nuevos muestreos, y la SAPYSB de-cidirá el muestreo mínimo aceptable.

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4.1.2 Las muestras tomadas serán analizadas paradeterminar las características de calidadseñaladas en la cuarta parte de este código. Conlos resultados establecidos se prepararán curvasde frecuencia acumulada de turbiedad, color,alcalinidad, pH y NMP, las que estudiadas estadís-ticamente, coadyuvarán posteriormente a la selec-ción del tratamiento apropiado.

4.1.3 En el caso de aguas crudas superficiales, esrecomendable contar con una serie de análisis demuestras tomadas durante una lluvia, conintervalos de 15 a 30 minutos, para determinar eldeterioro de la calidad del agua y el tiempo enque éste ocurre desde que se inicia la lluvia,parámetro de interés para la selección del procesode tratamiento.

4.1.4 Cuando ya existan otras plantas detratamiento que se aprovisionen de la mismafuente, o se trate del rediseño de una plantaexistente, se deberá utilizar toda la informacióndisponible tanto del agua cruda como del aguatratada, pudiendo en este caso prescindirse de unnuevo muestreo.

4.1.5 Además de los análisis del agua cruda, eldiseñador deberá investigar la cuenca de aporte ala fuente seleccionada, con el objeto de anticiparsituaciones que podrían afectar la calidad delagua como resultado de la ocupación actual oprevista de la cuenca. En particular, seidentificarán asentamientos humanos, industrias yotros contaminadores potenciales. En caso deexistir la posibilidad de descargas de productostóxicos o capaces de tornar el agua inapropiadapara el consumo, se deberá descartar la fuente; siésta fuese la única fuente aprovechable, sedeberán establecer claramente las precauciones quese deben tomar para su utilización. La SAPYSBestablecerá la profundidad requerida en lainspección de la cuenca.

4.1.6 En los casos en que se considere necesario,El diseñador recomendará y diseñará un programa demonitoreo de la calidad del agua para serejecutado posteriormente a la terminación delestudio y hasta la iniciación de la construcción,que permitirá aumentar los datos existentes,proveerá un cuadro completo de los parámetros deimportancia, y facilitará la realización deajustes futuros en el diseño en el supuesto de queestos sean requeridos.

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4.1.7 Los estudios iniciales de caracterizaciónpermitirán clasificar las aguas naturales en unode los siguientes tipos:

Tipo A: Aguas subterráneas libres decontaminación, y que satisfacen lasnormas de calidad para agua potable.

Tipo B: Aguas superficiales provenientes decuencas protegidas, con característicasfísicas y químicas que satisfacen lasnormas de calidad para agua potable, ycon un NMP medio mensual máximo de 50.

Tipo C: Aguas subterráneas o superficialesprovenientes de cuencas no protegidas,que pueden encuadrarse dentro de lasnormas de calidad para agua potable me-diante un proceso que no exija coagula-ción.

Tipo D: Aguas superficiales provenientes decuencas no protegidas, y cuyas ca-racterísticas exigen coagulación y losprocesos necesarios para cumplir con lasnormas de calidad para agua potable.

Tipo E: Aguas superficiales provenientes decuencas no protegidas sujetas acontaminación industrial, y que portanto exigen métodos especiales detratamiento para cumplir con las normasde calidad para agua potable.

4.1.8 Dependiendo del tipo de agua cruda y de lasnormas de calidad para el agua tratada, sepreseleccionarán algunas alternativas detratamiento enmarcadas dentro del concepto detecnología apropiada, para lo cual el diseñadordeberá emplear todos sus conocimientos yexperiencia para la determinación. Algunas guíaspara este proceso son:

4.1.8.1 Todas las aguas deberán ser desinfectadas antes desu distribución.

4.1.8.2 Las aguas tipo C podrán requerir además pretratamiento, sedimentación simple y/o filtraciónlenta, según los siguientes criterios:

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TABLA VI.1 Tratamientos probables

CARACTERÍSTICAS DEL AGUA TRATAMIENTO PROBABLE

Turbiedad media < 10 UNTNMP < 1000 col/100 ml



Filtración lenta

Filtración lenta conPretratamiento

Filtración lenta conSedimentación simple ypretratamiento

4.1.8.3 Las aguas tipo D podrán someterse preferiblementea uno de los siguientes cuatro procesos detratamiento:

a) Filtración rápida completa: puede removerde 1.000 a 1 500 UNT y hasta 10 000coliformes fecales/100 ml demuestra, espo-rádicamente hasta 20 000. Por encima de 1 500UNT se recomienda considerar presedimentación.

b) Filtración directa ascendente-descendente:puede remover alrededor de 250 UNT, pero estelímite puede incrementarse un poco efectuandodescargas de fondo en el filtro ascendente.

c) Filtración ascendente: puede remover hasta150 UNT y aún más con descargas de fondo.

d) Filtración directa descendente: puede removernormalmente hasta 20 UNT y picos esporádicosde hasta 50 UNT; el contenido de colorverdadero debe ser menor de 40 UC y el conta-je de algas menor de 200 o a veces hasta 2000. El NMP de coliformes fecales debe sermenor de 1 000/100 ml de muestra.

4.1.8.4 Las aguas tipo E deberán ser almacenadas previa-mente para uniformizar sus características, yluego ser sometidas a un pre tratamiento antes depasar por los procesos de tratamiento señalados en4.1.8.3.

4.1.8.5 En caso de presentarse otras característicasobjetables en el agua cruda, se incluirán los pro-cesos unitarios requeridos para corregirlas. Tales el caso de aguas agresivas que requierenestabilización, aguas duras que requierenablandamiento, y otras que requieren unidades

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especiales para remoción de tóxicos, pesticidas,THM, hierro, manganeso, y su fluoruración odefluoruración.

4.1.9 A partir de los procesos preseleccionados seprocederá a realizar pruebas de tratabilidad enlaboratorio y/o estudios en plantas piloto, paradefinir la factibilidad técnica de lasalternativas y para determinar los valoresrecomendables para los principales parámetros dediseño, con miras a conseguir la máxima eficienciaremocional. Será la SAPYSB el que especifique eltipo de pruebas a realizar y la cantidad deensayos, debiendo el diseñador sugerir el alcancede los mismos. En todo caso, las pruebas debenrealizarse con muestras de agua cruda tomadasdurante las épocas seca y lluviosa.

4.1.10 De acuerdo al tipo de agua cruda, a la capacidadnominal de la planta, y al procesopreseleccionado, es recomendable realizar pruebasde jarras de diferente naturaleza o prepararensayos en plantas piloto. En el caso de plantasexistentes, de ser posible y preferiblemente, seefectuarán estos ensayos en el prototipo. Estosestudios se vuelven necesarios particularmentecuando se trata de utilizar tratamientos no con-vencionales en la actualidad, tales comofiltración directa, filtración en carbón activadoy desinfección con ozono, por ejemplo; perosiempre resultan efectivos y ventajosos en costos,al permitir la optimización de los procesos. Algunas guías útiles para la inclusión de estosestudios, siempre tratándose de aguas de los tiposD o E, se dan a continuación:

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TABLA VI.2 Estudios recomendados

CAPACIDAD PLANTA PROCESO ESTUDIOS RECOMENDADOS

< 100

100 – 1000

> 1000

Convencional oNo convencional

Convencional

No convencional

Convencional

No convencional

Pruebas de jarras paraparámetros óptimos

Pruebas de jarras paraseleccionar procesos ypara determinarparámetros óptimos.

Prueba de jarras paraparámetros óptimos.Podría convenir unaplanta piloto.

Prueba de jarras paraseleccionar procesos ypara parámetrosóptimos.Probable plantapiloto.

Planta piloto.Se podría complementarcon prueba de jarras.

4.1.11 Las pruebas de jarras se ejecutan para comparar laeficiencia de dos o más procesos de tratamiento, opara encontrar los valores óptimos de losprincipales parámetros de un proceso detratamiento seleccionado. En ambos casos, serecomienda realizar las pruebas de jarras modi-ficadas.

4.1.12 Con el objeto de economizar tiempo y recursos, esconveniente que las pruebas de jarras paraseleccionar procesos de tratamiento seanprediseñadas utilizando las técnicas del diseñoexperimental, siempre que la SAPYSB así loestablezca en los términos de referencia delestudio. Esto permitirá tomar muestras en númeroapropiado y en un volumen suficiente para que concada una se puedan efectuar todos los ensayosprevistos en el diseño del experimento; tambiénpermitirá reducir al mínimo el número de ensayospara lograr obtener conclusiones estadísticamenteválidas.

4.1.13 Las pruebas de jarras para determinar parámetros

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óptimos de una alternativa de tratamientoseleccionada, deben enfocar principalmente losiguiente:

a) Selección del coagulante o combinación másadecuada de coagulantes y otros productosquímicos a utilizar en el tratamiento delagua cruda.

b) Dosis óptima de coagulante: es aquella dosisde coagulante que produce la más rápidadesestabilización de las partículascoloidales, que permite la formación de unflóculo pesado y compacto, que pueda serretenido en los sedimentadores y si pasa alos filtros no se rompa. En general, losresultados de esta prueba permitirán definiruna dosis de coagulante para cada turbiedaddel agua cruda.

c) Concentración óptima de coagulante: puestoque la concentración de la solución delcoagulante influye en la mezcla rápida ycambia los resultados de la coagulación, esimportante encontrar el punto óptimo.

d) pH óptimo: el propósito de esta prueba esencontrar el rango de pH óptimo en relaciónal coagulante o ayudante de coagulaciónestudiado, y en relación al costo quesignifica conseguirlo.

e) Selección de ayudantes de coagulación: elobjetivo del ensayo es comparar la eficienciaen la remoción de turbiedad y color de variospoli electrolitos disponibles en el mercado,o polímeros naturales tales como almidones ycelulosas, para determinar cuál de ellos esel que mejor se adapta al proceso detratamiento y al agua cruda estudiados.

f) Parámetros de floculación: básicamente esteensayo busca determinar los mejores valorespara el gradiente de velocidad y el tiempo deretención en los floculadores, en función delas dosis de coagulantes.

g) Parámetros de sedimentación: se pretendedeterminar la tasa de diseño y la eficienciaremocional de un sedimentador convencional ode uno laminar de placas planas u otrossistemas en condiciones ideales.

h) Parámetros de filtración directa: la prueba

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191

permite obtener la dosis de coagulante y elpH óptimo para efectuar filtración directa.

4.1.14 Las plantas piloto se utilizan para los siguientespropósitos:

- Probar la practicidad de un proceso teórico;- Comparar la efectividad de procesosalternativos;- Identificar la causa de efectos indeseables;- Establecer criterios y parámetros de diseño;- Estimar costos de operación;- Descubrir problemas de tratamiento noaparentes;- Investigar modificaciones al tratamiento;- Establecer la confianza de los métodos

propuestos.

Las principales aplicaciones se han dado para lasimulación de procesos de mezcla y sedimentación,filtración y particularmente filtración directa,estudios de corrosión, tratamiento de lodos,reactores de carbón activado granular, torres deaeración y contactores de ozono.

4.2 Estudios de conceptualización

Dentro de los estudios de conceptualización de laplanta de tratamiento se deben efectuar lossiguientes trabajos:

- Preselección de procesos unitarios;- Combinación alternativa de procesos;- Configuración de unidades componente de la

planta;- Optimización del prediseño;- Priorización y selección de tratamientos

alternativos.

4.2.1 Los dos primeros trabajos se realizan conjun-tamente con las actividades previstas en 4.1.8 a4.1.14, dando énfasis a la selección de tecnologíaapropiada.

4.2.2 La configuración de las unidades componentesde la planta es un prediseño desarrollado con eldetalle necesario para establecer las dimensionesprincipales de las estructuras y lasespecificaciones más importantes de los quipos einstrumentos. En esta fase se recomienda prepararun diagrama de procesos e instrumentación, unperfil hidráulico y una tabla de los criterios dediseño adoptados para cada proceso. Si losestudios de caracterización y tratabilidad del

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agua identificaran una sola alternativa detratamiento preferida, se podrán estudiar dife-rentes configuraciones de la misma; en casocontrario, se analizarán las configuracionesfactibles de todas las alternativas similares. Elnúmero de alternativas estudiado en cada casodependerá de las condiciones particulares delproyecto y será justificado por el diseñador.

4.2.2.1 El caudal de diseño o capacidad nominal de laplanta de tratamiento será el máximo diario alfinal del período o etapa de diseño más el 10%. Lacapacidad hidráulica de la planta será de un 10% aun 25% mayor que la capacidad nominal, lo cual sepuede conseguir utilizando criterios de diseñoconservadores para los procesos unitariosseleccionados. Las tuberías serán diseñadas paratransportar por lo menos el 50% más que el caudalde diseño, evitando alterar los parámetros dediseño, tales como gradientes de velocidad,requeridos para el tratamiento. Para incrementarla flexibilidad operativa de la planta y enconsideración de aspectos económicos, se procurarádiseñar la planta dividida en módulos,particularmente para plantas medianas y grandes.

4.2.2.2 El período de diseño será de por lo menos 15 años,y considerará que la vida útil de los equipos esusualmente de 10 a 20 años, mientras que lasestructuras pueden durar entre 40 y 50 años. Siempre que sea posible y conveniente, seestablecerán etapas de construcción determinadasmediante un análisis económico. Si el período dediseño especificado es menor a 50 años, se tomaránprecauciones para permitir la fácil ampliación dela planta hasta cubrir este período.

4.2.2.3 El diseño se realizará normalmente para 24 horasdiarias de funcionamiento de la planta. Cuandosea necesario o conveniente considerar otrosperíodos de funcionamiento diario, el diseñadorlos justificará.

4.2.3 Las configuraciones preparadas seránoptimizadas en su diseño mediante el empleo de losparámetros óptimos determinados en el laboratoriosegún se indicó en los numerales 4.1.13 y 4.1.14.Además, se tendrán en cuenta aspectos relativos acostos, con el propósito de minimizarlos. Eldiseñador podrá utilizar para este propósitometodologías de diferente grado de complejidad,acordes con las características del proyecto a sucargo; entre ellas están desde tablas decuantificación simple o ponderada del valor

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atribuido a los criterios de optimizaciónadoptados, hasta sofisticados modelos matemáticosaplicables a la situación.

4.2.4 Para la priorización y selección detratamientos alternativos previamente optimizados,el diseñador considerará diferentes criteriosentre los cuales se sugieren los siguientes,referidos tanto a los aspectos constructivos comode operación y mantenimiento:

- Complejidad;- Confiabilidad;- Flexibilidad;- Impacto ambiental;- Costos preliminares.

4.2.5 Para plantas grandes y en ocasiones paraplantas de tamaño mediano, se recomienda efectuardiseños preliminares avanzados, para los cuales esnecesario contar ya con información relativa alsitio seleccionado para implantación de lasestructuras. La información requerida es lasiguiente:

a) Levantamiento topográfico y catastral delterreno disponible, incluyendo caminos deacceso, infraestructura sanitaria cercana,ingreso previsto de la línea de conducción deagua cruda, facilidades para desagües deaguas lluvias, cuerpos receptores cercanos,localización de postes de energía eléctricapróximos, y otros datos considerados deinterés por el diseñador.

b) Estudios geológicos y de suelos que describanla naturaleza del suelo y su estabilidad,determinen el nivel freático y el nivelmáximo de inundación del terreno, y permitanrealizar diseños estructurales que garanticenla seguridad de las obras. En el caso de queel sitio esté localizado en una zona deriesgo sísmico, este estudio debe estimar elriesgo y vulnerabilidad, los requerimientospara las fundaciones y la intensidad delsismo esperado.

c) Definición de las condiciones climáticas dela zona, particularmente la temporadalluviosa en el año, las variaciones diariasde temperatura ambiental, y las direccionespredominantes de los vientos.

4.2.5.1 El sitio para ubicación de la planta de tratamien-

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to se debe seleccionar tomando en cuenta lossiguientes criterios:

a) Debe disponer de fácil acceso en cualquierépoca del año.

b) En el caso de estar cerca de un río debeestar sobre el nivel de crecientes máximas,en un trecho recto del río o en la parteconvexa de un trecho curvo.

c) Preferiblemente debe contar conabastecimiento de energía, facilidades paraevacuación de aguas de proceso y lodos.

d) Debe mostrar características de estabilidad yfacilidades constructivas.

e) Tener área suficiente para la implantación dela planta de tratamiento y estructurascomplementarias, y preferiblemente parapermitir ampliaciones futuras. La casa deloperador y la zona prevista para la disposi-ción de lodos pueden encontrarse en terrenosdiferentes pero cercanos al de la planta.

4.2.5.2 Los diseños preliminares avanzados presentarán laimplantación de todas las obras en el terreno,incluyendo además de las unidades de proceso, losedificios para almacenamiento y dosificación deproductos químicos, laboratorios, talleres demantenimiento, áreas administrativas, viviendapara el operador o jefe de planta, la estructuravial y de estacionamiento requerida, y detallespaisajísticos.

4.2.5.3 Se efectuarán diseños preliminares arquitectó-nicos, estructurales y electromecánicos. Los dosprimeros presentarán la forma, tamaño ylocalización de las estructuras, así comoalternativas de materiales a ser utilizados; losterceros destacarán las decisiones respecto altipo y tamaño de los equipos a ser utilizados.

4.3 Diseños definitivos

Se llevará a nivel de diseño definitivo únicamentela alternativa que haya merecido la primeraprioridad de acuerdo al estudio preparado por eldiseñador y la aprobación de la SAPYSB. Cuando sehayan preparado diseños preliminares avanzados,estos servirán de base para el diseño final; encaso contrario, será necesario reunir al inicio deesta fase toda la información detallada en 4.2.5 y

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proceder con los diseños definitivos a partir deese punto.

4.3.1 Los diseños definitivos comprendenactividades interdisciplinarias, entre las cualesdeben considerarse, de acuerdo con el tamaño de laplanta y los requerimientos definidos por laSAPYSB, las siguientes:

- Diseños hidráulico-sanitarios;- Diseños arquitectónicos y paisajísticos;- Diseños estructurales;- Diseños eléctricos;- Diseños mecánicos;- Diseños de instrumentación;- Diseños de implantación y obras civiles;- Diseño de un plan de manejo del impacto

ambiental;- Diseño de medidas de seguridad;- Diseño de la organización administrativa y

financiera;- Diseño de un sistema de informaciónoperacional.

4.3.2 Guías para el diseño hidráulico-sanitario devarios procesos de tratamiento de agua sepresentan en el Capítulo V de esta parte de lasnormas. En esta sección simplemente se reúnenalgunas recomendaciones de carácter general, quese dan a continuación:

4.3.2.1 Verificar que en la selección de tecnologíaapropiada se hayan tomado en cuenta lascondiciones locales tales como: disponibilidad deprofesionales, obreros y materiales locales paralas fases de construcción, operación ymantenimiento de la planta; la aceptación delpúblico al proyecto; y la compatibilidad entre loscostos y el nivel socio-económico de la comunidada que se servirá.

4.3.2.2 Utilizar un procedimiento sistemático de revisiónde los planos y cálculos del proyecto, partiendodel esquema general de la planta, los diagramas deflujo, el perfil hidráulico, la instrumentación delos procesos, las alternativas para operación encasos de emergencia, los volúmenes de tanques ytiempos de retención, la provisión de espaciosuficiente en las estructuras para conexionesimprevistas, operación cómoda de válvulas ycompuertas, operaciones de limpieza y mante-nimiento.

4.3.2.3 Controlar la provisión de suficiente flexibilidaden la planta, dada por una capacidad hidráulica

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superior a la nominal en todos los componentes, laposibilidad de modos de operación alternativospara diferentes calidades de agua cruda, y laexistencia de desvíos para situaciones emergentes.

4.3.2.4 Verificar la provisión de mecanismos para eliminaro reducir los riesgos naturales tales como sismos,deslaves, inundaciones, erupciones volcánicas, yque permitan aumentar la confiabilidad delfuncionamiento ininterrumpido de la planta.

4.3.2.5 Constatar que se disponga de suficientesfacilidades para la operación y mantenimiento dela planta, y que no existan riesgos sanitariostales como contaminación del agua tratada con aguacruda o semiprocesada a través de paredes otuberías.

4.3.2.6 Asegurarse que la documentación del proyectopermita la fácil construcción de las obras y elmontaje de los equipos. En el caso dereutilizarse obras existentes, se debe programarla construcción o proveer las facilidadestemporales necesarias para que no se interrumpa elfuncionamiento de la planta durante esta fase.

4.3.3 Los diseños arquitectónicos y paisajísticosse concentrarán fundamentalmente en la casa dequímicos, la vivienda del operador o jefe deplanta, los jardines, el cerramiento y todos losdetalles necesarios para armonizar la planta detratamiento con el entorno. La casa de químicospuede incluir las bodegas de productos químicos,las salas para instalación de los equipos dedosificación, los laboratorios, la sala de clo-ración, el taller, el cuarto de herramientas y re-puestos, y las oficinas administrativas. Dependiendo del tamaño de la planta, se incluiránfacilidades especiales para el personal, un aula,un comedor y otras. Por lo general resulta conve-niente que este edificio se encuentre ubicado cerca de la mezcla rápida y los filtros, y que seade dos pisos, con lo cual se puede conseguir ladosificación de productos químicos a gravedad.

4.3.4 Los diseños estructurales deben sujetarse adiferentes normas en lo tocante a estructurashidráulicas y edificios. Para las primeras serecomienda utilizar el diseño elástico, por cuantono se puede permitir ni siquiera la fisura de loselementos, menos aún su rotura. Para los edificiosse puede utilizar el diseño a última resistencia,de acuerdo con los códigos nacionales ointernacionalmente aceptados. En zonas de riesgo

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sísmico se debe realizar el diseño antisísmico delas estructuras, aceptando un grado de daño basadoen el mínimo nivel de servicio que sería aceptabledespués de un terremoto. Preferiblemente se debenutilizar estructuras simétricas simples ycontinuas y cuando sea necesario, proponer diseñosdúctiles.

4.3.5 Los diseños eléctricos deben satisfacer loscódigos nacionales y las regulaciones localesexistentes, y todos los sistemas deben serprotegidos contra rayos y descargas eléctricas,siendo deseable que el sistema tenga su respectivapuesta a tierra. Es recomendable que haya más deuna conexión de ingreso a la planta, y se debeconsiderar la posibilidad de instalar un generadora diesel para emergencias. Los motores a usarsedeben ser apropiadamente seleccionados para operarcon un factor de potencia razonablemente alto. Sedebe diseñar también líneas telefónicas donde seafactible, y un sistema de intercomunicación entrelas distintas estructuras de la planta.

4.3.6 Los diseños mecánicos tienen íntima relacióncon los aspectos eléctricos y de instrumentaciónde una planta de tratamiento, y deben sujetarse alos códigos, normas y procedimientos propios delos organismos correspondientes. En particular,se debe prestar atención a la provisión desuficiente espacio para operación y mantenimientode los equipos, piezas e instrumentos incluidos enel diseño, así como al control del ruido que puedeproducir la operación de los equipos, y a laprovisión de una adecuada ventilación.

4.3.7 Los diseños de instrumentación tendrán ungrado de simplicidad o sofisticación acorde con eltamaño de la planta y el nivel socio-económico dela comunidad a que sirve. Entre las variables quese puede controlar están los caudales, niveles,presiones, temperaturas, y característicasfísicas, químicas y bacteriológicas del agua endiferentes puntos de la planta de tratamiento. Los instrumentos que se pueden utilizar van desdevertederos, piezómetros de tubos plásticos tran-sparentes o regletas, hasta sistemas expertoscomputarizados y sistemas SCADA. En cadaproyecto, será la SAPYSB el que decida el tipo deinstrumentación y control requerido en acuerdo conel diseñador.

4.3.8 Los diseños de implantación y de obrasciviles comprenden la distribución de lasestructuras en el terreno disponible, buscando la

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optimización del movimiento de tierras encoordinación con los diseños arquitectónicos. Entre los principales componentes de las obrasciviles que debe incluir una planta, están loscaminos interiores, las veredas, el espacio paraestacionamiento, las protecciones contra probablesinundaciones, el sistema de drenaje, los sistemasde provisión interna de agua potable y dealcantarillado sanitario, y el cerramiento delárea de la planta. En el diseño de los caminos sedebe considerar la carga de los camiones deaprovisionamiento de cloro y otros químicos, asícomo los requerimientos de espacio para el manejoadecuado de los mismos. El estacionamiento debepermitir, además de los requerimientos permanentespara el personal, una cabida extra para visitan-tes. El sistema de agua potable debe servir,cuando sea necesario, para el lavado de losfiltros, la alimentación a los sistemas dedosificación de químicos, hidrantes, riego dejardines, lavado de tanques y pisos, y abasteci-miento a las baterías sanitarias en todos losedificios; es común que este sistema utilice unabomba o hidroneumático para presurizar el aguatratada hacia los distintos puntos de consumo. Elsistema de alcantarillado sanitario puede recibir,además de las aguas residuales de las bateríassanitarias, las aguas de lavado de los filtros,sedimentadores y otros tanques diseñados; en todocaso, se deberá proponer un tratamiento previo ala descarga de estas aguas en cuerpos receptores,o conectar la descarga a un sistema dealcantarillado existente, observando lasregulaciones locales para tal conexión.

4.3.9 El plan de manejo del impacto ambiental queproducirá la planta tanto durante la construccióncomo durante el funcionamiento de la misma, debeidentificar los problemas y proponer lassoluciones para eliminarlos o mitigarlos,particularmente en lo relativo a generación deruidos y polvo, erosión y acarreo de materialespor viento y escorrentía, derrame de productosquímicos durante el transporte, manipuleo yaplicación, generación de contaminantes gaseosos ymalos olores, efecto de la descarga de lodos ydesechos líquidos, impacto de la iluminaciónnocturna de la planta, impacto general sobre elsistema ecológico, y compatibilización delproyecto con los planes de desarrollo, bienestar ysalud pública del área.

4.3.10 Las medidas de seguridad se refieren tanto a laprotección del personal de la planta en su trabajo

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diario, como a la protección de la planta mismacontra actos de vandalismo y sabotaje. Los mediosmás comunes de protección son el cerramiento delárea, la provisión de iluminación perimetral einterior, el control del ingreso de personas a laplanta, la instalación de medios de comunicacióninterna y con el exterior, y el respeto de loscódigos de seguridad industrial en el diseño detodas las obras, particularmente la ubicación depasamanos y el diseño de pisos no resbalosos,dimensiones mínimas en pasillos y cámaras,protecciones en escaleras y seguridades en lossistemas eléctricos.

4.3.11 Además de los aspectos técnicos ingenieriles, espreciso planear la organización administrativa yfinanciera de la planta, en función del tamaño ycomplejidad de la misma. Se debe proponer unorganigrama funcional que determine claramente elpersonal requerido y sus funciones. Luego sedeben establecer los costos de producción del aguatratada, incluyendo costos de personal, energía,químicos, y de mantenimiento y depreciación deequipos y estructuras.

4.3.12 Finalmente se debe formular un sistema deinformación operacional que permita recopilar,almacenar y procesar todos los datos de operación,mantenimiento, control del esquema de tratamiento,y si es conveniente de administración y finanzasde la planta de tratamiento. Dependiendo deltamaño de la planta, este sistema puede ser manualo computarizado, y puede incorporar el sistemaSCADA en caso de que éste se haya incluido comoparte de la instrumentación de la estación.

4.4 Documentación del proyecto

Dependiendo de las condiciones particularesdefinidas por la SAPYSB, se deberán preparar lossiguientes documentos justificativos de losdiseños:

4.4.1 Memoria descriptiva: preparada de acuerdo conlo establecido en la segunda parte de este código,con un enfoque que permita al lector conocer demanera pormenorizada los criterios seguidos paralas fases de caracterización del agua,conceptualización del tratamiento y selección detecnología, y el diseño final de las partescomponentes de la planta.

4.4.2 Memoria de cálculos: que incluirá losborradores de los diferentes cálculos realizados

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por los diseñadores, admitiéndose en este caso lapresentación de impresiones de computadora cuandose hayan utilizado programas y medios electrónicospara el procesamiento de estos cálculos. Dentrode estas memorias se incluirán cuadros resumidosde criterios, fórmulas utilizadas y resultados,así como una breve descripción de la metodologíaempleada, que permita comprender el desarrollo delos cálculos.

4.4.3 Planos: se deben preparar planos generales yespecíficos para todas y cada una de las unidadescomponentes de la planta y áreas deespecialización profesional intervinientes,siguiendo las formas y especificaciones queconstan en la segunda parte de este código, y enlas normas del INEN. Se sugiere preparar los si-guientes planos:

- Planos generales;- Planos topográficos;- Planos hidráulico-sanitarios;- Planos arquitectónicos;- Planos estructurales;- Planos de iluminación y diseño electro-mecánico;- Planos de instrumentación y control;- Planos de instalaciones de agua potable,

alcantarillado y drenaje;- Planos de obras complementarias.

4.4.4 Manual de operación y mantenimiento: queincluirá los aspectos que se sugieren dentro delsiguiente contenido:

- Introducción;- Autorizaciones y normas;- Organización administrativa y financiera;- Descripción, operación y control de las

instalaciones;- Pruebas de laboratorio;- Operación de emergencia;- Mantenimiento preventivo y correctivo;- Sistema de información;- Servicios.

4.4.5 Especificaciones técnicas: tanto deconstrucción como de materiales, equipos yherramientas, en referencia a las normas INEN, alas normas internacionalmente aceptadas (ASTM,AWWA, ISO, DIN), y a las publicaciones de laSAPYSB sobre este asunto. Se sugiere el siguienteordenamiento de su contenido:

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- Especificaciones generales;- Especificaciones particulares;- De albañilería;- De obras de madera;- De obras de metal;- De pintura;- De obras de hormigón;- De construcción, referentes a desbroce,

limpieza, desalojo de materiales,excavaciones, rellenos, conformación deterraplenes, tablestacados y entibamientos,encofrados y otros;

- Instalaciones de agua potable;- Instalaciones de aguas lluvias y servidas;- Instalaciones de comunicación;- Instalaciones eléctricas;- Instalaciones de equipos e instrumentos;- Instalaciones de señalización interior y

exterior;- Instalaciones de tuberías, válvulas yaccesorios.

4.4.6 Presupuesto de las obras: preparado conprecios locales actualizados, desglosados yclasificados según las categorías de inversión quesean definidas por la SAPYSB. Este documento debecontener las siguientes partes:- Cálculo y resumen de las cantidades de obra y

de materiales, equipos y accesoriosintegrantes de la planta;

- Hojas de análisis de precios unitarios paracada rubro, con desagregación de los costosde personal, materiales, equipos yherramientas, transporte y costos indirectos(administración, utilidades e imprevistos).

- Resúmenes de los productos de las cantidadespor los precios unitarios.

- Fórmulas de reajuste de precios y cuadrillastipo.

- Análisis del escalamiento de costos durantela construcción.

- Costos concurrentes tales como derechos ybienes raíces, fiscalización, y costos decooperación técnica requeridos.

- Gastos financieros durante la construcción.

- Desglose de costos en sucres y divisas.

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4.4.7 Programa de ejecución e inversiones: deberácontener una definición del plazo de construcciónde las obras, la delimitación de etapas, uncalendario para licitaciones, adquisición debienes y contratación de servicios, el programafísico de actividades y el cronograma valorado. Es recomendable preparar estos documentos mediantela utilización de programas de computacióndisponibles para el efecto, teniendo siempre encuenta que los tiempos previstos para lasactividades deben corresponder a los rendimientosutilizados en los precios unitarios, de acuerdo almétodo constructivo previsto y a la organizaciónque se establezca para la construcción.

4.4.8 Documentos Precontractuales: que debencontener como mínimo la siguiente información ysujetarse siempre a las disposiciones legalesvigentes en el Ecuador:

- Sistema de contratación previsto;- Convocatoria;- Descripción del proyecto;- Instrucciones a los oferentes para la

preparación de las ofertas técnica yeconómica;

- Condiciones generales del concurso olicitación;- Proforma de contrato;- Forma de evaluación de propuestas.


5.1 Tamizado. Con el objeto de retener materialesgruesos en las captaciones, antes de que éstospasen a la planta de tratamiento, se puedeninstalar rejas o tamices.

5.1.1 Rejas o Rejillas

5.1.1.1 Las rejas deberán ser formadas por barras dehierro dispuestas verticalmente, instaladas enaberturas o canales por donde el agua circulará,ocupando toda el área de los referidos pasajes deescurrimiento.

5.1.1.2 Las características básicas de las rejas serán lassiguientes:

a) La velocidad máxima entre las barras, en lascondiciones más desfavorables, será de 0,5m/s.

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b) El espaciamiento libre máximo entre las ba-rras será de 0,02 m.

5.1.1.3 El sistema de limpieza podrá ser manual o mecáni-co: si la cantidad de material retenido en la rejase espera que exija la limpieza en períodos supe-riores a una hora, la limpieza podrá ser manual;en caso contrario, se hará una limpieza mecánica. Si la limpieza es manual, sólo se diseñará unareja. Si la limpieza es mecánica, se requeriránal menos dos unidades.

5.1.1.4 Las barras tendrán perfil chato, con cantos enángulo recto o redondeados, con la mayor dimensiónen el sentido del escurrimiento del agua.

5.1.1.5 Las dimensiones mínimas de las barras serán:

a) En el sentido del escurrimiento, 20 mm o el2,5% del largo total de la barra, cualquierasea mayor.

b) En el sentido transversal al escurrimiento, 5mm o el 1% de la distancia entre las piezascolocadas para mantener la rigidez de labarra, cualquiera que sea mayor.

5.1.1.6 Las rejas con limpieza manual obedecerán lossiguientes requisitos:

a) Sus barras tendrán una longitud máxima de 2 my formarán con la horizontal un ángulo máximode 60 grados.

b) La instalación permitirá la fácil remoción dela reja, debiendo contar, cuando el peso seasuperior a 50 kg, con un sistema elevador.

5.1.1.7 Las rejas con limpieza mecánica obedecerán losrequisitos siguientes:

a) Deberán tener un sistema de accionamiento deldispositivo de limpieza y un sistema derecolección y salida del material removido,situados por encima del nivel máximo delagua.

b) El dispositivo de limpieza deberá recorrertodo el largo de las barras.

c) El funcionamiento del dispositivo de limpiezadeberá ser intermitente y comandado por lapérdida de carga debida al material retenido

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en la reja.

5.1.2 Tamices

5.1.2.1 Podrán utilizarse tamices de tela o metal, a tra-vés de los cuales pasará el agua a ser tratada.

5.1.2.2 Contarán con un sistema de limpieza automáticaobtenido por el paso del agua en contracorriente.

5.1.2.3 Las aberturas de la tela o de la criba seránestablecidas mediante ensayos que definirán losparámetros para el dimensionamiento de lasunidades.

5.2 Pretratamiento químico de las fuentes. Debido ala presencia de nutrientes y la influencia delsol, pueden desarrollarse algas y otras plantasacuáticas en las fuentes utilizadas paraabastecimiento de agua potable. Estas plantascausan una serie de problemas en los procesos detratamiento, motivo por el cual es recomendabledarles un pre tratamiento químico en la propiafuente. Este tratamiento químico consiste en laaplicación de sulfato de cobre, carbón activado enpolvo, permanganato de potasio o cloro, cuando nopuede ser causante de precursores adversos a lasalud.

5.2.1 Se sugieren las siguientes dosificaciones desulfato de cobre:- Si la alcalinidad total al anaranjado de

metilo es igual o mayor a 50 mg/l como CaCO3,la dosis recomendable es de 1 mg/l calculadasobre el volumen de agua de la fuente en unaprofundidad máxima de 0,6 m.

- Si la alcalinidad es menor, se recomienda unadosis de 0,3 mg/l aplicada sobre todo elvolumen de la fuente.

- Si en la fuente existen truchas, las dosis nodeben ser mayores a 0,14 mg/l.

5.3 Presedimentación. La presedimentación es un pretratamiento utilizado para remover grava y arenaque han pasado por las estructuras de captación ydesarenación, así como limo del agua cruda, antesde que entren a la planta de tratamiento.

5.3.1 Existen tres sistemas de pre sedimentación: pre

sedimentadores, tanques de arena, y aparatos parala remoción mecánica de arena y limo. Solamentelos tanques pre sedimentadores se consideran comotecnología apropiada para nuestro país.

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5.3.1.1 Los pre sedimentadores pueden diseñarse para tasassuperficiales de 2,71 m3/m2/d a 3,39 m3/m2/h, ytiempos de retención de 2 h a 3 h para el caudalmáximo.

5.3.1.2 En ocasiones, los pre sedimentadores se utilizantambién para igualación de las características delagua y reducción del impacto de cambios en lacalidad del agua cruda. En estos casos, el tiempode retención puede ser mayor y hasta de 24 h.

5.3.1.3 Los pre sedimentadores pueden ser de formarectangular, circular o triangular, conprofundidad variable, y se recomiendan para aguascon turbiedades mayores a 1 000 NTU.

5.4 Prefiltración

5.4.1 Prefiltros de grava. Con el objeto deacondicionar aguas superficiales para sutratamiento con filtros lentos, se utilizanprefiltros de grava, siempre que la turbiedadmedia del agua cruda sea inferior a 250 NTU y lacapacidad de la planta sea pequeña.

5.4.1.1 Como guías de diseño para prefiltros de flujohorizontal se pueden usar velocidades de flujo de0,5 m/h y tres capas de grava de las siguientescaracterísticas:

TABLA VI.3 Características de la gravapara pre filtros horizontales

CAPA LONGITUDm

DIÁMETROmm

123

14,54,5

25 – 8030 – 705 – 12

5.4.1.2 Los pre filtros verticales se diseñarán para unavelocidad de flujo vertical descendente de 0,25m/h, y las capas de grava desde la superficieserán:

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TABLA VI.4 Características de grava para prefiltros verticales

CAPA PROFUNDIDADm

DIÁMETROmm

123

0,10,20,5

15 – 2510 – 155 – 10

5.4.2 Micro tamices. Con aguas muy turbias, conpresencia de algas y otros organismos acuáticos,se pueden utilizar los micro tamices, que sontambores rotatorios forrados con una malla deacero inoxidable o poliéster, con aberturas deentre 20 y 30 micrones de diámetro. El tamborrota usualmente entre 4 rpm a 7 rpm, y se requiereuna bomba de retro lavado para limpiar el tamizcon una presión de 18 a 35 mca.

5.5 Aireación. La aeración puede ser utilizada enaguas superficiales o en aguas subterráneas, conlos siguientes objetivos: oxidación del hierro ydel manganeso; separación de gases tales como elbióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno y metano;eliminación de sabor y olor; y, adición deoxígeno. El propósito de la aeración, lascaracterísticas químicas del agua, otros procesosde tratamiento a ser usados en la planta,condiciones locales, requerimientos de aire y debombeo y protección contra la contaminación,deberán ser considerados antes de seleccionar elproceso y el tipo de aeración. En general, seconsidera apropiada la aeración de aguas subterrá-neas, siendo cuestionable la aeración de aguassuperficiales. La aeración tiene también unobjetivo principal en la remoción de compuestosorgánicos volátiles que provienen del manejoinapropiado de productos químicos o disposicióninapropiada de aguas residuales; entre ellos estáel tricloroetileno, el tetracloruro de carbono, eltetracloroetileno, el dicloroetano y el cloruro demetileno.

5.5.1 Aireadores de cascada. Requieren una cargahidráulica de 1 m a 3 m, un área semejante a 0,1m2/l/s, y ofrecen una remoción del 20% al 45% delos gases disueltos, y mejores eficiencias en laremoción de hierro. Pueden presentar problemas decorrosión, desarrollo de algas y de ventilación. Entre estos se incluyen también los aireadores de

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cono y los planos inclinados.

5.5.2 Aireadores de charoles. Estarán constituidospor una serie de charoles o bandejas cuya funciónes incrementar al máximo la superficie de contactoentre el aire y el agua. Para ello se requiereque haya una muy buena ventilación del sitio en elque se instalen los aireadores. Son recomendablesprincipalmente para oxidación de hierro, manganesoy CO2. Para su diseño se tendrán en cuenta lassiguientes consideraciones:

5.5.2.1 Los aireadores de bandejas sin medio de contactoestán constituidos por plataformas de madera, demetal o de plástico, cada una de las cuales, a suvez, está conformada por tiras o tablones de 5 cmde ancho espaciados 3 cm entre sus bordes. Elespaciamiento entre las bandejas o plataformasvariará entre 30 y 50 cm dependiendo del tiempototal de contacto que se desea obtener. En caso dehaberse demostrado mediante pruebas de campo, sepodrá recurrir a la ventilación forzada paramejorar la eficiencia de remoción de gases.

5.5.2.2 Los aireadores de bandejas con medio de contacto,estarán constituidos por charoles con fondoperforado o de malla. En ellos se colocarántrozos sólidos de 5 cm a 15 cm de diámetro, cuyafunción es mejorar la eficiencia de intercambio degases, adsorber sustancias orgánicas, neutralizarquímicamente el agua, o promover la accióncatalítica de películas de óxido mangánico en laoxidación del manganeso.

5.5.2.3 El medio de contacto podrá ser cualquier objetosólido que sea adecuado para el objetivoperseguido. Por ejemplo, para neutralizarexcesivas concentraciones de CO2 y para aumentarla alcalinidad del agua podrán utilizarse trozosde calcita o mármol; para promover la adsorción desustancias orgánicas y promover el desarrollo demicroorganismos oxidantes de sulfuros y de lamateria orgánica disuelta, se utilizarán trozos depiedra pómez o de carbón vegetal. En todo caso,se evitará el uso de materiales importados como elcarbón de coque, y se buscará el medio de contactoapropiado para cada caso entre los materialesdisponibles en la localidad.

5.5.2.4 El medio de contacto se dispondrá en los charoleso en las cestas de malla de alambre, en capas deaproximadamente 0,15 m a 0,2 m de espesor, y enuna área de 0,05 a 0,15 m2/l/s.

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5.5.2.5 La distancia entre los fondos de dos charolesconsecutivos variará entre 30 y 60 cm, y el númerode charoles entre 3 y 9.

5.5.3.6 El número de charoles y la altura de la torre deaeración se calculará a base del tiempo total decontacto que se desea. La carga hidráulicasuperficial variará entre 100 m3/m2/d y 200 m3/m2/d,dependiendo del objetivo que se persiga; el valorescogido para el diseño se determinará,preferentemente, mediante pruebas de campo.

5.5.2.7 La remoción de CO2 mediante estos aireadores puedeser aproximada mediante la ecuación de Scott, quedice:

Cn = Cc 10-kn

En donde:

Cn y Cc = concentración de CO2 en ppm;n = número de charoles incluido el dedistribución;k = coeficiente que depende de la ventilación, de

la temperatura, turbulencia y otrascaracterísticas de la instalación. Varía de0,12 a 0,16.

5.5.2.8 En caso de seleccionarse charoles con placasperforadas, el número y el diámetro de losorificios se calculará de modo que la alturamáxima de agua sobre los orificios no exceda de0,01 m.

5.5.2.9 Finalmente, se diseñarán las obras necesarias parareducir al mínimo las salpicaduras de agua fueradel aireador, para impedir la acumulación deprecipitados metálicos en el estanque recolector ypara garantizar la correcta distribución del aguaen el charol superior.

5.5.3 Aireadores de surtidores. Estos aireadorespueden ser de dos tipos: de orificios o tuberíasperforadas, y de boquillas. Son eficientes parala remoción de CO2 y la adición de oxígeno, y parala oxidación de hierro y manganeso. Para sudiseño se considerarán los siguientes parámetros:

5.5.3.1 El tiempo de exposición será igual o mayor a 2 s.

5.5.3.2 La presión del agua deberá ser tal que laaspersión producida genere el tiempo de contactodeseado.

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5.5.3.3 El caudal por boquilla de 2,5 cm a 4 cm dediámetro, variará de 5 l/s a 10 l/s a una presiónde 7 mca, y el espaciamiento, de 0,6 m a 3,6 m,dependiendo del tipo de boquilla.

5.5.3.4 El agua se recolectará en un depósito provisto detuberías de salida y de desagüe con susrespectivas válvulas de compuerta.

5.5.4 Otros aireadores. Siempre que exista lasuficiente justificación técnica y económica, eldiseñador podrá utilizar otro tipo de aireadoresmás sofisticados, previa aprobación de la SAPYSB,tales como: aireadores de difusores, aireadoresmecánicos y a presión, y diseños patentados.

5.5.5 Se deberá considerar una protección contra elviento para evitar pérdida de agua, mediante eldiseño de dispositivos adecuados.

5.5.6 Para todo tipo de aireador se deberán diseñartuberías de desvío que permitan el paso directodel agua durante reparaciones o mantenimiento delaireador, y el aislamiento de una unidad cuando seusen varios aireadores en paralelo.

5.5.7 El diseño de cualquier tipo de aireadordeberá incluir una protección contra lacontaminación del agua por acción de agentesexternos.

5.6 Mezcla. Cuando se añaden productos químicos alagua para su tratamiento, estos necesitan serdispersados rápida y uniformemente, para lo cualse utiliza un proceso unitario conocido comomezcla rápida. Los dispositivos en que se produceeste proceso deben diseñarse evitando los corto-circuitos, de tal manera que una vez producida lamezcla, disminuya la turbulencia a efectos de nodestruir los microflóculos ya formados.

5.6.1 Cuando el tiempo y la energía de mezcla noson factores importantes, como en el caso decloración o fluoruración, la turbulencia debida ala fricción en una tubería o canal puede serapropiada, siempre que se provea una distanciamínima de 30 diámetros o anchos de canal, paraasegurar la dispersión de los químicos. En losdemás casos, es necesario asegurar la provisión desuficiente energía para que la mezcla se produzcaen un período de 0,10 a 10 segundos, utilizándoseentonces dispositivos hidráulicos o mecánicos.

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5.6.2 Dispositivos hidráulicos

5.6.2.1 Canaletas con cambio de pendiente. Que sonrecomendadas para plantas pequeñas. Como guíasde diseño se utilizan gradientes de velocidad entre 1 000 s-1 y 2 000 s-1, tiempos de retenciónmenores que 1 s, y números de Froude entre 4,5 y 9,0 para conseguir un resalto hidráulico estable.

5.6.3.2 Canaletas Parshall. Que cumplen la doble funciónde producir la mezcla y medir el caudal afluente auna planta de capacidad nominal media y grande. Valores típicos de parámetros de diseño son lossiguientes: gradiente de velocidad entre 800 s-1 y1 000 s-1, tiempo de retención de 2 s,velocidad de flujo en la garganta mayor y similara 2 m/s, y pérdida de carga total superior a 0,25m. Se recomiendan números de Froude entre 2 y 3.

5.6.2.3 Vertedero con caída libre. Recomendable paraplantas pequeñas, en su forma triangular orectangular, que permite además el aforo delcaudal que ingresa a la planta. Se puedenobservar como guías los mismos criterios de diseñoexpuestos para las canaletas de pendiente varia-ble.

5.6.2.4 Difusores. Tales como placas perforadas que secolocan en la tubería de ingreso a la planta. Serecomienda utilizar gradientes de velocidad entre 500 s-1 y 1 000 s-1, y tiempos de retención entre1 y 10 s. La velocidad inicial mínima de loschorros debe ser de 3 m/s y el diámetro mínimo delas perforaciones de 3 mm; la velocidad mínima dela masa de agua donde se distribuyen los chorrosdeberá ser de 2 m/s; la sección máxima total delos chorros será de 200 cm2 y el diámetro de losmismos no mayor de 20 cm.

5.6.2.5 Inyectores. Que permiten conseguir lahomogeneización instantánea del coagulante con elflujo de agua, mediante la regulación de lavelocidad de los chorros y su número. Lavelocidad de los chorros debe ser por lo menoscinco veces la velocidad del flujo de agua, y elárea cubierta por ellos por lo menos del 80% delárea del tubo; el gradiente de velocidad puedeestar entre 1 000 s-1 y 2 000 s-1 y el tiempo deresidencia será alrededor de 1 s.

5.6.3 Dispositivos mecánicos. Consisten en unagitador y una cámara diseñada para un tiempo de retención de 10 s a 30 s. Se recomienda lautilización de agitadores tipo turbina de flujo

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axial o flujo radial, capaces de producir un gradiente de velocidad de 500 s-1 a 2 000 s-1. Elreductor de velocidad se especificará para unfactor de servicio no menor de 1,50 basado en lapotencia nominal del motor eléctrico.La cámara de mezcla debe ser preferiblementecuadrada, con pantallas para evitar la formaciónde vórtices, en número mínimo de doscompartimentos, y para una profundidad de agua de2,75 m a 4,5 m.

5.6.4 Otros dispositivos

5.6.4.1 Si las características del proyecto lo justifican,podría diseñarse que la mezcla rápida seaefectuada en el bombeo o en la aireación, encámaras con movimiento helicoidal, con elementosfijos colocados dentro de un tubo, o con mallas otelas.

5.6.4.2 Se podrán utilizar también los mezcladores detubería, cuya eficiencia es muy superior a aquellade los tanques completamente mezclados. Para estecaso, se puede emplear un período de retención de0,5 s y mezcladores cuya potencia sea alrededor de16 kw/l/s, con un gradiente de velocidad de hasta3 500 s-1.

5.6.5 Para mayor eficiencia del proceso decoagulación se utilizarán preferentementereactores tipo pistón. El diseño deberágarantizar una rápida dispersión del coagulante enla corriente a ser tratada.

5.6.6 Si se adoptan mezcladores mecánicos, deberácontemplar la construcción de unidades de reserva.

5.6.7 Cuando la mezcla sirve para la dispersión decoagulantes, la distancia hasta el siguienteproceso de tratamiento corresponderá al recorridodel agua en un tiempo máximo de 60 s; este tiempopodrá aumentar hasta 3 minutos si a lo largo delconducto que comunica la mezcla y el siguienteproceso, existiera un sistema de agitación capazde conferir al agua un gradiente de velocidadsuperior a 75 s-1.

5.6.8 El coagulante debe aplicarse en el punto demayor turbulencia y en forma constante,uniformemente distribuido en toda la masa de agua.

5.7 Floculación. Después que el coagulante ha sidodispersado en el agua, se facilita la formacióndel flóculo por medio de una agitación lenta, la

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misma que puede ser obtenida por medios hi-dráulicos en plantas pequeñas y medianas con aguasde calidad más o menos constante, o mecánicos entodo tipo de plantas.

5.7.1 Cámaras con pantallas de flujo horizontal

5.7.1.1 Recomendables para plantas pequeñas. Puedenproyectarse también para caudales mayores, siemprey cuando se disponga de terreno barato y áreasuficiente.

5.7.1.2 El rango de velocidad dentro del cual se consigueuna variación del gradiente de velocidad de 90 s-1 a 20 s-1 es de aproximadamente 0,22 m/s a 0,08m/s.

5.7.1.3 Se recomienda utilizar pantallas removibles demadera, plástico, u otro material de bajo costodisponible en el medio, que no constituya unriesgo de contaminación. De esta manera se damayor flexibilidad a la unidad y se reduce elárea, disminuyendo por consiguiente los costos deconstrucción.

5.7.1.4 Entre los materiales indicados para las pantallas,el que ofrece mayor confiabilidad es la madera. En este caso, se pueden disponer tabiques demadera machihembrada, tratada con algún productoimpermeabilizante no peligroso para la salud. Launidad puede tener una profundidad de 1,5 m a 2 m.

5.7.1.5 El coeficiente de pérdida de carga en las vueltasvaría entre 2 y 4. El valor usual es de 3. Elcoeficiente de fricción (n) a lo largo de loscanales para placas de madera, es de 0,012.

5.7.1.6 Cuando se utilizan encofrados ondulados seconsigue disminuir las variaciones de gradientesde velocidad entre los canales y las vueltas. Eneste caso, se considera un coeficiente de fricciónde 0,03 para calcular la pérdida de carga en loscanales.

5.7.1.7 El espaciamiento entre el extremo de la pantalla yla pared del tanque, es decir el paso de un canala otro, se deberá hacer igual a 1,5 veces elespaciamiento entre pantallas.

5.7.2 Cámaras con pantallas de flujo vertical

5.7.2.1 Se recomienda preferiblemente utilizarlas paraplantas de tamaño mediano y grande.

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5.7.2.2 Se proyectan para profundidades de 3 m a 4 m, porlo que ocupan un área menor que las de flujohorizontal.

5.7.2.3 También se recomienda utilizar preferentementetabiques de madera machihembrada de 2 cm a 4 cm deespesor, pero son aceptables otros materialesdisponibles en el medio y debidamentejustificados. Con tabiques de madera se puedenadoptar profundidades de agua de 4 m a 5 m. Elespaciamiento mínimo en los canales será de 0,6 m.

5.7.2.4 La sección de cada paso se calculará para unavelocidad igual a los dos tercios de la velocidaden los canales.

5.7.2.5 El gradiente en el canal no deberá ser menor de 20s-1. En plantas grandes se recomienda colocar enlos orificios de paso, mallas de hilo nylondiseñadas con el mismo gradiente de velocidad delcanal.

5.7.2.6 Para evitar la acumulación de lodos en el fondo yfacilitar el vaciado del tanque, se dejará en labase de cada tabique que llega hasta el fondo, unaabertura equivalente al 5% del área horizontal decada compartimiento.

5.7.2.7 Al igual que en las unidades de flujo horizontal,debe tenerse especial cuidado en la adopción delancho de la unidad, para que en el diseño de lostramos con bajos gradientes, las pantallas seentrecrucen por lo menos en un tercio de sulongitud, para evitar la formación de espaciosmuertos y cortocircuitos.

5.7.3 Floculadores tipo Cox o Alabama

5.7.3.1 En estos floculadores, el agua hace un movimientoascendente - descendente dentro delcompartimiento.

5.7.3.2 El gradiente de velocidad se produce casiexclusivamente en los puntos de paso localizadostodos en el fondo de la unidad y distribuidosalternadamente en uno y otro extremo del fondo.

5.7.3.3 En el floculador Alabama, el gradiente develocidad es función de la suma de las pérdidas decarga en el cambio de dirección del flujo alingresar al niple, en el niple propiamente dicho,en la curva y en la boquilla de salida.

5.7.3.4 En el floculador tipo Cox, el gradiente de

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velocidad es función de la pérdida de carga en elcambio de dirección del flujo y en el codo ocurva.

5.7.3.5 La profundidad de la unidad debe ser de 3 m a 3,5m para que la altura máxima de agua sobre losorificios sea del orden de 2,4 m.

5.7.3.6 La relación ancho/largo de cada compartimientodebe ser de 1 a 1,33.

5.7.3.7 La sección de cada compartimiento se diseñará conuna tasa de 0,45 m2 por cada 1 000 m3/d.

5.7.3.8 Los criterios para diseñar los puntos de pasoentre los compartimentos son los siguientes:

- Relación de la longitud del niple a sudiámetro: L/d=5

- Velocidad en las boquillas variable entre0,25 m/s a 0,75 m/s.

- Tasa de diseño para determinar la sección delas boquillas:0,025 m2 por cada 1 000 m3/d.

5.7.4 Floculadores de medios porosos

5.7.4.1 Son floculadores hidráulico con un número casiinfinito de cámaras o compartimentos, a lo cualdebe su eficiencia.

5.7.4.2 Como material granular puede utilizarse piedra,esferas de plástico, residuos de las fábricas deplástico, segmentos de tubos, o cualquier otrotipo de material similar no putrescible nicontaminante.

5.7.4.3 Los floculadores de piedras se diseñan con cascajode diámetro medio de 15.9 mm, y rangos entre 12 mmy 19 mm.

5.7.4.4 La unidad debe tener flujo ascendente y formatroncocónica, para escalonar los gradientes develocidad, manteniendo el tamaño del materialconstante, y facilitar su limpieza.

5.7.4.5 En este tipo de unidades, el tiempo de retencióntotal es de 5 min. a 10 min.

5.7.4.6 Los floculadores de piedras sólo son recomendablespara caudales muy pequeños (entre 10 l/s y 15l/s), siendo preferibles para caudales mayores,unidades de flujo horizontal de sección constante,en las que el escalonamiento de gradientes se

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obtenga colocando material granular de tamañodecreciente.

5.7.5 Floculadores de mallas o telas

5.7.5.1 Estos floculadores se construyen con mallas dehilo nylon que son atravesadas por el flujo,produciéndose el gradiente de velocidad deseado,como función de la pérdida de carga. Lafloculación depende de las características de lasmallas y de la velocidad del flujo.

5.7.5.2 La velocidad óptima (cm/s) es igual al doble delespaciamiento (cm) entre los hilos de nylon, quese recomienda esté entre 1 cm y 2 cm.

5.7.5.3 El grosor más adecuado de los hilos es de 3 mm a 4mm. Hilos más delgados o mallas más pequeñas, sólodeberán usarse en la mezcla rápida o al inicio delfloculador.

5.7.5.4 Se recomiendan velocidades de flujo del orden de10 cm/s a 30 cm/s, para evitar la sedimentaciónexcesiva de los flóculos.

5.7.6 Floculadores mecánicos de paletas

Constituyen el tipo de unidad más utilizada. Pueden ser de eje vertical u horizontal, conpaletas paralelas o perpendiculares al eje. Eltipo más ventajoso es el de eje vertical, porqueevita el uso de cadenas de transmisión y de pozossecos para los motores.

El tiempo de retención recomendado para este tipode unidades varía de 20 min. a 40 min., paracompensar la tendencia a la formación de espaciosmuertos. La altura de las cámaras es usualmentede 3 m a 4 m. Los gradientes de velocidad sonvariables entre 75 s-1 y 10 s-1, y más comúnmenteentre 65 s-1 y 25 s-1. La relación largo/anchoóptima de las paletas es de 18 a 20. El grado desumergencia de las paletas es de 0,15 m a 0,2 m.

5.7.6.1 Paletas con eje vertical

Se utilizarán como mínimo tres cámaras de basecuadrada, conectadas en serie. Para anular losespacios muertos, se rellenarán las esquinas conhormigón pobre y para eliminar el vórtice seusarán dentro de estos rellenos, cuatro sendostabiques cuya dimensión libre dentro del tanquesea por lo menos el 10% del diámetro del cilindrocircunscrito. Para estabilizar el flujo entre las

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cámaras consecutivas se utilizarán preferiblementetabiques perforados, a través de los cuales sedeberá mantener una velocidad de flujo tal que elvalor del gradiente de velocidad no exceda aquelque se mantiene en la cámara previa. Para evitarque el agua sea acarreada como una sola masa du-rante la rotación de las paletas, el área expuestade las paletas será aproximadamente el 20% de lasección transversal perpendicular al eje derotación. La velocidad lineal de las paletas ensus extremos se mantendrá preferentemente entre0,3 m/s y 0,6 m/s.

5.7.6.2 Paletas de eje horizontal

Se utilizarán por lo menos dos tanques conectadosen serie y separados por tabiques con orificios. El gradiente de velocidad en estos orificiosdeberá ser inferior o igual a aquél que semantiene en la cámara aguas arriba de losorificios. Se usarán los siguientes criterios dediseño:

a) El área total de paletas debe seraproximadamente un 20% del área del tanque,perpendicularmente a la dirección derotación.

b) La velocidad lineal de los extremos de laspaletas se mantendrá preferentemente entre0,3 m/s y 0,6 m/s, y la velocidad tangencialmáxima será 0,75 m/s.

c) La distancia libre entre el cilindro derotación de las paletas y el fondo deltanque, será de 0,3 m como mínimo.

d) Los mecanismos de transmisión entre losmotores y los ejes se colocarán en una cámaraseca y se mantendrán adecuadamente lubricadospara evitar su corrosión.

5.7.7 Recomendaciones generales

5.7.7.1 Se recomienda utilizar como mínimo tres reactorescompletamente mezclados en serie, opreferiblemente reactores tipo pistón.

5.7.7.2 El gradiente de velocidad máximo al inicio de lafloculación no debe ser mayor que el que se tieneen la interconexión entre la mezcla rápida y estaunidad, y debe variar en forma uniformementedecreciente desde la entrada hasta la salida delfloculador.

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5.7.7.3 El diseñador podrá utilizar otros criterios dediseño para estas unidades, en lugar del gradientede velocidad y el tiempo de retención, siempre quelos justifique adecuadamente y la SAPYSB loacepte.

5.8 Clarificación. La separación a gravedad de laspartículas floculadas o no, que contiene el aguacoagulada o cruda, se conoce como clarificación yse realiza en tanques especialmente diseñados parael efecto, lo cual permite efectuar a continuaciónuna filtración más eficiente del agua.

5.8.1 Sedimentadores simples. Estos tanques seutilizan con aguas crudas como tratamiento previoa la filtración lenta del agua. Por lo general,son de forma rectangular alargada y el flujo eshorizontal. Sin embargo, se pueden diseñarsedimentadores circulares, con flujo horizontal oascendente, y alimentación central o periférica. Algunas guías para su diseño se dan a continua-ción:

5.8.1.1 La carga superficial deberá ser establecida deacuerdo a las características de las partículas aremover, estando generalmente comprendida entre 2y 20 m3/m2 d. Para obras de gran envergadura,deberán realizarse pruebas para determinar lacarga de diseño.

5.8.1.2 El período de retención será de 4 h a 12 h.

5.8.1.3 La profundidad recomendada está comprendidaentre 1,5 m y 2,5 m, excluyendo el borde libre yla altura para acumulación de lodos.

5.8.1.4 Se recomiendan las siguientes relaciones de lasdimensiones: longitud/ancho = 4 a 6;longitud/profundidad = 5 a 20

5.8.1.5 Cuando se proyecten dos o más sedimentadores, sediseñará un dispositivo que permita repartir elagua uniformemente entre las unidades respectivas.

5.8.1.6 Se recomienda disponer de elementos que reduzcanla energía cinética del flujo que ingresa alsedimentador, de modo que el caudal de entrada sedistribuya lo más uniformemente posible en lasección transversal del sedimentador.

5.8.1.7 Con el objeto de disminuir a un mínimo laproporción de partículas que pueden serresuspendidas en el flujo de salida, la estructura

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proyectada debe lograr una lámina uniforme y debaja velocidad.

5.8.1.8 Podrán utilizarse como dispositivos de salidavertederos lisos o dentados, orificios sumergidosy otros. La longitud del vertedero debe fijarsesobre la base de que el gasto no supere los 140m3/d a 220 m3/d por metro de vertedero. Paraorificios, su área será el 40% del áreatransversal del sedimentador y la velocidad através de los mismos, de 0,1 m/s a 0,2 m/s.

5.8.1.9 Para asegurar el buen funcionamiento delsedimentador, se recomienda disponer dedispositivos de desborde, evitando al mismo tiempoque estos interfieran con el funcionamiento delsedimentador.

5.8.1.10 Se deberá prever el volumen adicional en elsedimentador para almacenamiento de lodos,dependiendo dicho volumen de la calidad del agua ydel tiempo transcurrido entre limpiezasconsecutivas; este volumen estará entre el 10% yel 25% del volumen útil del sedimentador.

5.8.1.11 Para el almacenamiento de los sedimentos, sepodrán diseñar tolvas que se ubicarán bajo eldispositivo de entrada, con pendiente mínima 1,2:1vertical a horizontal, o se incrementará laprofundidad del sedimentador dando una pendientemáxima del 8% al 12% al piso hacia una canaletacentral que llevará el lodo al exterior. Eldiámetro de la tubería de drenaje estará deacuerdo con el volumen del sedimentador ypermitirá el vaciado de éste en un plazo no mayorde 4 h.

5.8.1.12 Se calcularán las pérdidas de carga que ocasionenlos dispositivos de entrada y salida en lossedimentadores.

5.8.1.13 Se recomienda como mínimo dos unidades desedimentación que trabajen en paralelo.

5.8.1.14 En casos muy especiales se estudiará laconveniencia de proveer una cubierta para lostanques de sedimentación.

5.8.2 Sedimentadores convencionales de flujohorizontal

5.8.2.1 Se utilizarán como mínimo dos tanques parafacilitar las operaciones de limpieza y remociónde lodos acumulados.

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5.8.2.2 La forma de los decantadores convencionales serápreferentemente rectangular, pues la eficiencia delos tanques circulares o de sección cuadrada, conalimentación central o periférica, es mucho menor.

5.8.2.3 La máxima longitud de estos decantadores esaproximadamente de 30 m. Si se mantiene larelación largo/ancho entre 3 y 5, se obtienenbuenos resultados.

5.8.2.4 Como guía para la selección de la cargasuperficial, se considerará el tipo y lacapacidad nominal de la planta. Para plantasgrandes que promueven la formación de flóculos dealuminio y que utilizan filtración de alta tasa,son usuales valores entre 30 m/d y 60 m/d; conotro tipo de filtros, las tasas recomendables vande 18 m/d a 36 m/d. Si se tratara de flóculospesados, se recomiendan tasas de 47 a 57 y de 30m/d a 60 m/d respectivamente. Para plantas decapacidad media se recomienda utilizar cargas quevarían del 80% al 85% de las utilizadas eninstalaciones grandes, y para plantas pequeñas,alrededor del 50% de las mismas

5.8.2.5 La profundidad útil, descontando aquella que seráocupada por los lodos, variará entre 3 m y 5 m,dependiendo del tamaño de las instalaciones. Unaprofundidad de 3,5 m da buenos resultados.

5.8.2.6 El tiempo medio de retención teórico en la zona desedimentación variará entre 2 h y 4 h. Como guíapara mantener una relación adecuada entre lasdimensiones escogidas, se calculará el tiempo deretención medio como la división de la profundidadlibre (m) para la carga superficial (m3/m2/d).

5.8.2.7 La estructura de entrada deberá garantizar unadistribución adecuada del líquido a través de lasección transversal del tanque, para evitarcortocircuitos y romper las corrientes térmicas. Una estructura que da buenos resultados es untabique perforado; la velocidad a través de lasperforaciones será alrededor de 0,15 m/s a 0,3m/s, pero su valor final será tal que el gradientede velocidad en ellas sea igual o inferior a aquelexistente en la última sección del floculador. Laparte inferior del tabique deberá tener espaciosuficiente para el flujo del lodo hacia elsumidero respectivo.

5.8.2.8 El diámetro de las perforaciones debe ser menorque el espesor de la pared, y alrededor de 0,1 m.

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Su forma será tronco-cónica con el borde de aguasarriba redondeado. El diámetro del orificio a laentrada será por lo menos dos veces el diámetro dela salida.

5.8.2.9 La pérdida de carga a través de los orificios debeser por lo menos cuatro veces el valor de laenergía cinética de aproximación, con el objeto deigualar la distribución del flujo tanto horizontalcomo verticalmente.

5.8.2.10 El diseño de la estructura de salida debe ser talque se neutralice al máximo el efecto de lascorrientes de densidad y se evite la formación decorrientes que arrastren partículas desde el fondohacia la salida del tanque. Para el efecto, eldiseñador puede seleccionar canaletas, vertederos,tubos perforados o cualquier otro aditamento quecumpla con los requisitos anteriores.

5.8.2.11 No se colocará ningún vertedero o canaleta derebose transversal, junto al o cerca del extremofinal del tanque. Se diseñará un sistema decanaletas que cubra por lo menos la tercera partefinal de la superficie del tanque. La superficieservida por canaletas se calculará utilizando unacarga de diseño de 60 m3/m2/d a 90 m3/m2/d.

5.8.2.12 Las canaletas se dispondrán paralelamente, endirección transversal o longitudinal, con unespaciamiento entre ejes que oscile entre 4 y 6 m. Para extraer el líquido se podrán utilizarvertederos a lo largo de las canaletas u orificiosen sus paredes. Estos últimos son muy útiles paraeliminar basuras flotantes y deben estarsumergidos entre 30 y 60 cm bajo la superficie. De esta manera, se puede variar el nivel deoperación del sedimentador.

5.8.2.13 Todo tanque de sedimentación irá equipado con unrebosadero y un desagüe que sean hidráulicamenteindependientes y que permitan desalojar todo elcaudal que entre al tanque.

5.8.2.14 La remoción de lodos se hará preferentemente enforma manual. Sólo en caso de plantas grandes oen plantas de ablandamiento se puede considerar lalimpieza continua de lodos por medio de equipomecánico. En este caso, el equipo serápreferentemente rotatorio, y deberá cubrir comomáximo el primer tercio de la longitud total deltanque, pues es allí donde se produce la mayorparte de la acumulación de lodos. El resto podrálimpiarse manualmente una o dos veces al año, de-

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pendiendo de las circunstancias.

5.8.2.15 Para la limpieza manual discontinua, se proveeráuna profundidad para la acumulación de lodos de nomenos de 2 m al principio del tanque y 0,30 m alfinal. El fondo del tanque tendrá una seccióntransversal en forma de V con una pendientelateral de 10% hacia el eje central; se proveeráademás una pendiente mínima longitudinal del 5%desde el extremo final del tanque hacia suprincipio.

5.8.2.16 En caso de que se desee hacer una extraccióncontinua o intermitente de lodos, se proveeránsumideros en forma de troncos de pirámideinvertida, cuyos lados tengan una inclinaciónmínima de 60 grados con la horizontal, ubicados enel lado más profundo del tanque. Sus paredesdeberán ser absolutamente lisas para facilitar elflujo del lodo hacia el fondo del sumidero.

5.8.3 Sedimentadores de flujo ascendente

5.8.3.1 Son de sección transversal circular, cuadrada orectangular. Su parte inferior es troncopiramidal o tronco cónica, con un ángulo deinclinación respecto a la vertical de 30 a 45grados.

5.8.3.2 El afluente debe introducirse en tal forma que sedistribuya uniformemente por encima de la cámarade lodos en corrientes ascensionales. La salidase hará por la parte superior en forma uniforme,ya sea escurriendo el agua por un vertedero que secolocará en todo el perímetro del tanque y que secomunicará con una canaleta periférica, o ya seapor medio de un sistema radial de canaletas o detubos perforados que recogen el agua y latransportan hacia una cámara central, desde lacual parte el conducto de salida.

5.8.3.3 El lodo deberá evacuarse periódicamente por lomenos cada cinco días, por escurrimiento o porsifonaje, bajo la propia presión del líquido.

5.8.3.4 La profundidad del tanque se fijará de tal maneraque el ascenso del agua no sobrepase de 1,8 m a 2m. La velocidad de ascenso de flujo se tomaráentre 12 m/d y 24 m/d.

5.8.4 Sedimentadores laminares

5.8.4.1 Están constituidos por tanques convencionales de

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flujo horizontal o ascendente, a los cuales se lescubre parcialmente con placas o tubos parainterceptar las partículas sedimentables. Lasplacas o tubos son paralelos y el flujo a travésde ellos debe ser laminar. Son de dos tipos:prácticamente horizontales, con una inclinación deaproximadamente 5 grados respecto a la horizontal,y muy inclinados, formando un ángulo de 55 a 60grados con la horizontal.

Para su diseño se pueden utilizar los siguientescriterios:

a) Las placas o tubos pueden ser de madera,plástico reforzado con fibra de vidrio, PVC ocualquier otro material que no emitasustancias peligrosas para la salud.

b) La separación entre placas o entre lasparedes de los tubos, será alrededor de 5 cmo 6 cm. En el caso de placas o tubos muyinclinados, su ángulo de inclinación noexcederá de 60 grados y su longitud paralelaa la dirección del flujo será alrededor de1,2 m. El número de Reynolds a mantenerseentre las placas será menor o igual que 500.

c) La superficie de las placas o de los tubosdeberá estar entre 0,3 m y 0,9 m bajo lasuperficie del líquido y su extremo inferior,por lo menos a 1,2 m sobre la superficie delos lodos acumulados en el fondo de tanquesrectangulares, y en todo caso a laprofundidad requerida para evitar que el aguadecantada presente una velocidad superior a 1m/min.

d) La carga hidráulica superficial en la zonacubierta por placas o tubos estará entre 100m3/m2/d y 180 m3/m2/d para tanques de flujohorizontal. Esta carga se calculará divi-diendo el caudal de diseño para la superficietotal del sedimentador.

e) La zona cubierta por placas o tubos entanques rectangulares o circulares de flujohorizontal, cubrirá entre la mitad y las trescuartas partes de la superficie del tanquemás cercana a su salida, evitando cubrirzonas en las que haya inestabilidad de flujo.

f) En el caso de tanques de flujo ascendente, sepuede cubrir toda la superficie con módulosde placas. De estos módulos, algunos deberán

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ser removibles para facilitar el acceso alinterior del tanque, para reparaciones o lim-piezas.

g) En caso de placas o tubos prácticamentehorizontales, se deberán proveer losmecanismos necesarios para su limpiezafrecuente.

h) Se recomienda utilizar como estructura deentrada a los sedimentadores, conductoslongitudinales con orificios ubicados debajode las placas. La velocidad de flujo en losconductos debe ser alrededor de 0,15 m/s y elgradiente de velocidad en los orificios dedistribución debe estar entre 20 s-1 y 15 s-1.

i) Como estructuras de salida se pueden diseñarun canal central recolector y canaleslaterales, un canal central y tuberíaslaterales perforadas, o un canal central yvertederos laterales. Se recomienda tuboscon orificios de igual diámetro en la partesuperior, que tengan una carga de agua de 5cm a 10 cm y trabajen con descarga libre.

j) Para la recolección de los lodossedimentados, se recomienda diseñar tolvastronco-cónicas con pendientes de paredesentre 45 y 60 grados, que pueden sercontinuas o separadas. Estas tolvas estaránconectadas a un sistema de drenes pararecolección de los lodos, en los cuales sedebe mantener una velocidad de 0,3 m/s paralodos sin arena ni poli electrolitos, y de 1m/s para el caso contrario.

k) La descarga de lodos se puede hacer de formamecánica automática, mecánica manual, ohidráulica. La descarga mecánica manual serecomienda solamente para plantas medianas ypequeñas. La descarga hidráulica puede serutilizada en todo tipo de plantas, y consisteen el uso de sifones intermitentes. Estossifones son fabricados con tuberías de PVC ohierro fundido de 100 mm a 150 mm de diá-metro, y previstos para trabajar convelocidades de 1,1 m/s a 2 m/s; contienenademás un tanque regulador con una capacidadútil de 20 litros a 30 litros, lo que datiempos de funcionamiento de 45 min. a 60min.; y eyectores largos de 1,5 m a 2 m, queproducen velocidades de 0,4 m/s a 0,43 m/srespectivamente.

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l) Si se utilizaran módulos plásticos, lavelocidad longitudinal media en los elementostubulares, se limitará como máximo a 0,3cm/s; la altura usualmente estará entre 0,5 my 0,6 m.

5.8.5 Sedimentadores de manto de lodos

5.8.5.1 Son aquellos en los que el flujo es netamenteascendente y produce, como resultado, un manto delodos cuya función principal es atrapar a losmicroflóculos y promover la floculación departículas coaguladas. Pueden ser utilizados parafloculación y decantación simultáneas, utilizandocoagulantes convencionales; para la eliminación dehierro y manganeso; y, son los reactores idealespara plantas de ablandamiento solo o deablandamiento y floculación combinados. Para eldiseño de los decantadores de manto de lodos seutilizarán los siguientes parámetros de diseñó:

a) La carga hidráulica superficial puede variarpreferiblemente entre 50 m3/m2/d y 100 m3/m2/d,aunque algunos reactores patentados puedenoperar con cargas alrededor de 200 m3/m2/d.

b) Se debe mantener una altura mínima de líquidoclarificado de 1 m sobre el manto de lodos.

c) Se debe diseñar un concentrador interno delodos, cuyo borde superior sirva comovertedero de lodos. Para su diseño, lavelocidad de flujo a través de su cresta seráaproximadamente de 0,015 m/s.

d) El efluente se recogerá mediante canaletascon orificios o con vertederos, quepreferiblemente se extiendan en forma radialhacia un canal de recolección periférico.

e) Para mejorar la eficiencia de remoción desólidos se podrá utilizar placas o tubosparalelos con un ángulo de inclinación de 60grados con respecto a la horizontal. En estecaso, la carga hidráulica podrá duplicarse,siempre y cuando se disponga de suficientecapacidad de remoción de lodos.

f) La utilización de placas es imprescindiblecuando la turbiedad en el afluente es baja.

g) Estos decantadores y los de recirculación de

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lodos pueden conseguirse prefabricados, ypueden ser especificados en base decatálogos, siempre y cuando exista laautorización de la SAPYSB.

5.8.6 Sedimentadores con recirculación de lodos

5.8.6.1 Son aquellos en los que los lodos separados dellíquido son recirculados a una zona de reacción,donde se ponen en contacto con las partículas queestán siendo floculadas. La mayor parte de estasunidades son patentadas y se venden prefabricadas. Son de fabricación nacional y extranjera y puedenutilizarse para las funciones de floculación yclarificación de aguas con partículas suspendidasy para el ablandamiento. Para su diseño o se-lección se utilizarán los siguientes criterios:

a) Los productos químicos se inyectarán enpuntos que garanticen una mezclasatisfactoria con el agua. El equipo demezcla debe permitir una completadesestabilización de las partículas coloi-dales o un contacto adecuado entre losreactivos y el agua; y, al mismo tiempo,inducir una corriente que promueva la recir-culación de los lodos decantados.

b) La utilización de placas o tubos desedimentación será imprescindible para elcaso de aguas que en algunas épocas del añotengan turbiedades inferiores a 50 unidades.

5.8.7 Flotación

5.8.7.1 Cuando el agua cruda contiene niveles altos departículas de baja densidad como algas, o cuandola coagulación produce flóculos que sedimentan muylentamente, la flotación con aire disuelto es unaalternativa viable al proceso de sedimentación. Para esto se utilizan cargas superficiales entre180 m3/m2/d y 300 m3/m2/d aplicadas a tanquesrectangulares o circulares.

5.8.8 Recomendaciones Generales

5.8.8.1 La distribución del agua hacia un conjunto desedimentadores debe ser uniforme.

5.8.8.2 Los gradientes de velocidad en las diferentesestructuras de clarificación deben ser menores queen la floculación.

5.8.8.3 La zona de lodos de sedimentadores con remoción

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manual de los mismos, debe permitir la acumulacióndel volumen correspondiente a 30 días defuncionamiento.

5.8.8.4 En general se tratará de utilizar por lo menos dosclarificadores en paralelo, requisitoindispensable para plantas medianas y grandes.

5.8.8.5 Si se realizan pruebas de laboratorio paradeterminar las cargas superficiales, en el diseñose emplearán valores inferiores al 80% del valorde las tasas experimentales.

5.8.8.6 Toda el agua clarificada será conducida a un puntoen el cual se podrán introducir productos químicosdestinados a acondicionar el agua antes de lafiltración.

5.8.8.7 La instalación, operación y mantenimiento inicialde todo equipo prefabricado, deberán sersupervisadas por técnicos de la compañíaproveedora. Se deberá exigir la garantía de quecualquier falla de los equipos provistos seacorregida a la brevedad posible y sin que seproduzca ninguna interrupción del servicio.

5.9 Filtración. La filtración es un proceso físico-químico utilizado para separar impurezassuspendidas y coloidales del agua, mediante supaso a través de un medio granular, siendo el máscomún la arena. Los materiales retenidos puedenser flóculos, microorganismos y precipitados decalcio, hierro y manganeso, entre otros.

5.9.1 Básicamente se distinguen dos tipos defiltros: los lentos, de baja carga superficial; y,los rápidos, de alta carga superficial. Eltrabajo de los filtros a gravedad o presióndepende, en gran parte, de la mayor o menoreficacia de los procesos preparatorios.

Existen además las unidades patentadas parafiltración, cuyas características de diseño yconstructivas son particulares de cada fabricante. El empleo de estas unidades podrá ser autorizadopor la SAPYSB, una vez que haya comprobado susventajas a base de las especificaciones de losfabricantes.

5.9.2 Filtros lentos de flujo descendente. Consisten enun tanque que contiene una capa sobre nadante deagua cruda, un lecho de arena filtrante, unsistema de drenaje para recolección del aguatratada, y un juego de dispositivos para

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regulación y control del filtro. El proceso depurificación del agua es biológico, y se producefundamentalmente en una capa de lodo biológico quese forma en la superficie de la arena.

5.9.2.1 Filtros lentos convencionales

a) El lecho filtrante será una capa de 1 m a 1,4m de arena, apoyada sobre grava, con lascaracterísticas que se indican acontinuación:

TABLA VI.5 Características de la arena

Tamaño efectivoCoeficiente de uniformidadDurezaSolubilidad al HCl

0,15 a 0,35 mm1,5 a 2, máximo 37 (escala de Mohr)

< 5 %

TABLA VI.6 Características de la grava

CAPA # DIÁMETRO, mm ESPESOR, m

123

1 – 1,44 – 5,616 – 23

0,10,10,15

b) La capa de agua sobre nadante tendrá unaaltura de 1 m a 1,5 m, y se dejará un bordelibre de 0,2 m a 0,3 m en la caja del filtro.

c) La velocidad de filtración deberá ser de 0,1m/h a 0,2 m/h.

d) Se usará un mínimo de dos unidadesdimensionadas para que cada una puedatrabajar al 65% del caudal total de diseño.

e) Los sistemas de drenaje podrán estarconstituidos por losetas prefabricadas dehormigón, ladrillos y bloques de hormigónporoso, por tubos perforados y por gravagruesa. En caso de utilizarse tuberías conperforaciones, la velocidad del líquidodentro de ellas no excederá 0,3 m/s; elespaciamiento entre laterales será de 1 m a 2m; el diámetro de los orificios será tal quepermita la entrada del caudal correspondiente

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al caudal de servicio de cada lateral ygeneralmente oscilará entre 2 mm y 4 mm; elespaciamiento entre los orificiosgeneralmente variará entre 0,1 m y 0,3 m. Las tuberías irán embebidas dentro de unacapa de grava de 0,15 m de espesor, conpartículas de 25 mm a 50 mm de diámetro. Cuando se utiliza grava como sistema dedrenaje, la altura de la capa es alrededor de0,15 m, formada por partículas de 40 mm a 100mm de diámetro; el área máxima de lechofiltrante servida por un drenaje de gravaserá de 25 m2.

f) Sistemas de control. Los filtros lentospueden operarse a tasa constante o a tasavariable. Para este efecto deberán diseñarselas estructuras de entrada y de salida demodo que permitan operar el filtro encualquiera de las dos modalidades.

g) La estructura de entrada se diseñará de modoque se cumplan las siguientes condiciones:

- Se produzca una distribución uniformedel líquido sobre toda la superficie delfiltro.;

- Se impida la destrucción de la capabiológica;

- Se pueda drenar rápidamente la capa deagua sobre nadante, cuando se deseehacer la limpieza del filtro;

- Se pueda interrumpir totalmente laentrada de agua al filtro.

h) La estructura de salida se diseñará de modoque se cumplan las siguientes condiciones:

- Se impida la posibilidad de presionesnegativas en el lecho filtrante;

- Se pueda medir el caudal producido porel filtro;

- Se pueda controlar la tasa de filtraciónsi así se desea;

- Se pueda cerrar el filtro y drenarlo.

i) Para facilitar la operación y mantenimientode la unidad, se preverá la instalación detuberías de interconexión entre filtros; laconstrucción de un bordillo perimetral paraevitar cortocircuitos; y, el uso de cubiertasen climas rigurosos para evitar el creci-miento de algas.

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j) Estos filtros por lo general se diseñan paramantener el nivel de agua constante.

5.9.2.2 Filtros lentos modificados

a) Se ha encontrado que algunas modificacionespueden resultar ventajosas en los filtroslentos convencionales, tales como lassiguientes:

- Permitir un nivel de operación variable;- Permitir la distribución y recolección

mediante canales y compuertas;- Permitir la regulación y control

mediante vertederos y compuertas;- No introducir un regulador de la

velocidad de filtración.

b) La carga superficial recomendada para estetipo de filtro es de 0,1 m3/m2/h.

5.9.2.3 Filtros dinámicos

a) Son filtros similares a los lentos,construidos dentro de un canal sobre el cualescurre el agua a tratar, en forma de láminade 1 cm a 3 cm de espesor y con velocidad de0,2 m/s a 0,3 m/s.

b) Un 10% del caudal que escurresuperficialmente pasa a través del filtro yel 90% restante se lo reingresa a la fuente.

c) Debe disponerse de un canal de transiciónhasta la entrada del filtro. Dichatransición será necesaria para asegurar queel tirante en el filtro esté comprendidoentre 1 y 3 cm y deberá calcularse de talmodo que, a lo largo de la misma, el valor dela energía específica total se mantengaaproximadamente constante y se evitensocavaciones al comienzo del manto filtrante.

d) La relación entre la longitud y el ancho debeser aproximadamente igual a 5.

e) La velocidad de filtración es función de laturbiedad del afluente. La máxima turbiedadaceptable es 100 UNT, por cortos períodos;preferiblemente el filtro debe operar conturbiedades menores a 50 UNT. La tasa defiltración puede seleccionarse de acuerdo ala turbiedad, según los siguientes criterios:

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TABLA VI.7 Tasas de filtración para lechosfiltrantes de filtros dinámicos

TURBIEDAD, NTU TASA DE FILTRACIÓN, m3/m2/d

< 3030 – 50> 50

7,2 – 14,42,4 – 7,2

2,4

f) El lecho filtrante estará constituido porgrava y arena que, preferiblemente, cumpliráncon las especificaciones siguientes:

TABLA VI.8 Especificaciones para lechosfiltrantes de filtros dinámicos

Tamaño efectivo de laarenaCoeficiente de uniformidadDurezaSolubilidad al HClEspesor de la capa dearenaTamaño de la gravaEspesor de la capa degrava

0,2 a 0,35 mm2 a 3

7 (escala de Mohr)< 5 %

0,6 a 0,8 m4,76 a 1,59 mm0,45 a 0,6 m

g) Se usará un regulador de caudal semejante alde los filtros lentos a gravedad.

h) Se dispondrá de un número mínimo de dosunidades en paralelo, con una capacidadindividual para tratar el 65% del caudal.

5.9.2.4 Filtros lentos de flujo ascendente

a) Cuando el agua cruda a tratarse en filtroslentos requiere prefiltración en grava, sepuede considerar el uso de filtros lentos deflujo ascendente. El agua a filtrar ingresapor el sistema de drenaje, asciende a travésdel lecho filtrante y es recolectada en laparte superior.

b) El lecho filtrante estará constituido porgrava y arena, que preferentemente cumpliráncon las siguientes especificaciones:

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TABLA VI.9 Especificaciones para lechosfiltrantes de filtros lentos deflujo ascendente

Tamaño efectivo de la arenaCoeficiente de uniformidadDurezaSolubilidad al HClEspesor de la capa de arenaTamaño de la gravaEspesor de la capa de grava

0,3 mm1,7 a 2

7 (escala de Mohr)< 5 %

0,7 a 1,1 m4,76 a 1,59 mm0,45 a 0,6 m

c) Se considerará una capa de agua sobrenadantede 1,2 m a 1,4 m, y un borde libre de 0,3 m. Este volumen podrá servir como tanque dealmacenamiento para períodos de retenciónaconsejados entre 8 h y 12 h.

d) El sistema de drenaje sirve para laalimentación al filtro y es similar al delfiltro lento de gravedad.

e) La velocidad de filtración preferible debeestar comprendida entre 2,7 m3/m2/d y 3,6m3/m2/d.

f) El lavado del filtro se realizará abriendo laválvula de drenaje durante 5 min.

g) Se utilizará un mínimo de dos unidadesdimensionadas de modo que cada una puedatratar el 50% del caudal.

5.9.3 Filtros rápidos

Los filtros rápidos pueden clasificarse de acuerdoa lo que se indica en la siguiente tabla VI.10:

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TABLA VI.10 Clasificación de filtros rápidos

CARACTERISTICA TIPO DE FILTRO

Tipo de pretratamiento

Tipo de flujo

Medio filtrante

Tasa de filtración

Modo de operación

ConvencionalFiltración directaCoagulación por contacto yfiltración

DescendenteAscendenteMixto

Arena solaArena y antracitaMedios múltiples

ConstanteDeclinante

GravedadPresión

Para fines de la presente norma, se consideraránlos filtros rápidos convencionales de flujodescendente con tasas constante o declinante, losfiltros utilizados para filtración directa conflujo ascendente y descendente, y los filtros apresión. Para todos estos se presentarán guías dediseño utilizando tecnología apropiada a nuestromedio.

5.9.3.1 Filtros convencionales de flujo descendente

Dentro de esta clasificación se incluyen losfiltros a gravedad, que funcionan a tasa constanteo declinante, cualquiera sea el medio filtranteque empleen. La diferencia fundamental entre losfiltros de tasa constante y los de tasa declinanteestá en las estructuras de entrada y salida, queen el primer caso deben permitir regular el caudalque ingresa y sale del filtro para mantenerloconstante, mientras que en el segundo tipo defiltros todas las unidades trabajan como vasoscomunicantes y a medida que un filtro se ensuciaprocesa menos caudal, siendo absorbida ladiferencia por las unidades más limpias. El usode dispositivos para mantener constante la tasa defiltración causa problemas en países como elnuestro, mientras que la operación con tasa

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declinante se ajusta mejor a la tecnología quesomos capaces de manejar apropiadamente, por locual se recomienda su selección.Algunas guías de diseño para estos filtros son:

a) La tasa de filtración recomendable parafiltros de tasa constante de arena sola es de120 m3/m2/d a 240 m3/m2/d; para filtros dearena y antracita y de medios múltiples, latasa irá de 180 m3/m2/d a 360 m3/m2/d. Parafiltros de tasa declinante con arena sola, serecomienda tasas de 150 a 300 m3/m2/d, y paramedios múltiples, de 240 m3/m2/d a 600 m3/m2/d,pero los valores altos sólo son aceptables enlugares donde se puede garantizar un buennivel de operación y mantenimiento.

b) El número mínimo de unidades de filtraciónque se debe considerar en plantas medianas ygrandes es cuatro, y en plantas pequeñas dosunidades, cuando el lavado se hace con aguaproveniente de una reserva exterior. Estosnúmeros son mayores, mínimo cuatro en todoslos casos, si los filtros son de lavado mu-tuo.

c) La superficie del lecho filtrante no deberíaser mayor a 200 m2, y su profundidad usualestará entre 0,6 m y 0,9 m, siendo mayorcuanto más grueso es el material filtrante.

d) Como medio filtrante se recomienda utilizararena con tamaño efectivo de 0,45 mm a 0,6 mmy coeficiente de uniformidad similar a 1,5;si se prevé la posibilidad de efectuarfiltración directa en algunos períodos delaño, es preferible utilizar tamaños efectivosdel orden de 0,7 mm y aumentar la profundidaddel lecho hasta 1 m. Cuando se usan lechosdobles, el espesor de la capa de arena seráde 0,15 m a 0,3 m con las mismascaracterísticas anteriores, y sobre ella iráuna capa de antracita de 0,8 mm a 1,1 mm detamaño efectivo, coeficiente de uniformidadalrededor de 1,5, peso específico de 1,5 a1,6, y espesor de 0,4 m a 0,6 m; en todo casose deben cumplir los siguientes criterios:

- El d90 de la antracita debe ser igual atres veces del d10 de la arena;

- El d10 de la antracita debe ser la mitaddel d90 del mismo material;

- La velocidad ascensional que expande un10% del d90 de la antracita, no debe ser

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menor del 80% al 90% de la velocidadascensional que expande en un 10% el d90de la arena.

Para filtros de lecho triple (antracita,arena y granate o limonita), un diseño típicoconsiste de una altura de 0,8 m de mediofiltrante compuesto de: 0,45 m de antracitacon coeficiente de uniformidad menor que1,65, tamaño efectivo igual a 0,9 mm ygravedad específica de 1,5; 0,25 m de arenasilícea cuyo tamaño efectivo sea de 0,4 mm,su coeficiente de uniformidad menor que 1,65y su gravedad específica de 2,4; y 0,1 m degranate (o limonita) cuyo tamaño efectivo seade 0,2 mm, su coeficiente de uniformidadmenor o igual a 1,4 y su gravedad específicade 4,2. Medios filtrantes de otros espesoresy granulometrías podrán ser utilizados sipruebas experimentales demuestran mejor efi-ciencia que el medio recomendado en estanorma.

También se pueden diseñar filtros de arenagruesa sola, con tamaños efectivos entre 0,5mm y 6 mm, pero preferiblemente alrededor de1 mm; los coeficientes de uniformidad típicosson de 1,2 a 1,3, pudiendo aceptarse hasta1,5. En estos casos, la profundidad dellecho debe ser de 1,2 m a 1,8 m.

La arena en todos los casos, debe tener unadureza de 7 en la escala de Mohr, y unasolubilidad al ácido clorhídrico menor oigual al 5%.

Cuando se tienen aguas crudas contaminadascon trazas de orgánicos, olor y sabordesagradables, y precursores de trihalome-tanos, es posible remover (o reemplazar en eldiseño) una capa de 0,15 m de la superficiede la arena y colocar carbón activadogranular, e inclusive bajo ciertas con-diciones, cambiar totalmente la arena porcarbón. Se utiliza un carbón de 0,5 mm a0,65 mm de tamaño efectivo. En general, sinembargo, es preferible diseñar lechos decarbón activado granular a continuación defiltros rápidos.

e) Con varios tipos de fondos de filtros o desistemas de drenaje, se hace necesarioutilizar un manto de grava tanto para impedirque el medio filtrante pase con el líquido

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filtrado hacia los conductos efluentes, comopara ayudar a una mejor distribución del aguade lavado. El tamaño y espesor de la capamás profunda depende del tipo de sistema dedrenaje que se utilice. Tamaños comunes enesta capa están entre 25 mm y 50 mm. Porotro lado, el tamaño más pequeño utilizado enla capa superior es alrededor de 1,5 mm. Elespesor total de la capa de grava varía entre0,2 m y 0,45 m, medidos entre la capa infe-rior del medio filtrante y la parte superiordel sistema de drenaje. En ciertos tipos defondos de filtros, por ejemplo aquellos queutilizan boquillas, no se hace necesarioutilizar la capa de grava. El diseñador,previa la aprobación de la SAPYSB, escogeráel lecho de grava más conveniente para cadacaso.

f) Se aceptará cualquier sistema de drenaje quegarantice la distribución uniforme del aguade lavado a través de toda la superficie delfiltro. Por otro lado, se evitarán sistemasque requieran la importación de suscomponentes, y se dará preferencia a aquellosque puedan fabricarse localmente. En filtrosde lavado mutuo principalmente, se evitará eluso de sistemas de drenaje que produzcanpérdidas de carga muy elevadas, pero siemprese las mantendrá mayores a 0,3 m, reco-mendándose para este caso el uso de fondos oviguetas de concreto prefabricadas.

Uno de los sistemas más utilizados es el detuberías de drenaje. En este caso seutilizarán las siguientes recomendaciones:

- Relación entre la longitud del lateral ysu diámetro, mayor que 60;

- Diámetro de los orificios entre 6,5 mm y19 mm;

- Espaciamiento entre orificios de 75 mm a300 mm;

- Relación entre el área total deorificios de un lateral y su áreatransversal = 0,25 a 0,5;

- Relación entre el área total de losorificios de todos los laterales y elárea del filtro de 0,0015 a 0,005.

- Separación entre laterales menor que 0,3m

- El área transversal del colector centraldeberá ser 1,5 a 3 veces la suma de lasáreas transversales de los laterales que

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llegan al colector.

g) El lavado de los filtros puede hacerse ensentido ascendente con el agua proveniente agravedad desde un tanque elevado diseñadopara el efecto, o con el agua bombeada desdela cámara de aguas claras, o finalmente, sepuede hacer lavado mutuo de un filtro con elcaudal producido por los demás. El tanque deagua de lavado puede tener una capacidadmínima equivalente al volumen de agua re-querido para lavar un filtro por 7 min, peropuede ser mayor según las condiciones de cadaproyecto. El sistema de bombeo serádimensionado para permitir el lavado de porlo menos tres filtros en un intervalo detiempo de 90 min. Son usuales tasas delavado entre 0,6 m/min y 0,9 m/min por entre3 min y 15 min, pudiendo aceptarse otrosvalores de acuerdo al tipo de lecho filtranteutilizado. En general, la tasa de lavadodebe producir una expansión del lecho deentre el 15% y el 50%. En plantas pequeñas ymedianas es recomendable el lavado mutuo. Para este caso, la expansión aceptable es del20% al 30%, las tasas de lavado varían entre0,6 m/min y 1,5 m/min, y el tiempo de lavadoes alrededor de 8 min.

h) Para evitar la formación de bolas de lodos enlos filtros de arena fina, se recomienda eluso de lavado superficial mediantetorniquetes hidráulicos, o tuberías fijas conboquillas. En los lechos simples de arena seutiliza el sistema superficial. La tasa dediseño de estos sistemas varía de 80 l/min/m2

a 150 l/min/m2 de lecho filtrante, con unapresión de 30 m a 70 m. Los sistemas detuberías fijas con perforaciones se localizande 0,05 m a 0,1 m sobre la superficie dellecho filtrante y poseen de 20 a 30 orificiospor m2 de superficie del lecho. La presiónsobre los orificios es de 30 m a 60 m,produciéndose chorros con 3 m/s a 6 m/s develocidad, por lo que el sistema de fijaciónde las tuberías debe ser cuidadosamente dise-ñado. Con medios dobles se recomienda elsistema subsuperficial, que se ubica a 0,15 msobre la zona de intermezcla entre la antra-cita y la arena, y que se diseña conparámetros similares al superficial.

i) También se puede efectuar el lavado del lechofiltrante con agua y aire en sentido

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ascendente, sin producir la expansión dellecho. Para esto se proponen tres alterna-tivas:

i.1) Lavado con aire y aguaindependientemente. Usual mente, elnivel de agua en el interior del filtroes rebajado hasta que permanezca cercade 0,1 m a 0,3 m arriba de la cima delmedio filtrante. En seguida, seintroduce aire con una tasa de 15 m/h a30 m/h durante un período de 3 min a 7min. Se paraliza la introducción deaire y se inicia el lavado con agua encontra-corriente para producir unaexpansión de, como mínimo, 10% en lacapa de arena por un período de 10 min a15 min. Normalmente, la tasa de apli-cación de agua para lavado varía entre10 l/s y 15 l/s por m2 de arena del lechofiltrante. El aire puede provenir decompresores tipo rotativo o de soplado-res, especificados para el caudal desea-do y para la contrapresión con que vayana trabajar.

i.2) Lavado con aire y agua simultáneamente. El lavado con aire y aguasimultáneamente requiere un diseñocuidadoso, pues puede ocurrir la pérdidadel material filtrante si la tasa deaplicación de aire o de agua en contra-corriente fuera mayor que larecomendada. Generalmente, se tiene unlavado superficial con agua decantadadurante el lavado con aire y agua. Elaire es insuflado con una tasa de 6l/s/m2 a 10 l/s/m2 y el agua en contra-corriente es introducida a una tasainferior a 4 l/s/m2, para producir unaexpansión del medio filtrante inferioral 5%. Esta primera fase dura de 4 min a5 min. Enseguida, se interrumpe laintroducción de aire, y se aumenta elcaudal de agua en contracorriente contasa de aplicación entre 10 l/s/m2 y 13l/s/m2, para producir una expansión nomayor al 20%, durante un período de 4min a 7 min. Los valores de las tasas deaplicación de agua sugeridos sonaplicables para medios filtrantes dearena sola, con un tamaño efectivo entre0,95 mm y 1,35 mm; cuando se trate de unmedio filtrante doble, se respetarán los

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valores de expansión recomendados y secalculará la tasa correspondiente.

Se justificará su utilización,especialmente si se utiliza el lavadomutuo de los filtros.

i.3) Lavado con aire y agua con fondosespeciales. Cuando se usan bloquesespeciales, se sugiere el lavado en tresetapas, a saber:

- Disminuir el nivel de agua en elinterior del filtro hasta que alcancecerca de 20 cm arriba de la cima delmedio filtrante, e introducir airecon una tasa de 10 l/s/m2 a 25 l/s/m2

durante un período del orden de 2 min.

- Mantener el aire e introducir agua encontracorriente con una velocidadascendente inferior a 25 cm/min, hastaque el nivel de agua en el filtro seaproxime al fondo de las canaletas derecolección, momento en el cual elaire deberá cesar de introducirse.

- Mantener en 25 cm/min, como mínimo, lavelocidad ascendente del agua por másde 2 min y, posteriormente, aumentarlagradualmente a una velocidad ascenden-te comprendida entre 50 cm/min y 80cm/min por un período de 7 min a 10min.

j) El agua sucia producida durante el lavado delos filtros puede recogerse mediante variossistemas: canaletas de lavado, vertederoslaterales o métodos patentados.

j.1) Cuando se usan canaletas de lavado,éstas tendrán una pendiente longitudinalentre el 2% y el 5%. La distancia entrebordes adyacentes se mantendrápreferiblemente menor que 2 m y entrelos bordes y las paredes del filtro,menor que 1 m. La altura desde lasuperficie del lecho filtrante no expan-dido hasta la cresta de desborde de lascanaletas, deberá ser igual a la alturamáxima de expansión más dos veces la al-tura de la canaleta.

j.2) Cuando se diseñe un vertedero lateral,

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se procurará mantener el punto másalejado a no más de 3 m de la cresta delvertedero. El borde mismo será achafla-nado y deberá estar perfectamentenivelado. Se mantendrá una altura librede 0,2 m a 0,25 m entre el tope dellecho expandido y el borde delvertedero, para evitar pérdidas delmedio filtrante.

j.3) Si el proyectista utilizara sistemaspatentados para la recolección del aguade lavado, deberá presentar ante laSAPYSB la debida justificación técnicasobre la confiabilidad y exitosa aplica-ción de dichos sistemas en otrasinstalaciones.

k) Las válvulas utilizadas en los filtros seránpreferentemente del tipo mariposa, pues sonmás pequeñas, livianas y fáciles de instalarque las de compuerta. Además, puedeninstalarse en cualquier posición y requierenmenos espacio. Las válvulas son necesariaspara controlar los caudales afluente,efluente, de agua para lavado, de aguas dedesecho del lavado, de agua para lavadosuperficial, y del agua de enjuague delfiltro.

El diseño hidráulico de las tuberías yconductos deberá ser adecuado, de modo que segarantice una correcta operación del conjuntode filtros, siendo comunes las velocidades ycaudales que constan en la tabla VI.11:

TABLA VI.11 Velocidad y caudales para operaciónde filtros rápidos

TIPO DE TUBERIA VELOCIDADm/s

CAUDAL UNITARIO PORAREA DEL FILTRO

m/d

AfluenteEfluenteAgua para lavadoDrenaje lavadoAgua de enjuague

0,3 – 1,20,9 – 1,81,5 – 3

0,9 – 2,451,8 – 3,65

470 – 700470 – 700880 – 1470880 – 1470230 – 470

En el caso de filtros de lavado mutuo,principalmente en plantas pequeñas y medianas, se

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puede utilizar un canal para distribución delafluente entre todas las unidades, el cual debeofrecer un mínimo de pérdida de carga. El ingresoa cada unidad se puede controlar mediantecompuertas que deben estar preferiblemente pordebajo del nivel inicial de agua en el filtro. Lahidráulica del lavado puede ser controladamediante un vertedero de salida, que a su vezestablece el nivel mínimo de agua en el filtro, yel agua para lavado puede circular por canales deinterconexión o tuberías, de tal manera que seafactible reducir a un mínimo o prácticamenteeliminar las válvulas y tuberías.

5.9.3.2 Filtros directos de flujo descendente

Esta alternativa de tratamiento está constituidapor dos procesos: mezcla rápida con gradientesmayores a 1000 s-1 y tiempos de retención mayores a5 s, y filtración. Cuando el agua presentavariaciones de calidad, se vuelve necesaria unafloculación corta de 8 min. a 12 min., con dosisde coagulantes menores a 10 mg/l, gradientes develocidad superiores a 50 s-1, similares a 100 s-1,para mejorar la remoción de turbiedad y color yreducir el período de duración del traspaseinicial del filtro.

Algunas guías de diseño son las siguientes:

a) La tasa de filtración para operación a tasaconstante puede variar entre 180 m3/m2/d y 600m3/m2/d, y para tasa declinante entre 240m3/m2/d y 600 m3/m2/d, cualquiera sea el tipode lecho utilizado. Sin embargo, los valoresaltos deben ser utilizados con discreción. Son recomendables tasas de filtración delorden de 120 m3/m2/d a 160 m3/m2/d para filtrosde arena sola y de 170 m3/m2/d a 240 m3/m2/dpara filtros con lecho doble.

b) Como medios filtrantes se pueden utilizar lossiguientes:- Arena sola con tamaño efectivo de 0,7 mm

a 2 mm, coeficiente de uniformidad menoro igual a 1,6 y espesor del lecho de 0,7m a 2 m.

- Antracita sola con tamaño efectivo de 1mm a 2 mm, coeficiente de uniformidadde 1,6 y espesor del lecho de 1 m a 2m, que permite usar tasas de filtraciónmás altas.

- Una capa de arena de 0,3 m a 0,5 m ysobre ella una capa de antracita de 0,5

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m a 1 m. La arena será de 0,4 mm a 0,7mm de tamaño efectivo y coeficiente deuniformidad menor o igual a 1,5; y laantracita tendrá un tamaño efectivo de0,9 mm a 1,3 mm y un coeficiente deuniformidad no mayor a 1,5.

c) Este tratamiento se considera apropiado paraaguas con color menor de 20 UC y un contenidode fitoplancton menor de 100 mg/m3, además delos requerimientos señalados en el numeral4.1.8.3 de esta norma.

d) Como coagulantes se puede usar el sulfato dealuminio y el cloruro férrico. El primeroremueve fácilmente el color verdadero en unrango de pH de 5,7 a 6,5 y la turbiedad en unrango de pH entre 7,5 y 8,5. El cloruroférrico requiere dosis menores para producirun efluente de la misma calidad, pero es decarácter corrosivo. Se pueden utilizar polielectrolitos catiónicos para alargar lascarreras de los filtros. También se puedenusar polímeros naturales como el almidón depapa junto con sulfato de aluminio, paramejorar la calidad del agua filtrada, aunquecon esto se reduce la carrera de filtración.

e) Se recomienda emplear lavado superficial parafiltros de lecho simple y lavadosubsuperficial para lechos dobles.

f) El diseñador debe considerar que la economíaes la principal ventaja de la filtracióndirecta, así como la reducción en la cantidady la mejor calidad del lodo producido,comparativamente con un filtro convencional. La principal desventaja es la reducción enlas carreras de filtración y en los tiemposde residencia, lo cual exige un monitoreoconstante de la calidad del agua filtrada yun nivel alto de preparación del operador,especialmente para manejar cambios bruscos enla calidad del agua cruda.

5.9.3.3 Filtros directos de flujo descendente y ascendentedescendente

a) Las tasas de filtración recomendadas paraoperación en modo constante son:

- Para una batería con menos de 6unidades: 180 m3/m2/d

- Con 6 o más unidades y operación

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continua: 180 m3/m2/d a 240 m3/m2/d- Con pocos filtros, operación discontinua

y bajos contenidos de color y turbiedad:240 m3/m2/d 280 m3/m2/d. Si se diseñapara operación en modo declinante y 6filtros por lo menos, la tasa defiltración media será semejante a 200m3/m2/d; este tipo de operación esrecomendable solamente para aguas conbajo contenido de turbiedad, colorverdadero y algas.

b) El lecho filtrante recomendado es arena solaen un espesor de 1,6 m a 2,0 m, con un tamañoefectivo de 0,75 mm a 0,85 mm y coeficientede uniformidad no mayor que 1,6, soportadosobre una capa de grava de las siguientes ca-racterísticas:

- Tercera capa de 0,15 m y tamaños de 2,4mm a 6,4 mm;

- Segunda capa de 0,15 m y tamaños de 6,4a 12,7 mm;

- Primera capa de 0,15 m y tamaños de 12,7a 25,4 mm;

- Fondo de 0,15 m de espesor y tamaños de25,4 mm a 38 mm.

En caso de utilizarse filtros ascendentes enuna planta convencional con agua sedimentada,el espesor del lecho de arena deberá ser de 1m a 1,6 m, con tamaño efectivo de 0,7 mm a0,85 mm y coeficiente de uniformidad menorque 1,6.

c) El lavado de estos filtros se realiza en elmismo sentido de flujo que la filtración. Las velocidades de lavado recomendadasfluctúan entre 0,9 m/min y 1,3 m/min. Laexpansión de la arena durante el lavadopermitirá determinar en el diseño la alturade la capa de agua sobrenadante.

d) La carga hidráulica disponible para perderdurante la carrera de filtración será igualal 90% de la altura del lecho.

e) Para mejorar la eficiencia y alargar lascarreras de filtración, se recomiendarealizar descargas de fondo, introduciendosimultáneamente agua en la interfaz de arenay grava. Las dos maneras de promover esasdescargas son: (i) transferir a la interfazel agua filtrada existente sobre el lecho de

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arena, por medio de tuberías; y, (ii) derivarel agua tratada desde la tubería de agua paralavado a la interfaz. Puesto que el lavadocon agua en sentido ascendente no essuficiente para remover los sólidos retenidosen la capa soportante, siempre es reco-mendable realizar por lo menos una descargade fondo al final de la carrera.

f) Al utilizar sulfato de aluminio comocoagulante, las dosis esperadas serán de 1mg/l a 30 mg/l. Para economizar coagulante yalargar las carreras de filtración, se debeefectuar la coagulación en un rango de Ph de4 a 7. Para remoción de hierro y manganesoes preferible utilizar cloruro férrico.

g) Son ventajas de este sistema sobre el defiltración descendente, la mayor eficienciaremocional que permite aplicarlo a aguascrudas de características menos satisfac-torias, así como la posibilidad de tenercarreras de filtración más largas.

h) Cuando el agua cruda tiene característicasaún más objetables que las tolerables parafiltración directa ascendente, se recomiendautilizar un conjunto de dos filtros, elprimero de flujo ascendente para preparar elagua para un segundo filtro que funcionarácon flujo descendente. Las característicasde cada filtro seguirán las guías dadas enlas secciones precedentes de esta norma.

5.9.3.4 Filtros a presión

a) Las unidades de filtración a presión sólodifieren de las unidades abiertasconvencionales, en el modo de generar lacarga hidráulica de filtración. El resto, esdecir medio filtrante, grava, sistema dedrenaje, etc., requiere de los mismoscriterios de diseño que los filtros agravedad.

b) Los filtros a presión son más compactos y decosto inicial reducido. Adicionalmente, conun solo bombeo se puede llegar directamentedesde los sedimentadores a través del filtro,hasta el tanque de distribución. Estasunidades no permiten la posibilidad depresiones negativas y facilitan lautilización efectiva de la capa de mediofiltrante, pues la penetración del floculo es

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más profunda. Requieren, por este motivo, deun riguroso control de la calidad del e-fluente.

c) Puesto que el operador no puede ver el mediofiltrante, y por lo tanto no puede juzgar sise ha iniciado o no la formación de bolas debarro, se requiere de un adecuadomantenimiento.

d) Se podrán utilizar otros tipos de filtros nodescritos en los párrafos anteriores, siemprey cuando se demuestre su efectividad y no seincurra en la importación innecesaria deequipos, partes y componentes que puedanfabricarse localmente.


Cualquiera sea el tipo de filtro diseñado, serecomienda realizar el chequeo del diseño según lasiguiente lista sugerida:

a) La selección y diseño del medio filtrante, enlo posible y principalmente para plantasgrandes, debería basarse en pruebas piloto.

b) Si se utilizan lechos dobles o múltiples, enel diseño se proveerán facilidades para laadición de poli electrolitos directamente enel afluente al filtro; igual provisión sedebe hacer para adición de desinfectantes eneste afluente.

c) Se deben dejar facilidades para monitorear laturbiedad, el caudal de filtración y delavado, y las pérdidas de carga de cadafiltro. También debe existir un mecanismopara limitar la tasa de lavado a un caudalmáximo preestablecido.

d) Deben diseñarse medios para desviar cualquierefluente de calidad insatisfactoria.

e) La disposición de las estructuras y piezasdebe permitir la fácil reparación y remociónde válvulas, bombas y otros accesorios oequipos.

f) El sistema debe disponer de mecanismosapropiados al tamaño de la planta, paraindicar mediante alarmas o señales cualquier

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mal funcionamiento.

g) Se debe asegurar la inexistencia deconexiones cruzadas, retroflujos de aguassemi procesadas o crudas, y paredes comunesque pudieran permitir la contaminación delagua filtrada.

5.10 Desinfección. El objetivo de la desinfección delagua es destruir los organismos patógenoscausantes de enfermedades, tales como bacterias,protozoarios, virus y nemátodos. Todo sistema deabastecimiento de agua para consumo humano debeser desinfectado adecuadamente.

5.10.1 Se conocen varios métodos de desinfección del aguapotable, tales como:

- Oxidación química con sustancias tales comocloro, bromo, yodo, ozono, dióxido de cloro,permanganato de potasio y compuestos órganohalogenados;

- Tratamiento físico mediante aplicación decalor.- Irradiación por luz ultravioleta;- Aplicación de iones metálicos tales como

cobre y plata;- Ajuste del pH con ácidos y bases fuertes;- Aplicación de agentes superficiales activos

tales como los compuestos cuaternarios deamonio.

Para efectos de la presente norma se haconsiderado únicamente la desinfección por clorogas o por sales de cloro, pero el diseñador podráproponer cualquier otro mecanismo que sea debida-mente justificado y aceptado por la SAPYSB.

5.10.1.1 Hipocloradores

a) En plantas de pequeña capacidad y, a veces enplantas de tamaño mediano, se puede utilizarhipoclorito de calcio o de sodio para ladesinfección del agua. El hipoclorito decalcio se usa cuando el agua es deficiente enalcalinidad y dureza, por cuanto contiene del3% al 5% de cal. Puede utilizarse en formagranular o en tabletas, las cuales proveenuna fuente estable de cloro por 18 h a 24 h,y se disuelven más lentamente que los granos. El hipoclorito de sodio se comercializa enforma líquida, es inestable, se deteriora másrápidamente que el hipoclorito de calcio yrequiere mayor cuidado en su manejo, pero

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puede resultar más económico.

b) En plantas grandes también se puede utilizarhipoclorito de sodio para minimizar losriesgos que implica usar cloro gas, pero ental situación el hipoclorito debe serfabricado en la planta mediante procedimien-tos electrolíticos, que utilizan sal, energíaeléctrica y agua. El diseñador podrá espe-cificar cualquier sistema patentado,justificando su selección y con la aprobaciónde la SAPYSB.

c) En plantas pequeñas el hipoclorito de calcioo sodio se dosifica en pequeños tanquesprefabricados que disponen de un sistema muysimple de orificio calibrado con carga cons-tante, que puede regularse manualmente. Unao dos veces al día se prepara a mano lasolución, de acuerdo a la dosis de cloroadoptada y al caudal de la planta. Elvolumen del tanque de solución se determinaen función de la capacidad de la planta, ladosis de cloro aceptada y la concentración dela solución, y debe tener una capacidadmínima para 12 h de operación. Se recomiendautilizar dosificadores tipo IEOS.

d) En plantas de capacidad media y en algunaspequeñas, se pueden construir tanques dedosificación de hormigón, que tendrán unsistema de orificio de carga constante comoel de los hipocloradores tipo IEOS, y quepermitirán la agitación manual o mecánica dela solución.

e) La dosis óptima de cloro a aplicar dependedel tiempo de retención en el sistema, deltipo de compuesto de cloro que se utiliza, dela clase de desinfectante que se forma en elagua en función de su temperatura, Ph,contenido de nitrógeno y de materia orgánica. Se puede calcular la dosis aproximada decloro libre requerido mediante la siguienteexpresión:

C = (k/t)1/0,86

En donde:

C = concentración de cloro libre mg/l k = constante que se puede ver en tablas t = tiempo de contacto, min.

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TABLA VI.12 Valores de k para dosificación decloro, para n = 0,86

DESINFECTANTEORGANISMO INDICE

HOCl OCl- NH2Cl

Escherichia coliVirus depoliomielitisVirus coxsackie A2

0,241,26,3

15,6--------

66--------

f) Un criterio usualmente utilizado es agregarsuficiente cantidad de cloro al agua comopara conseguir que en cualquier punto de lared de distribución se encuentre un residualde 0,1 mg/l a 0,5 mg/l. Otro criterio esclorar sobre el punto de quiebre, en cuyocaso se debe añadir, además de la concentra-ción de cloro libre determinada por lafórmula anterior, el cloro demandado por loscompuestos nitrogenados según sea la relaciónCl:N del agua. Esta forma de cloración es lamás aconsejable, porque proporciona unresidual estable que puede ejercer su accióncon posterioridad.

g) La concentración máxima de hipoclorito decalcio en la solución será del 10%.

h) El hipoclorito de sodio puede ser dosificadodirectamente del recipiente en que estransportado.

5.10.1.2 Cloradores a gas

a) La cloración a gas tiene la ventaja de sermuy económica, pero también es mucho máspeligrosa que la cloración con hipocloritos.

b) Se recomiendan dos tipos de cloradores: losde presión y los de vacío. Los primerostienen la ventaja de que el gas se inyectadirectamente utilizando la presión delcilindro, no precisando de suministroadicional de agua, ni de corriente eléctrica,pero involucran mayor riesgo operacional quelos otros, por lo que se deben utilizar sólocuando no se disponga de presión de agua para

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operar un sistema de vacío. Deben dotarse deuna válvula para eliminar el exceso depresión. Los equipos de dosificación alvacío son más seguros y confiables que loscloradores a presión. Se basan en el vacíoparcial producido por el inyector o eyector. Deben dotarse de dispositivos de seguridad,para impedir que aumente o disminuya dema-siado el vacío o la presión, dañando losequipos. Estos dispositivos son: una válvulade alivio de vacío y una válvula de retenciónque impida que el agua ingrese al clorador.

c) Estos cloradores se instalan en un localexclusivo y bien ventilado. Lasinstalaciones pequeñas se ventilarán medianteventanas ubicadas cerca del piso y lasgrandes mediante extractores de airecolocados también en la parte baja de losmuros, pudiendo ser operados desde elexterior. Los extractores se calculan paraque renueven el volumen de aire en la cámaracada 15 min en tiempo normal, y cada 3 mincuando haya posibilidad de fugas de gas. Latemperatura dentro de la cámara de cloraciónno debe descender por debajo de 10 gradoscentígrados, porque se dificulta laextracción de cloro.

d) El cloro gas se comercializa en cilindros de50 kg y 68 kg, y de 1 t. Los cilindros de50 kg y 68 kg deben utilizarse y almacenarseen posición vertical, y los de 1 t enposición horizontal, sobre soportes derodachines, para que puedan girar confacilidad. Cuando se utilizan cilindros de50 kg y 75 kg, el manejo de los envases sehace manualmente, mediante carretillas concadenas para asegurar bien al envase enposición vertical. En cambio, cuando se usancilindros de 1 t se emplean poleas montadassobre rieles y grúas de puente. Loscilindros deben colocarse directamente sobreuna báscula para medir la cantidad de cloroque se está dosificando y poder determinar elmomento en que quedan vacíos.

e) En estaciones grandes que usan más de 1 000kg/d, en que se requiere más de 6 cilindrosde cloro conectados a una matriz, serecomienda considerar un evaporador para quese extraiga cloro líquido y no gaseoso, evi-tándose riesgos operacionales. Losevaporadores deben montarse lo más cerca

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posible de los equipos de cloración y debenincluir una válvula que cierra el pasoautomáticamente cuando la temperatura baja de65 grados centígrados, accionando una alarma;una criba para retener impurezas, y unaválvula reductora de presión a la salida delevaporador.

f) Como el cloro en solución acuosa es altamentecorrosivo, se recomienda el uso de materialescomo PVC, teflón, caucho o polietileno. Deben considerarse en el diseño los equiposde protección para detectar escapes yrepararlos con el menor riesgo. Estosequipos son: sistemas de alarma, máscaras,equipos para taponamiento de fugas y botellasde amoníaco.

5.10.1.3 Tanques de contacto

a) El hipoclorito en solución debe aplicarsepreferiblemente en un punto de resaltohidráulico para permitir la mezcla rápida conel agua, y debe ser distribuido uniformementeen toda la corriente líquida, pudiendoutilizarse tuberías perforadas para elefecto. El cloro gas se puede añadirmediante difusores o mezcladores de flujo depistón, con multitud de orificios paraintroducir cloro sin crear turbulencia mayor,que podría provocar el escape del cloro almedio ambiente.

b) Una vez introducido el cloro en el agua, sedebe permitir su mezcla y retención por untiempo apropiado, para lo cual se diseñantanques con tabiques, similares a losfloculadores hidráulicos, que permitirán untiempo de retención de entre 20 min. y 30min., y gradientes de velocidad cercanos a 40s-1.


5.10.2.1 La capacidad de los equipos dosificadores será talque permita la aplicación de la dosis media esta-blecida en el punto medio de su rango de opera-ción.

5.10.2.2 Para evitar la formación de trihalometanos seeliminará, en lo posible, la pre cloración. Sóloen casos inevitables y cuando haya la certeza dela inexistencia de materia orgánica de origen

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fitoplanctónico o vegetal, se podrá diseñar elproceso de pre cloración.

5.10.2.3 Debido a los potenciales problemas de salud quepueden ocasionar los trihalometanos, que se formanal reaccionar el cloro con compuestos orgánicospresentes en el agua, ha tomado importancia en losúltimos años el uso de ozono como desinfectante. El principal problema para su aplicación en nues-tro país es que el ozono residual no es estable, yen consecuencia, no se garantiza la desinfecciónen las redes de distribución, en donde generalmen-te se produce la contaminación del agua tratada,principalmente como consecuencia de la intermiten-cia que es común en nuestros sistemas. Si se de-cidiera utilizar ozono, se recomienda trabajar abajos pH y con concentraciones altas de carbonatosy bicarbonatos, o aplicar un desinfectante adicio-nal para producir efecto residual.

5.11 Adsorción. La adsorción con carbón activado seutiliza para remover orgánicos que causan olores,sabores y color en el agua, así como químicosorgánicos tóxicos peligrosos para la salud, talescomo insecticidas, herbicidas y solventes. También se habla de adsorción con resinas sinté-ticas o con alúmina activada para remoción deflúor o arsénico.

5.11.1 Carbón activado en polvo

5.11.1.1 Este producto se expende en fundas de 23 Kg o algranel, y puede ser alimentado en seco o en solu-ción con agua, preparada en la proporción de 0,1kg de carbón por litro de agua.

5.11.1.2 Una dosis usual para propósitos de diseño es alre-dedor de 20 mg/l. En ocasiones puede ser necesa-rio añadir sulfato de aluminio y/o poli electroli-tos catiónicos, para impedir el traspase del polvode carbón en el filtro. Se debe permitir un tiem-po de contacto de por lo menos 15 min.

5.11.1.3 Al aplicarse en seco se necesitan alimentadoresespeciales que deben ubicarse en un espacio cerra-do para reducir el polvo que se produce. Al apli-carse en solución, se deben diseñar al menos dostanques de mezcla, que pueden ser de concreto pro-tegido contra la corrosión, y provistos de agita-dores mecánicos para mantener la solución en sus-pensión. También se debe incluir una bomba, untanque para dosificación diaria y un dosificadorvolumétrico.

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5.11.1.4 Se recomienda la aplicación del carbón en variospuntos, como los siguientes: en la entrada a lacámara de mezcla, en la entrada al floculador, enla entrada y en la salida del clarificador. Laaplicación de carbón en polvo se hace generalmentede manera esporádica.

5.11.2 Carbón activado granular

5.11.2.1 Este producto se expende en fundas de 27 kg o algranel, y se coloca en los filtros o cámaras decontacto mediante un eductor, humedecido paraevitar el polvo, conforme se indica acontinuación.

5.11.2.2 El carbón activado puede colocarse en lugar departe o de toda la arena o antracita de un filtro,siempre y cuando se mantenga un espesor mínimo de0,6 m. El filtro así constituido deberá diseñarsepara una tasa de filtración de 120 m3/m2/d, quecorresponde a un tiempo de contacto de lecho vacíode 7,5 min. a 9 min., que es suficiente pararemover la mayoría de compuestos orgánicos. Durante el lavado se recomienda una expansión del50%, iniciándolo con una tasa alrededor de 0,1m/min., y llegando hasta 0,25 m/min.

5.11.2.3 Con aguas superficiales es preferible utilizarlechos de contacto de carbón activado granular,ubicados aguas abajo de los filtros. Estascámaras son similares a filtros a presión conflujo descendente, con lechos de entre 0,76 m a4,57 m de profundidad y tasas de aplicación de 175m3/m2/d a 410 m3/m2/d, y por lo general sonprefabricados. También pueden ser construidos enel sitio con concreto o acero.

5.11.2.4 Cuando la cantidad de carbón que requierereactivación es mayor a 680 kg/d, es factiblediseñar un horno de regeneración; caso contrario,el carbón inactivo puede ser enterrado yreemplazado por otro en buenas condiciones.


Aunque todavía no es un tratamiento generalizadoen nuestro medio, se recomienda que losdiseñadores lo tengan en cuenta al realizarproyectos de tratamiento de agua potable,particularmente cuando el agua cruda presentecaracterísticas tales como las siguientes:compuestos orgánicos, trihalometanos, olor, sabor,pesticidas y otros similares.

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5.12 Estabilización. El propósito de la estabilizacióndel agua es controlar sus tendencias corrosivas oincrustantes, antes de que entre al sistema dedistribución, para evitar problemas relacionadoscon salud pública, estética y aspectos económicos. En general, se dice que un agua tiene tendenciascorrosivas cuando es deficiente en carbonato decalcio, aunque en realidad la agresividad del aguaes una relación compleja entre numerosos agentesinhibidores y aceleradores de la corrosión, yagentes mecánicos tales como la velocidad y eldiámetro de las tuberías. El exceso de carbonatode calcio, en cambio, confiere al agua tendenciasincrustantes. Un agua se considera estable cuandono tiene ni exceso ni defecto de carbonato de cal-cio, lo cual puede conseguirse mediante el ajustedel pH y la alcalinidad.

5.12.1 Se puede reducir el pH y la alcalinidad mediantela adición al agua de bióxido de carbono o ácidosulfúrico.

5.12.2 El pH y la alcalinidad se pueden aumentar mediantela adición de cal viva o apagada al agua, así comode bicarbonato de sodio, carbonato de sodio ohidróxido de sodio.

5.12.3 Para efectos de la presente norma, se consideraapropiada la adición de cal, para lo cual se danalgunas guías para el diseño de dispositivosapropiados. Sin embargo de esto, el diseñadorpodrá utilizar cualquier otro tipo de procesodebidamente justificado y aprobado por la SAPYSB.

5.12.3.1 Saturador de cal

a) Consta de un tanque de forma cónica donde sedeposita la cal a ser disuelta. El agua seintroduce dentro de la cal por el fondo deltanque y es recolectada en la parte superiormediante canaletas o tubos perforados.

b) El área del tanque debe garantizar unavelocidad ascensional de 0,5 l/s/m2 a 1 l/s/m2

y una dosis de cal de 0,6 gr/s/m2 a 1,2gr/s/m2

c) La altura del tanque debe ser por lo menosigual a la raíz cuadrada del áreasuperficial.

d) El saturador tendrá una descarga de fondo condiámetro mínimo de 100 mm, tomandoprotecciones para evitar su apelmazamiento

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por el aire o la humedad ambiental.

e) La dosis de cal será ajustada por medio de unrotámetro instalado en la alimentación deagua al saturador.

f) Se recomienda esta solución para plantaspequeñas, utilizando un número mínimo de dosunidades.

5.12.3.2 Dosificadores por vía húmeda

a) La cal hidratada será colocada en suspensiónen un tanque destinado a su preparación, elcual tendrá un volumen mínimo en litros iguala dos veces el peso en kilos de la cal uti-lizada para un tanque de almacenamiento, ydispondrá de un cesto removible de mallametálica o plástica cuyo volumen será elnecesario para recibir el 50% de la cal. Laalimentación de agua permitirá llenar eltanque en máximo 10 minutos. La salidaestará en la parte superior, comunicada conel tanque de almacenamiento, y dispondrá deun desagüe de fondo de mínimo 100 mm. Estetanque de preparación de la lechada dispondráde un agitador mecánico cuyo rotor se situaráa media altura, y tendrá potencia paraproporcionar un gradiente de velocidad mínimode 250 s-1. En plantas pequeñas, la prepara-ción puede hacerse en forma manual.

b) Se dispondrá preferiblemente de por lo menosdos tanques de almacenamiento de la lechadade cal, cuyo volumen mínimo será el necesariopara 12 h de operación. Estos tanquestambién dispondrán de un agitador de ejevertical con un rotor situado cerca del fondoy capaz de producir un gradiente de velocidadmínimo de 150 s-1. Se diseñará una descargade fondo de por lo menos 100 mm y la salidade la suspensión se colocará por lo menos a0,10 m del fondo.

c) La preparación de la lechada de cal puedehacerse directamente en los tanques dealmacenamiento.

d) Las tuberías que conducen lechada de calserán diseñadas para una velocidad mínima de1 m/s, pudiendo mantenerse una recirculacióncontinua mediante bombas.

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e) Usualmente se introduce la lechada de cal enel tanque de agua tratada o en las tuberíasde agua filtrada, pero debido a las impurezasque presenta la cal disponible en nuestromedio, también se puede estudiar laposibilidad de aplicar la cal antes delproceso de clarificación.

f) Este tipo de dosificadores se recomienda paradosis menores de 110 kg/h.

5.12.3.3 Recomendaciones Generales

a) Utilizar preferiblemente cal hidratada.

b) Reducir al mínimo la distancia entre losdosificadores y los puntos de aplicación dela cal.

c) Proveer facilidades para la limpieza detanques y tuberías.

5.13 Fluoración. El objeto de la fluoración es añadirflúor al agua con el propósito de favorecer laformación de huesos, dientes y el crecimientonormal de las personas. A veces es necesarioremover fluoruros para permitir el uso de aguapotable, en cuyo caso el proceso se conoce comodefluoruración.

5.13.1 Para la fluoruración del agua se puede añadiralguno de los siguientes productos químicos:fluoruro de sodio, silicofluoruro de sodio, ácidofluorsilícico, fluoruro de calcio, silicofluorurode amonio, o ácido fluorhídrico. Lo sistemas máscomunes para este propósito son:

a) Para plantas pequeñas se usa un alimentadorde solución, consistente en un tanque y unsistema de dosificación por orificio, omediante bomba que debería ser de aplicaciónconstante.

b) En plantas medianas y grandes se puedenutilizar dosificadores gravimétricos ovolumétricos en seco, para aplicarsilicofluoruro de sodio, o alimentadores desolución para ácido fluorsilísico, siendo máseconómicos pero menos precisos losdosificadores volumétricos.

c) Para defluoruración se recomienda el uso de

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alumbre activado o resinas para intercambioiónico.


a) Cualquiera de los sistemas debe permitirregular el flujo y ajustar las dosis.

b) El punto de aplicación preferido es laentrada a la red de distribución, bien sea enel tanque de reserva o en las tuberías ocanales de agua clara posteriores a los fil-tros.

c) Los puntos de alimentación deben estar tanlejos como sea posible de los puntos deadición de químicos que contengan calcio,debido a la insolubilidad del fluoruro decalcio.

5.14 Remoción de hierro y manganeso. Debido a que lapresencia de hierro y manganeso en el agua esobjecionable para los consumidores, por el hechode que la precipitación de estos metales vuelve alagua de color amarillo-café o negro, y producesabores desagradables, mancha la ropa y sedeposita en las tuberías y artefactos sanitarios,además de que promueve el crecimiento demicroorganismos en las redes de distribución, esnecesario removerlos o reducir su concentración alímites aceptables determinados por las normas decalidad.

5.14.1 La principal forma de remoción de estos metales essu oxidación, para lo cual se puede utilizaroxígeno, cloro, dióxido de cloro o permanganato depotasio principalmente, siendo fundamental enestos casos controlar el pH (7,5 a 8 para hierro ymás de 9,5 para manganeso) y la alcalinidad delagua (mayor que 100 mg/l como CaCO3), para mejorarla eficiencia remocional. También se puede apli-car ozono con este propósito.

5.14.2 Las líneas de tratamiento más frecuentementeutilizadas son:- Aireación, precipitación y filtración;- Oxidación con cloro o dióxido de cloro,

precipitación y filtración;- Oxidación con permanganato de potasio,

precipitación y filtración;- Intercambio iónico con zeolita;- Filtración con zeolita impregnada conmanganeso;- Ablandamiento con cal;- Debias con filtración lenta.

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5.14.3 Las guías de diseño indicadas en secciones previasde esta norma son aplicables a las plantas detratamiento para remoción de hierro y manganeso. Algunas recomendaciones específicas para losprocesos más apropiados a nuestro medio se dan acontinuación:

5.14.3.1 La aeración se puede realizar mediante aeradoresde charoles o mediante aeración forzada o apresión. Con aeradores de charoles se puedeincluir en ellos piedra caliza o pirolusita parafacilitar la oxidación de los metales.

5.14.3.2 Por lo general, no es necesario proveersedimentadores propiamente dichos, sino simplestanques de retención para facilitar que lasreacciones de oxidación se completen, lo cualexige de 20 min. a 30 min.

5.14.3.3 Al realizar la oxidación con componentes de cloro,es preferible utilizar cloro si el principalinterés del proceso es remover hierro, y dióxidode cloro si se pretende remover manganeso. Parala remoción de hierro se recomienda un pH de 7,0 ypara oxidación de manganeso un pH de 7 a 8.

5.14.3.4 Al utilizar permanganato de potasio se puedereducir el tiempo de retención a 5 min., siendoóptimo un pH del agua de 7,5 a 8. En la prácticase requieren aproximadamente 0,6 mg depermanganato por gramo de hierro ferroso, y algomenos de 2 mg de permanganato por cada mg demanganeso divalente, pudiendo reducirse las dosissi se utiliza precloración.


a) El diseñador podrá sugerir cualquier línea detratamiento que considere apropiada para laremoción de hierro y/o manganeso, siempre ycuando justifique técnica y económicamente suutilización, y merezca la aprobación de laSAPYSB.

b) Lo más importante en este diseño son lascondiciones bajo las cuales los derivados delhierro y del manganeso pueden sercompletamente precipitados en un período detiempo razonable.

5.15 Remoción de trihalometanos. Los trihalometanos

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son compuestos que se forman por la reacción delcloro libre con compuestos orgánicos naturalestales como ácidos húmicos y fúlvicos, y sonpeligrosos para la salud. Por este motivo, espreciso eliminarlos o reducirlos mediante algúntipo de tratamiento, para lo cual se presentanalgunas guías de diseño en las próximas secciones.

5.15.1 Los tratamientos más apropiados para remoción detrhalometanos son los siguientes:

- Utilizar dióxido de cloro en lugar de clorocomo desinfectante u oxidante;

- Utilizar cloraminas para el mismo propósito;- Mejorar la clarificación existente;- Cambiar el punto de cloración;- Usar carbón activado en polvo para reducir

las concentraciones de precursores;- Usar aeración.

5.15.2 Para sistemas existentes que utilizan la cloracióncomo único tratamiento, se recomienda optar pordesinfección con cloraminas, añadiendo amonioconjuntamente con el cloro o un poco después, ocambiando el desinfectante a dióxido de cloro, querequiere un mayor control del residual en la redde distribución.

5.15.3 Para sistemas existentes que utilizan untratamiento completo con filtración rápida, serecomienda en primer lugar mejorar la remoción deprecursores, lo cual se puede conseguir cambiandola dosis o el tipo de coagulante, añadiendo unpolímero o usando carbón activado en polvo. Otraopción, en casos donde se esté usando pre-cloración, es eliminarla o trasladarla a un puntodespués de la sedimentación. Finalmente, se puedeconsiderar utilizar para la desinfección lacloraminación o el dióxido de cloro.


a) Para el control de trihalometanos es esencialque se provea una adecuada desinfección.

b) La decisión respecto al tratamiento másapropiado se debe basar en los resultados deun monitoreo suficiente, y de pruebas delaboratorio.

5.16 Remoción de fibras de asbesto. Cuando la SAPYSB oel diseñador consideren necesario realizar laremoción de fibras de asbesto que pudiera contenerel agua, se puede optar por un tratamiento que

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constituye el objeto de esta norma.

5.16.1 Una regla general de buena práctica paraasegurarse de la remoción de fibras de asbesto,cualquiera sea el proceso de tratamiento aimplementarse o existente, es que la turbiedad delefluente debe ser igual o menor a 0,1 UNT.

5.16.2 Otra recomendación útil es utilizar comocoagulantes polímeros catiónicos o una combinaciónde sulfato de aluminio y polímeros catiónicos.

5.16.3 Finalmente, es necesario optimizar elpretratamiento en caso de existir, o incluirlo encaso necesario.


a) Por existir poca información respecto a laeficiencia de los procesos de remoción defibras de asbesto, se recomienda que siemprese realicen pruebas piloto para optimizar lastasas de filtración, dosis y tipos de coagu-lantes, la necesidad de floculación ysedimentación, y el modo de filtración.

b) La planta debe diseñarse para proporcionar aloperador tanta flexibilidad y facilidades demonitoreo como sea posible.

c) Si el objetivo de la planta no es removerfibras de asbesto ya existentes, sino evitarque el agua pueda desprender fibras de lastuberías de AC existentes en una red de dis-tribución, se recomienda estabilizar el aguapara que no sea corrosiva, o utilizarinhibidores de la corrosión tales como elcloruro, sulfato u ortofosfato de zinc. Indicadores de situaciones en las que el aguatratada puede atacar, o lo está haciendo, alas tuberías de asbesto cemento, son:

- Índice de agresividad menor a 11;- Incremento significativo del pH y de la

concentración de calcio en el aguadistribuida;

- Ausencia de hierro, manganeso y otrosmetales en el agua;

- Conteo de fibras en número significativoen varios puntos de la red.

5.17 Casa de químicos. Esta estructura es necesariapara concentrar en ella las bodegas de productosquímicos, las salas de dosificación que alberganlos correspondientes equipos, los laboratorios y

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las oficinas y otras facilidades administrativas.

5.17.1 Se recomienda diseñar un solo edificio de quími-cos, pero en ciertos casos será aceptable más deuno.

5.17.2 En ningún caso se incluirá en este edificiofacilidades para alojamiento de personal, bien seapara el operador o guardián de la planta, sino quese preverá un edificio especial para este propósi-to.

5.17.3 Se recomienda ubicar esta estructura cercana a lamezcla rápida. Las bodegas de químicos quedaránen la planta baja, con una puerta de acceso direc-to para facilitar la recepción del material. Lassalas de dosificación pueden ubicarse sobre lasbodegas, y se proveerán las facilidades requeridaspara la transferencia de los materiales de unpiso a otro, acordes con el tamaño de la planta ypor ende con el volumen de material a ser movidodiariamente. La sala de cloración debería estar,de ser posible, en el primer piso, colindante conlos filtros para facilitar una rápida dosifica-ción.

5.17.4 Bodega de Químicos

a) Si las cantidades de químicos a almacenarsesupera las 2.5 t, se localizaráobligatoriamente la bodega en la planta baja,que estará a 1 m por encima del piso dondelos carros transportadores de productosquímicos llegan.

b) Si la bodegas se ubican en un piso alto,o para transferir los productos químicos a lasala de dosificación, se utilizarán rampas enplantas pequeñas, cuyo ancho será de 1,5 mmínimo y la pendiente máxima de 5 %.

c) Cuando los productos químicos se expenden enfundas, se aceptará que puedan apilarse hastauna altura máxima de 1,8 m si el manejo esmanual, y hasta 3 m si es mecánico.

d) El dimensionamiento de las estructuras sehará para el caso más desfavorable tanto enrelación con la cantidad de materialalmacenado, como respecto a los pesosespecíficos máximos que puedan tener los pro-ductos. Dependiendo de las facilidadesdisponibles en una ciudad para reaprovisiona-

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miento, la cantidad de material a almacenardebe ser suficiente para su utilización de 15d a 60 d en las condiciones de máximoconsumo.

e) Cuando el material seco se recibe a granel,el almacenamiento se efectúa en tolvas osilos abastecidos mediante camiones ovagones. Generalmente, con estos sistemasutilizados en plantas medianas y grandes, sediseña un sistema neumático, con presión deaire inferior a 12 atmósferas y caudal delorden de 500 m3/h.

f) Si los productos son líquidos, se almacenanen bidones o cubas de almacenamiento,provistos de mecanismos para su alimentación,vaciado y control de nivel.

5.17.5 Salas de dosificación

a) Dependiendo del tamaño de la planta y de laforma en que se almacena el material, sepueden utilizar sistemas manuales o mecánicospara su transferencia desde la bodega a lasala de químicos, las cuales deben estar lomás cercanas que sea posible.

b) En las salas de dosificación se albergaránlos dosificadores de químicos y, enocasiones, una pequeña reserva del producto,que permita su utilización por 24 h comomínimo. Dependiendo de la sustancia de quese trate, y siguiendo las guías indicadasposteriormente en estas normas, se podránelegir entre los siguientes tipos dedosificación:

- En seco: volumétricos o gravimétricos;- En solución: por gravedad, por bombeo, o

boquillas;- A gas: en solución o directos;

Se recomienda dimensionar los dosificadorescon un factor de seguridad variable entre 2 y5.

c) Con excepción de los dosificadores de clorogas y de flúor por vía seca, que requierensalas independientes, todos los demás deberánlocalizarse en la misma sala, con fácilcomunicación con aquellos o con ellaboratorio de la planta, y con la sala de

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operación y control.

d) Los dosificadores y tanques de preparación desoluciones, deberán ser instalados de talmanera que permitan la fácil realización detrabajos de mantenimiento, sin mover losequipos, y las tuberías y ductos deberánestar instalados de tal modo que se aseguresu integridad y la del personal de la planta.

e) Estas salas de dosificación deberán serprotegidas contra inundaciones, ser bienventiladas, y los equipos deben estardispuestos de tal forma que faciliten suoperación.

5.17.6 Dosificadores de productos químicos

a) Los aparatos de dosificación química odosificadores, tienen por objeto aplicar lassubstancias químicas en las dosis reco-mendadas inicialmente por las pruebas delaboratorio y en aquellas que pueden indicarposteriormente los resultados de operación dela planta.

b) En las plantas potabilizadoras de agua detamaño mediano y grande, que requierancoagulación, se proveerá un mínimo de dosdosificadores para cada sustancia a añadirse. Los dosificadores deberán ser ubicados en laplanta de tratamiento de modo que se evite elderrame de productos químicos en el piso deoperación.

c) La capacidad y el diseño deberán ser talesque los dosificadores sean capaces desuministrar, en todo momento, las cantidadesnecesarias de un producto químico en unadosis adecuada para un tratamientoconveniente. El sistema de abastecimiento deagua para la disolución de productos químicosdeberá ser protegido contra cualquierposibilidad de sifonaje de solucionesquímicas hacia la tubería de suministro deagua. Los dosificadores deben ser ubicadosconvenientemente cerca de los puntos deaplicación de los químicos y deberán seraccesibles para fácil mantenimiento. Cuandolos dosificadores químicos son ubicados en laparte superior de un tanque de mezcla o desedimentación, debe construirse un borde de0,1 m de alto alrededor de la abertura del

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tanque, para prevenir cualquier derramamientode químicos dentro de él. Los dosificadoresserán lo más simples que sea posible y podránser controlados manual o automáticamente.

d) La dosificación puede ser por vía húmeda ovía seca. Esta última, a su vez, puede sergravimétrica o volumétrica. La selección deldosificador se justificará a base de lossiguientes aspectos:

d.1) Capacidad de alimentación;d.2) Tipo de producto químico a utilizar;d.3) Temperatura y humedad del medio;d.4) Capacidad de la tolva de almacenamiento;d.5) Capacidad de la bodega de

almacenamiento;d.6) Precisión;d.7) Costo.

e) Cuando se necesite inyectar cal al agua, espreferible hacerlo por vía húmeda, formandopreviamente la llamada lechada de cal, lacual estará contenida en un tanque dealmacenamiento y servirá para alimentar eldosificador durante un cierto período. Lalechada tendrá una concentración del 10% decal. Para transportar la solución se usarántuberías de caucho o de plástico, con unapendiente del 10%. Otras guías para eldiseño de estos dispositivos se dan en 5.-12.2.2 de estas normas.

f) Para el caso de usar sulfato de aluminio,puede disponerse de dosificadores en seco odosificadores en solución, aunque espreferible el uso de este último tipo. Serequerirá un tanque de almacenamiento de lasolución preparada, cuya concentración nodeberá ser mayor del 10% (100 kg de sulfatopor m3 de agua). Sin embargo, para facilitarla difusión del sulfato en el agua a sertratada, es conveniente preparar una soluciónde muy baja concentración. Las tuberías quelleven las soluciones serán de plástico o decaucho.

g) Si es necesario añadir carbonato de sodio,pueden utilizarse dosificadores en seco odosificadores de vía húmeda mediante bomba.Las soluciones de este producto químicopueden transportarse por tubería de hierrofundido o de plástico.

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h) Para la adición de flúor pueden utilizarsedosificadores en seco y/o dosificadores devía húmeda. Para transportar la solución seutilizarán tuberías de caucho o plástico. Otros productos químicos serán dosificados deacuerdo a las recomendaciones de losproveedores.

i) Desde los dosificadores hasta los puntos deaplicación, las tuberías alimentadoras debenser de un material durable, resistente a lacorrosión, de fácil acceso a todo lo largo ytan cortas como sea posible.

j) Cuando se requieran tanques de solución,estos deberán proveerse de paletas, agitacióncon aire u otros medios mecánicos a fin demantener una concentración uniforme de lasolución. La potencia utilizada no serámenor que 38 kW/m3. En plantas medianas ygrandes deberá instalarse un mínimo de dostanques para cada químico, de capacidadsuficiente para que cada tanque pueda operarpor lo menos tres horas. La relación entreel diámetro o dimensión equivalente del tan-que y el diámetro del impulsor estará entre2:1 y 3,5:1. La relación entre la alturaútil del tanque y su diámetro estará entre1:1 y 1:2. El material del tanque deberá serdurable y resistente a la corrosión. El aguade mezclado debe tener una caída sobre lalínea de desborde, de por lo menos 0,15 m odos veces el diámetro de la tubería dealimentación, cualquiera que sea mayor, uotro medio aprobado para prevenir el sifona-je. Se proveerá, asimismo, una tubería dedesagüe para facilitar la limpieza y se dis-pondrá de un sistema que permita conocer elnivel de la solución.

5.17.7 Laboratorio

a) Toda planta de tratamiento de agua debedisponer de un laboratorio cuyo tamaño yequipamiento dependerá de la capacidad de laplanta y de las necesidades previstas parapersonal, equipos, químicos y accesorios.

b) El área de laboratorio puede estimarseasumiendo un requerimiento de entre 18 m2 y 28m2 por persona que trabaje en el mismo. Lamesa de trabajo ocupará de entre el 30% al40% del área total. El volumen de armariospuede ser inicialmente estimado entre 5,7 m3 y

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7,1 m3 por persona. Debe tener un lavatoriopor cada 7,5 m a 9,1 m de mesas de trabajo.

c) El equipamiento de laboratorio debe serdeterminado y especificado para cada caso porel diseñador, en función de las condicionesparticulares del proyecto. En todo caso, ellaboratorio guardará estrecha relación conlos controles que se pretende establecer parael tratamiento seleccionado y la realfactibilidad de aplicación que se hayadeterminado previamente en la selección detecnología de tratamiento apropiada.

5.17.2.8 Instalaciones administrativas

a) Se deben diseñar dentro de la casa dequímicos, salas o espacios para lossiguientes propósitos:

- Oficina del jefe de planta;- Baterías sanitarias para el personal;- Aulas o sala de reuniones;- Taller y bodega de repuestos y

herramientas.

b) Las características, dimensiones y otrosdetalles de cada una de estas facilidadesserán determinadas por el diseñador, si-guiendo las normas de buena práctica y losmejores criterios técnicos, siempre enfunción de la capacidad y tipo de planta deque se trate.

c) Se proveerán todas las protecciones yseguridades para minimizar el riesgo deaccidentes, observándose las normas deseguridad industrial del Instituto E-cuatoriano de Seguridad Social. Estarecomendación se aplica tanto a la casa dequímicos como a las unidades de proceso ydemás instalaciones de la planta.

5.18 Manejo y disposición de lodos. La necesidad dereducir al mínimo el impacto ambiental negativoque causa una planta potabilizadora de agua en lacual no se realice la disposición adecuada delagua residual y los lodos que se generan en elproceso de tratamiento, se considera importanteincluir dentro de las instalaciones de la misma,los procesos unitarios que permitan manejar deforma correcta, disponer sin causar contaminación,y si es del caso, recuperar las sustancias

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aprovechables de estos lodos.

5.18.1 En el proceso de tratamiento de agua para usospotables, se pueden generar los siguientes tiposde lodos:

- Agua de lavado de los filtros;- Lodos de sulfato de aluminio o hierro

retenidos en el sedimentador;- Lodos de precipitados de hierro y manganeso.

5.18.2 Para el caso del agua de lavado de los filtros,que tiene un bajo contenido de sólidos, seconsidera apropiado diseñar una laguna paraalmacenar esta agua durante al menos 24 h ypermitir la sedimentación de los sólidos, para locual se pueden agregar polímeros u otros ayudantesde coagulación. El líquido es posteriormentereprocesado en la planta o descargado lentamenteen el alcantarillado local o en un cuerpo recep-tor; los sólidos deben ser dispuestosadecuadamente, pudiendo ser enterrados mediante unrelleno sanitario o procesados convenientemente.

5.18.3 Para los otros tipos de lodos, es necesarioprimeramente desaguar los lodos, para lo cualúnicamente es aplicable en nuestro medio el uso delechos de secado. Posteriormente se puedeutilizar un tratamiento de relleno sanitario paralos sólidos, y si es necesario, lagunas dealmacenamiento para el líquido.

5.18.4 Cuando existe un sistema de alcantarilladosanitario con tratamiento, se podrá estudiar laposibilidad de descargar lentamente los lodos enlos colectores, siempre y cuando no se afecteadversamente ni al funcionamiento hidráulico de lared de tuberías, ni al proceso de depuración delas aguas residuales.

5.18.5 Los lechos de secado consisten en arena con drenesinferiores formados por tuberías perforadasrodeadas de grava. Para el dimensionamiento delos lechos se tendrá en cuenta que los lodos desulfato de aluminio requieren usualmente entre 3 dy 4 d para drenar, lo cual puede reducirse usandopolímeros; que los lechos pueden ser usados de 1 a20 veces por año; que la profundidad a la quepuede aplicarse el lodo varía de 0,2 m a 0,75 mpara lodos de coagulantes y hasta 1,2 m para lodosde cal.

5.18.6 El diseñador podrá recomendar cualquier otro tipode proceso para el desaguado del lodo y para su

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aplicación final o del líquido de desecho, siemprey cuando lo justifique técnica y económicamenteante la SAPYSB.

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APENDICE Z

Z1. NORMAS A CONSULTAR

Esta norma no requiere de otras para su aplicación

Z2. BASES DE ESTUDIO

ABNT/CETESB. Elaboracao de Projetos de Sistemas deAbastecimento de Agua. P-NB-587/594, 1.977.

ACODAL. Seminario Internacional sobre TecnologíaSimplificada para Potabilización de Agua. Cali-Colombia,1.987.

ASCE/AWWA. Water Treatment Plant Design, Second Edition. McGraw Hill Publishing Company, 1.990.

AWWA. Introduction to Water Treatment. 1.984.

CANEPA DE VARGAS, Lidia. Guías de Diseño para Plantas deFiltración Rápida. 1.988.

CEPIS. Curso sobre Tecnología de Tratamiento de Agua paraPaíses en Desarrollo. Lima, 1.977.

CEPIS. Plantas Modulares para Tratamiento de Agua. Seriede Documentos Técnicos No. 8, Lima-Perú, 1.982.

CETESB. Técnica de Abastecimento e Tratamento de Agua, 2a.Edición. Sao Paulo-Brasil, 1.979.

CIC-GUAYAS. VIII Jornadas de Ingeniería Civil-Memorias. Tecnología Apropiada para el Tratamiento de Agua y AguasResiduales. Guayaquil, 1.981.

CULP/WESNER/CULP. Handbook of Public Water Systems. VanNostrand Reinhold Company, New York, 1.986.

FAIR/GEYER/OKUN. Purificación de Aguas y Tratamiento yRemoción de Aguas Residuales. Editorial Limusa-Wiley S.A.,México, 1.971.

IEOS. Normas de Diseño para Sistemas de Agua Potable yEliminación de Residuos Líquidos para Poblaciones con más deMil Habitantes, 1.986.

MONTGOMERY, James M. Consulting Engineers, Inc. WaterTreatment Principles and Design. John Wiley and Sons,Inc., 1.985.

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MORALES, Leonardo. Diseño Experimental de una Prueba deJarras. Memorias del III Congreso Nacional de IngenieríaSanitaria y Ambiental, Cuenca-Ecuador, 1.985.

MORALES, Leonardo. Aspectos Relevantes en el Diseño dePlantas Potabilizadoras de Agua. Seminario de ObrasSanitarias, CICT. Ambato-Ecuador, 1.987.

MORALES, Leonardo. Diseño Optimo de Plantas dePotabilización de Agua a Través de un Modelo de ObjetivosMúltiples. Memorias del I Congreso Latinoamericano deInvestigación de Operaciones e Ingeniería de Sistemas. Ríode Janeiro-Brasil, 1.982.

SANKS, Robert L. Water Treatment Plant Design for thePracticing Engineer. Ann Arbor Sciences, Michigan, 1.978.

UNIVERSIDAD DE CUENCA/CEPIS/OPS. Curso Internacional dePrediseño de Plantas de Tratamiento de Agua Potable. Cuenca, Ecuador, 1.990.

UNIVERSITY OF OKLAHOMA/EPA. Appropriate Methods of TreatingWater and Wastewater in Developing Countries. Washington,D.C. U.S.A. 1.976.

BEDE. Manual para la Evaluación de Estudios Ambientales deproyectos de Infraestructura Urbana, Quito-Ecuador, 1.990.11

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PARTE SEPTIMA (VII)

ALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCION DE AGUA POTABLE

1. OBJETO

1.1 Estas disposiciones establecen un conjunto decriterios básicos de diseño para el desarrollo deproyectos de abastecimiento de agua potable, en laparte pertinente al sistema de almacenamiento ydistribución de la misma.

2. ALCANCE

2.1 Las presentes disposiciones se refieren al sistemade almacenamiento y distribución de agua potable.

3. DEFINICIONES

3.1 Tanque de almacenamiento. Depósito cerrado en elcual se mantiene una provisión de agua suficientepara cubrir las variaciones horarias de consumo,la demanda para combatir incendios y la demanda deagua durante emergencias.

3.2 Tanque superficial. Tanque de almacenamiento cuyalosa de fondo está en contacto con el suelo.

3.3 Tanque elevado. Tanque de almacenamientoconstruido sobre una estructura de soporte.

3.4 Presión estática. Cota piezométrica en el sistemade distribución cuando no hay consumo de agua.

3.5 Presión dinámica. Cota piezométrica en el sistemade distribución cuando hay el consumo de diseño dela red.

3.6 Red de distribución. Conjunto de tuberías yaccesorios que permitan entregar el agua potable alos usuarios del servicio.

3.7 Circuitos. Conjuntos de tuberías principales quese utilizan para el diseño hidráulico de la red.

3.8 Conexiones domiciliarias. Tomas o derivacionesque conducen agua potable desde la tubería dedistribución hasta un domicilio.

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4.1 Almacenamiento

4.1.1 Propósito del almacenamiento:

4.1.1.1 El agua se almacena con el fin de regular lasvariaciones de consumo, para combatir incendios,suministrar agua en casos de emergencia y obtenereconomía en el diseño del sistema.

4.1.2 El volumen necesario para la regulación decaudales se calculará a base del numeral 4.1.7.1de la quinta parte.

4.1.3 El volumen de reserva para combatir incendiosse calculará a base de lo expresado en el numeral4.1.7.2 de la quinta parte.

4.1.4 El volumen de reserva necesario para cubriremergencias se calculará de acuerdo a lo expresadoen el numeral 4.1.7.3 de la quinta parte.

4.1.5 La suma de los volúmenes anterioresdeterminará el volumen total de almacenamiento. En ningún caso será menor que 15 m3.

4.1.6 Ubicación del almacenamiento

El almacenamiento se ubicará lo más cerca posiblede la población y del centro de gravedad de lademanda, en lugares cuya topografía minimice elcosto, tanto de la reserva como de la red de dis-tribución.

4.1.7 Clases de tanques de almacenamiento:

4.1.7.1 Tanques superficiales. Estas son estructuras quepueden ser de diferente forma y que se construyencon mampostería de piedra o con hormigón simple uhormigón armado, dependiendo de su capacidad, desu estabilidad estructural y de las disponibi-lidades del material que exista en la zona. Estetipo de tanques se construirán cuando la topogra-fía del terreno permita satisfacer los requeri-mientos hidráulicos del sistema y cuando losrequerimientos de capacidad son grandes.

Por otra parte, cuando el volumen de reserva seamuy grande, se podrá dividirlo en dos o más unida-des, las que funcionarán en paralelo.

4.1.7.2 Tanques elevados. Estas son estructuras que seubican sobre torres de diferente altura con el

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objeto de proporcionar presiones adecuadas en lared de distribución, y se los puede realizar enhormigón armado, en hierro o en cualquier otromaterial adecuado para el efecto. Estos tanquesse construirán cuando por razones de topografía serequiera elevarlos para obtener presiones ade-cuadas de servicio en la población y en todos loscasos en los que, por razones de regulación depresiones y de racionalizar el funcionamiento delas estaciones de bombeo, sea indispensable contarsobre elevados del nivel del terreno.

4.1.8 Características y accesorios de los tanquesde reserva

4.1.8.1 Tanques superficiales

a) Cuando la entrada y salida del tanque sedeban realizar mediante tuberías separadas,éstas se ubicarán en lados opuestos, con elobjeto de permitir la continua renovación delagua.

b) En caso de diseñarse un solo tanque, debepreverse un paso directo (by pass), que per-mita mantener el servicio mientras se efectúael lavado o la reparación del mismo. De sernecesario, se construirán estructuras o seinstalarán equipos reductores de presión eneste desvío.

c) Los tanques serán siempre cubiertos y pro-vistos de una boca de visita con su respec-tiva tapa con cerradura y llave (tapa sani-taria).

d) Las tuberías de rebose descargarán librementey tendrán un diámetro igual o mayor al de latubería de entrada.

e) El diámetro de la tubería de desagüe deberáser suficiente como para vaciar el tanque enun tiempo no mayor a seis horas.

f) En el fondo del tanque se proveerá unsumidero desde el que partirán las tuberías desalida y de desagüe.

g) Bajo la losa de fondo deberá proyectarse unsistema de drenes para eliminar el aguaproveniente de infiltraciones.

h) Todas las tuberías de entrada y salida deltanque, a excepción de las de rebose, deberán

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estar provistas de válvulas de compuerta.

i) En la tubería de entrada, de ser necesario,se instalará una válvula flotadora.

j) La altura mínima del tanque será de 2,5 m.hasta el nivel máximo de agua, más un bordelibre de 0,3 m.

k) En el tanque se incluirán los accesoriosindispensables tales como: escaleras,respiraderos, indicadores de nivel, etc.

l) Otros detalles adicionales pueden tomarse delos planos tipo correspondientes.

4.1.8.2 Tanques elevados:

a) El nivel mínimo de agua en el tanque debe sersuficiente para que la presión en la red seala indicada en los cálculos.

b) La entrada y salida de agua del tanque puedehacerse por la misma tubería.

c) La tubería de rebose descargará libremente.

d) Se instalarán válvulas de compuerta en lastuberías de entrada y salida, excepto en lasde rebose.

e) En el tanque se instalarán los accesoriosindispensables tales como: respiraderos,bocas de visita, escaleras, indicadores denivel, etc.

f) Las escaleras exteriores deberán tener pro-tección adecuada y dispositivos de seguridad.

g) En los tanques de compensación se diseñaránlos dispositivos que permitan controlar elnivel máximo de agua.

h) Si el tanque elevado es proyectado parauniformizar las presiones en la red, sucapacidad máxima será de 100 m3. y cuando sea diseñado como flotante, su capacidad estaráentre el 2% y el 4% del volumen total dealmacenamiento.

4.1.9 Materiales

4.1.9.1 El material para la construcción de los tanquesdebe escogerse en base a las condiciones locales y

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a la economía del proyecto.

4.1.9.2 Para la selección del material para los tanquessuperficiales se tomarán en cuenta los siguientesaspectos:

a) Los tanques superficiales pueden ser diseña-dos con paredes de protección o con paredesde contención, dependiendo de ello el empleodel material adecuado. Para su eleccióndeberá tomarse en cuenta el tipo de suelo, laaltura hidrostática y el costo.

b) Si se diseñan paredes de protección, se podráutilizar hormigón o mampostería, debiendoponerse especial cuidado en el diseño de lasjuntas a fin de que sean estancas.

c) Las paredes de contención serán de hormigón ypueden ser diseñadas del tipo: a gravedad, encantiliver, losa con contrafuertes, losavertical o con anillos.

4.1.9.3 Para la selección de materiales para los componen-tes de un tanque elevado se partirá de los si-guientes criterios:

a) La torre al igual que el tanque mismo, puedenser diseñados en: acero, hormigón o cu-alquier otro material apropiado.

b) La superficie interior de los tanques metá-licos deberá ser protegida contra la corro-sión utilizando un recubrimiento que seainocuo para la salud de las personas. Lautilización de pinturas y esmaltes a base dealquitrán de hulla o materiales afines, quepuedan emitir hidrocarburos poli nuclearesaromáticos en contacto con el agua, quedaterminantemente prohibida.

4.1.10 Medición del caudal distribuido

4.1.10.1 Para poblaciones de diseño inferiores a 3 000habitantes en la costa, y a 5 000 en la sierra, secolocará a la salida del tanque un medidor de tipodomiciliar.

4.1.10.2 Para poblaciones mayores a las indicadas, se pre-verá la instalación de un dispositivo de medida yregistro conformado por un tubo Venturi y sucorrespondiente registrador-totalizador de cauda-les.

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4.2 Red de distribución de agua potable

4.2.1 Propósito

4.2.1.1 La función primaria de un sistema de distribuciónes proveer agua potable a los usuarios entre losque deben incluirse, además de las viviendas, losservicios públicos, los comerciales y los de lapequeña industria; si las condiciones económicasdel servicio, en general, y del suministro, enparticular, son favorables, podrá atenderse, tam-bién, a la gran industria.

4.2.1.2 El agua debe ser provista en la cantidad determi-nada y a una presión satisfactoria.

4.2.1.3 La función secundaria del sistema de distribuciónes proveer agua, en cantidad y presión adecuadas,para extinguir incendios. Esta función podrá sereliminada cuando se diseñe un sistema separado deabastecimiento para esta finalidad.

4.2.2 Información básica

4.2.2.1 Se deberá disponer de la siguiente información:

a) Levantamiento topográfico de la ciudad y delas zonas de ampliación, con cotas en loscruces de los ejes de las calles. Cuando noexista Plan Regulador, la SAPYSB aprobará,previamente, el área presente y futura a serservida;

b) Condiciones geológicas del suelo;

c) Tipo de calzadas;

d) Redes e instalaciones de agua existentes;

e) Localización de las industrias y otros puntosde gran demanda;

f) Requerimientos de caudal.

4.2.3 Caudal de diseño y presiones

4.2.3.1 Los caudales de diseño para redes de distribuciónserán: el máximo diario al final del período dediseño más incendio y se comprobarán las presionesde la red, para el caudal máximo horario al finalde dicho período.

4.2.3.2 En lo que a presión se refiere, se establece un

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mínimo de 10 m de columna de agua en los puntos ycondiciones más desfavorables de la red. Para elcaso de proyectos en los que el abastecimiento serealiza a través de grifos públicos, esta presiónpodrá ser reducida a 5 m.

4.2.3.3 La presión estática máxima, no deberá, en lo posi-ble, ser mayor a 70 m. de columna de agua ypresión máxima dinámica, 50 m. Para lograr esto,la red podrá ser dividida en varias subredesinterconectadas mediante estructuras o equiposreductores de presión convenientemente localiza-dos.

4.2.3.4 La utilización de presiones diferentes a las indi-cadas en los numerales anteriores deberán serjustificados plenamente.

4.2.4 Protección contra incendios

4.2.4.1 Esta protección se realizará utilizando la mismared de agua potable.

4.2.4.2 En casos excepcionales se podrán diseñar redesespeciales de agua entubada, para este propósito.

4.2.4.3 Los caudales necesarios para cubrir esta demandavariará con el tamaño de la población. Se usarán,como guía, los valores de la tabla VII.1.

TABLA VII.1 Caudales necesarios contra incendiosen función de los hidrantes

POBLACIÓNFUTURA

Miles de hab.

HIDRANTES EN USOSIMULTANEO

l/s

HIPÓTESISDE DISEÑO

10 a 2020 a 4040 a 60

60 a 120

> 120

Uno de 12Uno de 24Dos de 24

Tres de 24

Cuatro de 24

Uno en el centroUno en el centroyotro periférico

Dos en el centroyotro periférico

Dos en el centroydos periféricos

4.2.4.4 El espaciamiento entre hidrantes estará entre 200

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m y 300 m.

4.2.4.5 Para poblaciones con menos de 10 000 habitantes,se utilizarán, en lugar de los hidrantes, bocasde fuego, con capacidad de 5 l/s. El volumen dereserva para incendios, en este caso, se calcularáen base al caudal de 5 l/s para un tiempo de 2 h.

4.2.4.6 El diámetro de las bocas de fuego será como mínimo50 mm, y se las proveerá de rosca adaptable a lasmangueras para incendios. Su ubicación seguirá losmismos criterios establecidos para la ubicación delos hidrantes.

4.2.5 Diseño y dimensionamiento de la red

4.2.5.1 Las tuberías de la red serán dispuestas formandomallas, evitando, en todo lo posible, ramalesabiertos.

4.2.5.2 El diámetro de las tuberías tanto de las mallasprincipales como en los rellenos, será el comer-cial que más se acerque al determinado en loscálculos hidráulicos. Sólo en el caso en el quese deban instalar los hidrantes o bocas de fuegoel diámetro de la tubería deberá ser como mínimoel correspondiente a estos artefactos.

4.2.5.3 Cada circuito de la malla deberá tener, en loposible, un perímetro entre 500 m y 2 000 m.

4.2.5.4 En calles cuyo ancho sea mayor a 20 m o que tenganvarias calzadas, se proveerá de dos ramales detuberías; el uno con un diámetro correspondienteal de los cálculos hidráulicos y el otro con undiámetro igual al de las tuberías de relleno.

4.2.5.5 El cálculo de la malla principal, podrá hacersepor cualquier método aplicable. Si se emplearaalgún método nuevo, el proyectista deberá adjuntara los cálculos, una memoria explicativa del mismoy la bibliografía de soporte, en caso de haberalguna. La velocidad dentro de las tuberías debe-rá, en lo posible, mantenerse alrededor de 1,5m/s. El error de cierre en los circuitos, serácomo máximo 0,5 m.

4.2.6 Distribución de Válvulas 4.2.6.1 El área servida por la red, será dividida en sec-tores que puedan ser aislados para efectos dereparaciones y/o ampliaciones.

4.2.6.2 Los sectores serán aislados mediante el cierre de

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válvulas estratégicamente localizadas, cuyo númeroserá como máximo 8. Para el vaciado de los secto-res se utilizarán los hidrantes y a falta de estosser colocarán válvulas de desagüe en los sitiosadecuados.

4.2.6.3 Cuando las válvulas tengan un diámetro superior a350 mm, serán alojadas en estructuras especialespara su protección.

4.2.7 Materiales

4.2.7.1 Se aceptan en general tuberías de: asbesto-cemen-to, PVC, fibra de vidrio, hierro fundido, hierrodúctil, hierro galvanizado y acero. Las que lonecesiten deberán tener la debida protección con-tra la corrosión tanto interna como externamente. El material más adecuado deberá seleccionarse deacuerdo a la calidad del agua, calidad del suelo yla economía del proyecto.

4.2.7.2 Si el índice de agresividad del agua, definidopor:

I.A.= pH + log Alc + log Ca.

en la que tanto la alcalinidad como la concentra-ción de Ca están expresadas en mg/l como CaCO3,es inferior a 12, las tuberías de AC deberán estarrecubiertas con material que impida la desintegra-ción de la tubería y la liberación de fibras deasbesto. Este material no deberá emitir ningúntipo de sustancias tóxicas o nocivas para la saludhumana.

4.2.7.3 La utilización de pinturas o esmaltes a base dealquitrán de hulla o de materiales afines, quepuedan emitir hidrocarburos poli nucleares aro-máticos en contacto con el agua potable, quedaterminantemente prohibida, para el recubrimientointerno de tuberías metálicas.

4.2.8 Detalles de la Red

4.2.8.1 Al diseñar la red se tomarán en cuenta los si-guientes detalles:

a) La localización de las tuberías principales ysecundarias se hará en los costados norte yeste de las calzadas.

b) Se diseñarán obras de protección cuando lastuberías deban cruzar ríos, quebradas, etc.

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c) Como complemento de la red se proyectaránconexiones domiciliarias cuyo número se es-timará al dividir la población de diseño para10.

d) Se ubicarán válvulas de aire en los puntos enlos que se necesite para el funcionamientocorrecto de la red.

e) Las tuberías de agua potable, deberán estarseparadas de las de alcantarillado por lomenos 3 m horizontalmente y 30 cm vertical-mente, entre sus superficies exteriores.

f) Las tuberías deberán estar instaladas a unaprofundidad mínima de 1 m sobre la corona deltubo.

g) Se tomarán todas las precauciones necesariaspara impedir conexiones cruzadas y flujoinverso. La SAPYSB vigilará que existan orde-nanzas municipales adecuadas para su control.

h) Se utilizarán anclajes en todos los puntos enlos que haya un desequilibrio de fuerzas, deacuerdo a los criterios presentados en elnumeral 5.2.4.48 de la quinta parte.

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APENDICE Z


Esta norma no requiere de otras para su aplicación.


Normas de diseño para sistemas de agua potable y eliminaciónde residuos líquidos, IEOS. Quito, 1986.

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OCTAVA PARTE (VIII)

SISTEMAS DE ALCANTARILLADO

1. OBJETO

1.1. Estas disposiciones proporcionan al ingenierosanitario un conjunto de criterios básicos para eldiseño de proyectos de alcantarillado.

2. ALCANCE

2.1. Las presentes disposiciones se refieren al diseñode sistemas de recolección y transporte de aguasservidas y aguas de escorrentía pluvial.

3. DEFINICIONES

3.1 Aguas residuales domésticas. Desechos líquidosprovenientes de viviendas, instituciones yestablecimientos comerciales.

3.2 Aguas residuales industriales. Desechos líquidosprovenientes de la industria. Dependiendo de laindustria podrían contener, además de residuostipo doméstico, desechos de los procesosindustriales.

3.3 Alcantarillas curvas. Alcantarillas que siguen lacurvatura de una calle.

3.4 Aliviaderos. Estructuras que desvían el exceso decaudal no recogido por los interceptores haciacolectores que conducen este exceso a una estacióndepuradora.

3.5 Análisis estadístico hidrológico. Estudio de datoshidrológicos observados en un determinado tiempo,con el propósito de efectuar su proyección para unperíodo mayor.

3.6 Áreas tributarias. Áreas que contribuyen alescurrimiento de aguas residuales y/o aguaspluviales.

3.7 Auto limpieza. Proceso a través del cual, lavelocidad de flujo en un conducto impide lasedimentación de partículas sólidas.

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3.8 Bóveda. Superficie curva que sirve para cubrir elespacio superior de un canal.

3.9 Cajas domiciliarias. Estructura donde descarga laconexión intra domiciliaria.

3.10 Capacidad hidráulica. Capacidad de transporte deun conducto de características definidas endeterminadas condiciones.

3.11 Caudal máximo instantáneo. Caudal máximo de aguasresiduales que se podría observar en cualquier añodentro del período de diseño. Normalmente se localcula para el final del período de diseño.

3.12 Caudales de aguas lluvias. Volúmenes de agua porunidad de tiempo de escurrimiento superficial,producto de la precipitación.

3.13 Coeficiente de retorno. Relación entre el aguaresidual producida y el agua potable consumida.

3.14 Coeficiente de mayoración. Relación entre elcaudal máximo instantáneo y el caudal mediodiario, en un mismo período.

3.15 Coeficiente de escurrimiento. Relación entre losvolúmenes totales de escurrimiento superficial ylos de precipitación.

3.16 Conexiones clandestinas. Conexiones a niveldomiciliario que permiten la entrada de laescorrentía pluvial, recogida en los techos o enlos patios, directamente al alcantarilladosanitario.

3.17 Conexiones domiciliarias. Conexiones de lasdescargas de aguas residuales domiciliarias a losconductos.

3.18 Contribución por infiltración. Aguas de lluvias ofreáticas que ingresan a la red de alcantarilladosanitario, a través de juntas y conexionesdefectuosas, de las tapas de los pozos de revisióny cajas domiciliarias.

3.19 Cuadros de cálculo. Cuadros que contienen todoslos datos y valores de la rutina de cálculo parael diseño hidráulico de los conductos. Lainformación debe presentarse ordenadasecuencialmente de tal forma que facilite larevisión.

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3.20 Cuencas tributarias. Área receptora de laprecipitación que alimenta parcial o totalmente elescurrimiento de un curso de agua.

3.21 Cunetas. Elemento de las calles a través de loscuales circula superficialmente el agua de lluvia,hasta ingresar al sistema de conductos a través delos sumideros.

3.22 Curvas de intensidad, duración y frecuencia. Curvas que proporcionan la intensidad máxima delluvia, para una duración y frecuenciadeterminadas.

3.23 Dotación de agua potable. Volumen de agua potableconsumido diariamente, en promedio, por cadahabitante. Normalmente, salvo se indique locontrario, incluye los consumos doméstico,comercial, industrial y público

3.24 Etapas de un proyecto. Fases que deben cumplirseen la elaboración de un proyecto (prefactibilidad, factibilidad y diseño definitivo).

3.25 Factor de economía de escala. Exponente de unafunción de costo. Si es menor que 1 existeeconomía de escala.

3.26 Frecuencia. Período dentro del cual un evento dedeterminada magnitud es igualado o superado.

3.27 Gradiente de energía.(gradiente hidráulica). Línea imaginaria que une los valores de energíahidráulica total en diferentes seccionestransversales de un sistema. La gradiente deenergía es siempre descendente, pues de ella serestan las pérdidas de energía. Sólo en el casode introducción de energía por bombeo puedeproducirse un ascenso de la gradiente de energía.

3.28 Hidrograma del escurrimiento superficial. Representación gráfica de las variaciones delescurrimiento superficial en orden cronológico.

3.29 Intensidad de lluvia. Lluvia por unidad detiempo. Normalmente se mide en mm/h.

3.30 Interceptores. Colectores que conducen las aguasnegras de un sistema de alcantarillado combinadohacia la planta de tratamiento.

3.31 Intervalo de recurrencia: (Período de retorno). Lapso promedio dentro del cual se espera que un

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evento sea igualado o superado.

3.32 Colectores instalados bajo la acera: Se utilizanpara receptar descargas domiciliarias. Se losdenomina también ramales domiciliarios o redterciaria.

3.33 Lluvia de diseño. Altura de precipitación parauna duración y frecuencia determinadas.

3.34 Lluvia máxima de veinticuatro horas. Lluviamáxima registrada en un período de 24 h. Paraefectos de cálculo puede considerarse igual a lalluvia máxima de un día.

3.35 Período de diseño. Período al final del cual unaobra trabajará a la saturación.

3.36 Período óptimo de diseño. Período, entre lasetapas de una obra, que proporciona su mayorrentabilidad.

3.37 Plan regulador. Plan que regula el desarrollourbano de una comunidad.

3.38 Población futura. Número de habitantes que setendrá al final del período de diseño.

3.39 Pozos de revisión. Estructuras que permiten elacceso desde la calle al interior de un sistema dealcantarillado.

3.40 Proyectista. Persona natural o jurídicaresponsable de los estudios y diseños de lossistemas de alcantarillado.

3.41 Sifones invertidos. Tuberías a presión utilizadasen un sistema de alcantarillado para cruzardepresiones.

3.42 Sistema de alcantarillado. Conjunto de tuberías yobras complementarias necesarias de recolección deaguas residuales y/o pluviales.

3.43 Sistema de alcantarillado sanitario. Sistema dealcantarillado para la recolección de aguasresiduales de cualquier origen.

3.44 Sistema de alcantarillado pluvial. Sistema dealcantarillado destinado a la recolección de aguaslluvias.

3.45 Solera. Superficie de fondo de un conductocerrado, canal o acequia

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3.46 Sumideros. Estructuras que permiten el ingreso dela escorrentía pluvial al sistema dealcantarillado pluvial.

3.47 Tasa de actualización. Costo de oportunidad delcapital.

3.48 Tiempo de concentración. Lapso necesario para quela escorrentía llegue desde el punto más alejadodel área tributaria al punto considerado.

3.49 Tiempo de escurrimiento. Tiempo que tarda el aguaen recorrer un tramo determinado de colector.

3.50 Usos de suelos. Asignación que se da al suelourbano, dentro del plan regulador, para el usoresidencial, industrial, comercial, institucional,etc.

3.51 Vasos artificiales de regulación. Depósitos pararetener temporalmente los caudales pluviales yreducir, de esta manera, los diámetros de loscolectores.

3.52 Velocidades máximas. Máxima velocidad permitidaen las alcantarillas para evitar la erosión.

3.53 Velocidades mínimas. Mínima velocidad permitidaen las alcantarillas con el propósito de prevenirla sedimentación de material sólido.


4.1 Clasificación

4.1.1 Los sistemas de alcantarillado pueden ser detres clases: separados, combinados y mixtos.

4.1.1.1 Los sistemas de alcantarillado separados consistenen dos redes independientes la primera, pararecoger exclusivamente aguas residuales domésticasy efluentes industriales pre tratados; y, lasegunda, para recoger aguas de escorrentíapluvial.

4.1.1.2 Los sistemas de alcantarillado combinado conducentodas las aguas residuales producidas por un áreaurbana y, simultáneamente, las aguas deescorrentía pluvial.

4.1.1.3 Los sistemas de alcantarillado mixtos son una

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combinación de los dos anteriores dentro de unamisma área urbana; esto es, una zona tienealcantarillado separado y otra, combinado.

4.1.1.4 La selección del tipo de sistema de alcantarilladoa diseñarse para una comunidad debe obedecer a unanálisis técnico-económico que considere elsistema existente, si lo hubiere, lascaracterísticas de las cuencas aportantes, elrégimen de lluvias de la zona, las característicasdel cuerpo receptor; posibles re usos del aguaetc. En fin se analizará todos los aspectos queconduzcan a la selección del sistema más apropiadoa la realidad socio-económica del país.

4.2. Etapas del proyecto

4.2.1 En términos generales la elaboración de unproyecto de alcantarillado, debe cumplir con todaslas etapas descritas en la primera parte (Etapasde un proyecto) de estas normas. La SAPYSB,considerando las características del proyecto,podría excluir algunas de las etapas previas aldiseño definitivo.


5.1 Bases de diseño

5.1.1 Período de diseño:

5.1.1.1 Las obras componentes de los sistemas dealcantarillado se diseñarán en lo posible, parasus períodos óptimos de diseño.

5.1.1.2 El período óptimo de diseño de una obra deingeniería es una función del factor de economíade escala y de la tasa de actualización (costo deoportunidad del capital).

5.1.1.3 Dado que los componentes principales de unproyecto de alcantarillado presentan distintosfactores de economía de escala, estos pueden, deconsiderarse justificable, dimensionarse paradiferentes períodos intermedios de diseño.

5.1.1.4 Como regla general, las obras con economías deescala significativas, se diseñarán para lacapacidad final del diseño, en tanto que los otroscon pequeñas economías de escala se diseñarán paraperíodos más cortos, de ser posibles múltiplos delperíodo final.

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5.1.1.5 Para la selección del período de diseño de lasobras, además de lo anotado en los numeralesanteriores, se tendrá en cuenta las facilidades deampliación y el impacto ambiental de ejecución dela obra.

5.1.1.6 Como una aproximación e independientemente deotros factores (dificultad de ampliación,políticos, administrativos), la siguiente ecuaciónpuede utilizarse para calcular el período óptimode diseño y/o ampliación del componente de unsistema de alcantarillado.

1,12 2,6 (1 - a)

X = ------------------- R

En donde:

X = período óptimo de diseño;

a = factor de economía de escala;

R = tasa de actualización.

A falta de información, plenamente justificada, sepodrían utilizar los siguientes factores deeconomía de escala, en función del caudal.

Colectores = 0,43

Estaciones de bombeo = 0,75

Plantas de tratamiento secundario = 0,88

5.1.2 Estimación de la población futura

5.1.2.1 En la estimación de la población futura para eldiseño de sistemas de alcantarillado se tomarán encuenta los aspectos mencionados en el numeral4.1.3. de la quinta parte correspondiente aldiseño de sistemas de agua potable.

5.1.3 Áreas tributarias

5.1.3.1 Se zonificará la ciudad en áreas tributariasfundamentalmente en base a la topografía, teniendoen cuenta los aspectos urbanísticos definidos enel plan regulador. Se considerará los diversos

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usos de suelo (residencial, comercial, industrial,institucional y público). Se incluirán las zonasde futuro desarrollo.

5.1.3.2 De no existir un plan de desarrollo urbano, enbase a la situación actual, a las proyecciones depoblación y a las tendencias y posibilidades dedesarrollo industrial y comercial, se zonificarála ciudad y su área de expansión hasta el finaldel horizonte de diseño.

5.1.3.3 Para el alcantarillado pluvial será necesariodefinir las cuencas que drenan a través de laciudad.

5.1.4 Caudales de diseño de aguas residuales

5.1.4.1 Las aguas residuales a ser evacuadas por elsistema de alcantarillado sanitario estánconstituidas por:

- Aguas residuales domésticas;- Aguas residuales industriales pre tratadas;- Contribución por infiltración; y,- Conexiones clandestinas.

5.1.4.2 El caudal medio diario de aguas residualesdomésticas se calculará para el principio y finaldel período de diseño. Este caudal será elproducto de la población aportante y de lasdotaciones de agua potable correspondientes alinicio y final del período de diseño, afectado porel coeficiente de retorno.

5.1.4.3 Para ciudades con sistemas existentes, los valoresdel coeficiente de retorno se determinarán através de mediciones en zonas residencialestípicas. Para comunidades que no disponen desistemas de alcantarillado, se podrán utilizarvalores obtenidos para otras ciudades y/o de laliteratura técnica, justificando siempre el valorseleccionado.

5.1.4.4 Para el cálculo de los caudales de desecho in-dustrial, se tendrá en cuenta el sistema deabastecimiento de agua y el régimen de trabajo dela industria, así como la existencia deinstalaciones de tratamiento. Esto será necesariopara sectores o parques industriales y paraindustrias aisladas con procesos que utilicenimportantes cantidades de agua.

5.1.4.5 Los caudales de aguas residuales domésticas varían

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sensiblemente a lo largo del día por lo que, paraefecto del dimensionamiento de las obras dealcantarillado, será necesario determinar elcaudal máximo instantáneo.

5.1.4.6 El caudal máximo instantáneo depende de muchosfactores y fundamentalmente de las condiciones deconsumo, tamaño y estructura de la red derecolección, por lo que no es recomendable laadopción de valores reportados en la literatura uobtenidos para otras comunidades, sobre todo enpoblaciones con sistemas existentes donde esposible la determinación de este caudal, pormediciones en el campo.

5.1.4.7 En sistemas de alcantarillado existentes, elcaudal máximo instantáneo será obtenido a travésde mediciones en el campo. Estos caudales sedeterminarán para sectores tipo de la colectividady para áreas de diversas magnitudes, paradeterminar de esta manera valores que relacionenlas áreas servidas con el caudal máximoinstantáneo. El cuociente entre el máximoinstantáneo y el medio diario será el coeficientede mayoración. Se establecerán funciones querelacionen el máximo instantáneo y el área ópoblación servida.

5.1.4.8 Para ciudades que no disponen de alcantarillado odonde, por alguna circunstancia plenamentecomprobada, no sea posible o no seanrepresentativas las mediciones, se podrá utilizarcoeficientes de mayoración de ciudades decaracterísticas similares o de la literaturatécnica.

5.1.4.9 En el diseño y construcción de los sistemas dealcantarillado, sobre todo cuando estos están bajoel nivel freático, se tomarán todas lasprevisiones para eliminar o reducir al mínimo lasinfiltraciones de aguas subterráneas, a través delos tubos, juntas entre tubos, uniones entre estosy pozos de revisión, etc.

5.1.4.10 En sistemas existentes será necesario efectuarmediciones en sectores representativosseleccionados, teniendo en cuenta los nivelesfreáticos, impermeabilidad del área, calidad yestado de conservación de las tuberías, etc, conel propósito de determinar los caudales deinfiltración.

5.1.4.11 En cualquier caso la estimación de los caudales deinfiltración serán plenamente justificados por el

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proyectista.

5.1.4.12 Los sistemas de alcantarillado sanitario no debenadmitir entrada de aguas lluvias a través deconexiones clandestinas y deberán tomarse todoslas previsiones necesarias para lograr estepropósito. Para sistemas existentes que tenganconexiones clandestinas, se recomendará a laautoridad competente su eliminación.

En todo caso la cuantificación de los caudales porconexiones clandestinas será responsabilidad delproyectista y su valor deberá ser plenamentejustificado por éste.

5.1.5 Caudales de diseño de aguas lluvias:

5.1.5.1 Para el cálculo de los caudales del escurrimientosuperficial directo, se podrán utilizar tresenfoques básicos: el método racional; el métododel hidrograma unitario sintético y el análisisestadístico, basado en datos observados deescurrimiento superficial.

5.1.5.2 El método racional se utilizará para la estimacióndel escurrimiento superficial en cuencastributarias con una superficie inferior a 100 ha.

5.1.5.3 Para cuencas con extensión superior a las 100 hase utilizará el método del hidrograma unitariosintético. Este mismo método se empleará para elanálisis de los vasos artificiales de regulación.

5.1.5.4 Para estimar las descargas de cursos de aguaimportantes, cuya área de contribución seasuperior a 25 km2, que fluyan a través de lasáreas urbanas, se recomienda el análisisestadístico de los datos de escurrimientosuperficial observados. De no existir informaciónse utilizará, con la respectiva justificación,cualquier otro método, recomendando a losorganismos pertinentes la instrumentacióninmediata de la cuenca, tendiente a registrar losvalores del escurrimiento superficial en lospuntos de interés.

5.1.5.5 Con propósitos de selección de las frecuencias delas lluvias de diseño, se considerará el sistemade drenaje como constituido por dos sistemasdiferentes. El sistema de drenaje inicial o demicro drenaje compuesto por pavimentos, cunetas,sumideros y colectores y el de macro drenaje,constituido por grandes colectores. (canales,esteros y ríos)

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5.1.5.6 El sistema de micro drenaje se dimensionará parael escurrimiento cuya ocurrencia tenga un períodode retorno entre 2 y 10 años, seleccionándose lafrecuencia de diseño en función de la importanciadel sector y de los daños y molestias que puedanocasionar las inundaciones periódicas.

5.1.5.7 Los sistemas de macro drenajes se diseñarán paraescurrimientos de frecuencias superiores a los 50años. La selección de la frecuencia de diseñoserá el resultado de un análisis de los daños apropiedades y vidas humanas que puedan ocasionarescurrimientos de frecuencias superiores.

5.1.5.8 Después del dimensionamiento del sistema, serecomienda efectuar una verificación de lasrepercusiones de la ocurrencia de lluvias másintensas que las del proyecto. Dependiendo de losdaños potenciales, se podría redimensionar elsistema ampliando su capacidad.

5.1.5.9 Para la aplicación del método racional y delhidrograma unitario sintético, es necesariodisponer de las curvas, intensidad, duración yfrecuencia. Estas relaciones serán deducidas deobservaciones de los registros de lluvia en elárea de estudio, durante un período losuficientemente grande para poder aceptar lasfrecuencias como probabilidades.

5.1.5.10 Cuando no exista en el área de estudio registrospluviográficos o el período de registro existentesea insuficiente, se obtendrán las curvasintensidad, duración, frecuencia a partir de laslluvias máximas de 24 h registradas en el sector yde relaciones entre alturas pluviométricas paradiferentes duraciones, para áreas decaracterísticas pluviográficas similares.

5.1.6 Selección del tipo de alcantarillado

Dependiendo del tipo de área urbana a servirse, yprevio el mutuo acuerdo entre el proyectista y laSAPYSB, se considerará la posibilidad de utilizarel nivel del sistema de recolección de aguasservidas que corresponda a dicha área urbana. Engeneral se considerarán tres niveles,incrementando su complejidad desde el nivel 1 (elmás simple) al nivel 3 (alcantarilladoconvencional).

La selección del nivel de alcantarillado adiseñarse se hará primordialmente a base de lasituación económica de la comunidad, de la

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topografía, de la densidad poblacional y del tipode abastecimiento de agua potable existente. Elnivel 1 corresponde a comunidades rurales concasas dispersas y que tengan calles sin ningúntipo de acabado. El nivel 2 se utilizará encomunidades que ya tengan algún tipo de trazado decalles, con tránsito vehicular y que tengan unamayor concentración de casas, de modo que sejustifique la instalación de tuberías dealcantarillado con conexiones domiciliarias. Elnivel 3 se utilizará en ciudades o en comunidadesmás desarrolladas en las que los diámetroscalculados caigan dentro del patrón de unalcantarillado convencional. Se debe aclarar queen una misma comunidad se puede utilizar variosniveles, dependiendo de la zona servida. Acontinuación se da una detalle de cada nivel.

5.1.6.1 Nivel 1:

a) Alcantarillado sanitario. Se utilizarántanques sépticos o fosas húmedas (aquaprivies), para grupos de casas, con sistemasde tuberías efluentes de PVC u otro materialapropiado, que conduzcan las aguas servidaspre sedimentadas hacia un sistema central ozona de tratamiento. Este sistema dealcantarillado puede diseñarse con superficielibre de líquido (esto es, como canalesabiertos) o a presión. No se utilizarán nicajas ni pozos de revisión convencionales. Puesto que el líquido ya no acarrea sólidos,ni el sistema estaría expuesto a laintroducción de objetos extraños a través depozos o cajas de revisión, el diámetro mínimode las tuberías puede reducirse a 75 mm. Elresto de tuberías se diseñará para que tengala capacidad hidráulica necesaria. Para ellavado periódico del sistema se instalaránbocas de admisión de agua en los puntosiniciales del sistema y a distancias nomayores de 200 m.

b) Alcantarillado pluvial. Se diseñarán lascalles con cunetas de suficiente capacidadpara acarrear la escorrentía superficial. Nose diseñará ningún sistema de tuberíasespeciales. La escorrentía superficialdrenará directamente al curso receptor. Paraevitar el acarreo excesivo de sólidos ensuspensión hacia el curso receptor serecubrirán las calles seleccionando algúntipo de pavimento económico, como adoquines,empedrado, etc. La idea básica es invertir

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el dinero que se destinaría para elalcantarillado pluvial, en la pavimentaciónde las calles del área servida.

5.1.6.2 Nivel 2:

a) Alcantarillado sanitario. Se utilizarántuberías de hormigón simple de diámetromínimo de 100 mm instaladas en las aceras. No se utilizarán pozos de revisión, sinocajas de mampostería de poca profundidad, contapas provistas de cerraduras adecuadas. Sólo se utilizarán las alcantarillasconvencionales para las líneas matrices oemisarios finales.

b) Alcantarillado pluvial. Se utilizaráncanales laterales, en uno o ambos lados de lacalzada, cubiertos con rejillas metálicas queimpidan el paso de sólidos grandes alinterior de la cuneta y que, al mismo tiempo,resistan el peso de vehículos. Elespaciamiento libre que normalmente se puedeutilizar es de 0,03 m a 0,07 m entre barrotesy una dimensión típica de estos podría ser0,005 m x 0,05 m. Las calles deberán seradoquinadas o empedradas para mejorar lacalidad de la escorrentía pluvial. Susección transversal tendrá pendientes hacialas cunetas laterales de modo que se faciliteel flujo rápido de la escorrentía haciaellas. Los canales se construirán en amboslados de cada calle. Si sus dimensiones asílo justificaren, especialmente paracolectores, se utilizarán tuberías dehormigón simple convencionales. En todocaso, para evitar el aumento en la longituddel canal, se utilizará la ruta más cortahacia el curso receptor. La pendiente mínimaque deberán tener estos canales será lanecesaria para obtener su auto limpieza (0,9m/s a sección llena).

5.1.6.3 Nivel 3:

a) Alcantarillado sanitario. Se utilizará unared de tuberías y colectores, como sedescribe en la sección 5.2 de esta parte. Enciertas zonas de la ciudad especialmente enaquellas en las que se inicia la producciónde las aguas residuales, se podrá utilizar eldiseño del nivel 2 pero con diámetro mínimode 150 mm, especialmente en ciudades detopografía plana, con lo que se evita la

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innecesaria profundización de las tuberías.

b) Alcantarillado pluvial. Se utilizará una redde tuberías y colectores, como se describe enla sección 5.2 de esta parte. Este sistemapodrá cambiarse con el nivel 2 en ciertaszonas de la ciudad si así se consideranecesario en el diseño.

5.2. Red de tuberías y colectores

5.2.1 Criterios generales de diseño:

5.2.1.1 Las tuberías y colectores seguirán, en general,las pendientes del terreno natural y formarán lasmismas hoyas primarias y secundarias que aquél. En general se proyectarán como canales o conductossin presión y se calcularán tramo por tramo.

5.2.1.2 Los gastos en cada tramo serán proporcionales a lasuperficie afluente en su extremo inferior y a latasa de escurrimiento calculada.

5.2.1.3 La red de alcantarillado sanitario se diseñará demanera que todas las tuberías pasen por debajo delas de agua potable debiendo dejarse una alturalibre proyectada de 0,3 m cuando ellas seanparalelas y de 0,2 m cuando se crucen.

5.2.1.4 Siempre que sea posible, las tuberías de la redsanitaria se colocarán en el lado opuesto de lacalzada a aquél en el que se ha instalado latubería de agua potable, o sea, generalmente alsur y al oeste del cruce de los ejes; y, lastuberías de la red pluvial irán al centro de lacalzada.

5.2.1.5 Las tuberías se diseñarán a profundidades que seansuficientes para recoger las aguas servidas oaguas lluvias de las casas más bajas a uno u otrolado de la calzada. Cuando la tubería debasoportar tránsito vehicular, para su seguridad seconsiderará un relleno mínimo de 1,2 m de altosobre la clave del tubo, observando las indica-ciones del numeral 5.2.1.3.

5.2.1.6 El diámetro mínimo que deberá usarse en sistemasde alcantarillado será 0,2 m para alcantarilladosanitario y 0,25 m para alcantarillado pluvial.

5.2.1.7 Las conexiones domiciliarias en alcantarilladotendrán un diámetro mínimo de 0,1 m para sistemassanitarios y 0,15 m para sistemas pluviales y unapendiente mínima de 1%.

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5.2.1.8 La conexión de las descargas domiciliarias en loscolectores se hará: mediante una pieza especialque garantice la estanqueidad de la conexión, asícomo el flujo expedito dentro de la alcantarilla;o a través de ramales laterales. Estos ramales seinstalarán en las aceras y receptarán todas lasdescargas domiciliarias que encuentren a su paso,los ramales laterales descargarán en un pozo derevisión del colector. La conexión de lasdescargas domiciliarias con los ramales lateralesse la hará a través de las cajas domiciliarias ode piezas especiales que permitan las acciones demantenimiento. El diámetro mínimo de los ramaleslaterales (red terciaria) será de 150 mm.

5.2.1.9 La selección del tipo de conexión de la descargadomiciliaria con los colectores, seráresponsabilidad del proyectista. La selecciónserá el resultado de un análisis técnico-económico, en el que deberán considerarse entreotros los siguientes aspectos:

- Infraestructura existente;- Aspectos urbanísticos (conformación de

manzanas, anchos de calles, topografía);- Materiales de construcción;- Tamaño de los colectores;- Facilidades constructivas, etc.

5.2.1.10 En el diseño hidráulico de un sistema dealcantarillado sanitario se deberá cumplir lassiguientes condiciones:

a) Que la solera de la tubería nunca formegradas ascendentes, pues éstas sonobstrucciones que fomentan la acumulación desólidos.

b) Que la gradiente de energía sea continua ydescendente. Las pérdidas de carga deberánconsiderarse en la gradiente de energía.

c) Que la tubería nunca funcione llena y que lasuperficie del líquido, según los cálculoshidráulicos de: posibles saltos, de curvas deremanso, y otros fenómenos, siempre esté pordebajo de la corona del tubo, permitiendo lapresencia de un espacio para la ventilacióndel líquido y así impedir la acumulación degases tóxicos.

d) Que la velocidad del líquido en loscolectores, sean estos primarios, secundarioso terciarios, bajo condiciones de caudal

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máximo instantáneo, en cualquier año delperíodo de diseño, no sea menor que 0,45 m/sy que preferiblemente sea mayor que 0,6 m/s,para impedir la acumulación de gassulfhídrico en el líquido.

e) Que la capacidad hidráulica del sistema seasuficiente para el caudal de diseño, con unavelocidad de flujo que produzca autolimpieza.

5.2.1.11 Las velocidades máximas admisibles en tuberías ocolectores dependen del material de fabricación. Se recomienda usar los valores que constan en latabla VIII.1

TABLA VIII.1 Velocidades máximas a tubo lleno ycoeficientes de rugosidadrecomendados

MATERIAL VELOCIDAD MÁXIMAm/s

COEFICIENTEDE RUGOSIDAD

Hormigón simple:Con uniones de mortero.Con uniones de neoprenopara nivel freático alto

Asbesto cementoPlástico

4

3,5 – 4

4,5 – 54,5

0,013

0,013

0,0110,011

5.2.1.12 La velocidad mínima en sistemas de alcantarillado

sanitario, debe cumplir lo establecido en5.2.1.10. d). En alcantarillado pluvial lavelocidad mínima será de 0,9 m/s, para caudalmáximo instantáneo, en cualquier época del año.

En caso contrario y si la topografía lo permite,para evitar la formación de depósitos en lasalcantarillas sanitarias, se incrementará lapendiente de la tubería hasta que se tenga laacción auto limpiante. Si esta solución no espracticable, se diseñará un programa especial delimpieza y mantenimiento para los tramosafectados.

5.2.1.13 El diseño hidráulico de las tuberías dealcantarillado puede realizarse utilizando lafórmula de Manning. Se recomienda las velocidadesmáximas reales y los coeficientes de rugosidadcorrespondientes a cada material, indicados en la

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tabla VIII.1.

5.2.1.14 Las velocidades máximas permisibles enalcantarillado pluvial pueden ser mayores queaquellas adoptadas para caudales sanitarioscontinuos, pues los caudales de diseño delalcantarillado pluvial ocurren con pocafrecuencia.

5.2.1.15 Para la selección del material de las tuberías seconsiderarán las características físico-químicasde las aguas y su septicidad; la agresividad yotras características del terreno; las cargasexternas; la abrasión y otros factores que puedanafectar la integridad del conducto.

5.2.1.16 Cuando se utilicen canales para el transporte deaguas de escorrentía pluvial, su seccióntransversal puede ser trapezoidal o rectangular. La sección trapezoidal es preferible para canalesde grandes dimensiones debido al bajo costo de lasparedes inclinadas. La profundidad del canaldeberá incluir un borde libre del 5% al 30% de laprofundidad de operación. Los canales no deberántener acceso de la escorrentía superficial através de sus bordes, para evitar la erosión. Para esto los bordes del canal deberán estarsobreelevados respecto al nivel del terreno. Lavelocidad máxima de diseño será 2 m/s en caso decanales de piedra y de 3,5 m/s a 4 m/s, en casode canales de hormigón.

5.2.1.17 Para el caso de tuberías fabricadas con moldesneumáticos se utilizarán las recomendaciones delfabricante, las cuales, a su vez, deberán serpreviamente aprobadas por la SAPYSB.

5.2.1.18 Las tuberías y su cimentación deben diseñarse deforma que no resulten dañadas por las cargasexternas. Debe tenerse en cuenta el ancho y laprofundidad de la zanja para el cálculo de lascargas.

5.2.2 Cimentación de las tuberías de alcantarillado

5.2.2.1 El procedimiento a observarse para diseñar lacimentación de las tuberías, luego de conocer enel campo las condiciones en las que se instalaránlos conductos puede resumirse en la siguienteforma:

a) Cómputo del valor de la carga que actúa sobreel conducto instalado en condición de zanja,terraplén, túnel, etc., según sea el caso.

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b) Obtención de factor de carga, utilizando unfactor de seguridad mínimo de 1,5.

c) A base del valor del factor de carga, seprocederá a determinar el tipo de lecho ocimentación para el conducto.

5.2.3 Pozos y cajas de revisión

5.2.3.1 En sistemas de alcantarillado, los pozos derevisión se colocarán en todos los cambios dependientes, cambios de dirección, exceptuando elcaso de alcantarillas curvas, y en lasconfluencias de los colectores. La máximadistancia entre pozos de revisión será de 100 m para diámetros menores de 350 mm; 150 m paradiámetros comprendidos entre 400 mm y 800 mm; y,200 m para diámetros mayores que 800 mm. Paratodos los diámetros de colectores, los pozospodrán colocarse a distancias mayores, dependiendode las características topográficas y urbanísticasdel proyecto, considerando siempre que la longitudmáxima de separación entre los pozos no deberáexceder a la permitida por los equipos delimpieza.

5.2.3.2 Los pozos de alcantarillado sanitario deberánubicarse de tal manera que se evite el flujo deescorrentía pluvial hacia ellos. Si esto esinevitable, se diseñarán tapas herméticasespeciales que impidan la entrada de laescorrentía superficial.

5.2.3.3 La abertura superior del pozo será como mínimo 0,6m. El cambio de diámetro desde el cuerpo del pozohasta la superficie se hará preferiblemente usandoun tronco de cono excéntrico, para facilitar eldescenso al interior del pozo.

5.2.3.4 El diámetro del cuerpo del pozo estará en funcióndel diámetro de la máxima tubería conectada almismo, de acuerdo a la tabla VIII.2.

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TABLA VIII.2 Diámetros recomendados de pozosde revisión

DIÁMETRO DE LA TUBERÍAmm

DIÁMETRO DEL POZOm

Menor o igual a 550Mayor a 550

0,9Diseño especial

5.2.3.5 La tapa de los pozos de revisión será circular ygeneralmente de hierro fundido. Tapas de otrosmateriales, como por ejemplo hormigón armado,podrán utilizarse previa la aprobación de laSAPYSB. Las tapas irán aseguradas al cercomediante pernos, o mediante algún otro dispositivoque impida su apertura por personas noautorizadas. De esta manera se evitarán laspérdidas de las tapas o la introducción de objetosextraños al sistema de alcantarillado.

5.2.3.6 No se recomienda el uso de peldaños en los pozos. Para acceder a las alcantarillas a través de lospozos, se utilizarán escaleras portátiles.

5.2.3.7 El fondo del pozo deberá tener cuantos canalessean necesarios para permitir el flujo adecuadodel agua a través del pozo sin interferenciashidráulicas, que conduzcan a pérdidas grandes deenergía. Los canales deben ser una prolongaciónlo más continua que se pueda de la tubería queentra al pozo y de la que sale del mismo; de estamanera, deberán tener una sección transversal enU. Una vez conformados los canales, se deberáproveer una superficie para que el operador puedatrabajar en el fondo del pozo. Esta superficietendrá una pendiente de 4% hacia el canal central.

5.2.3.8 Si el conducto no cambia de dirección, ladiferencia de nivel, en el pozo, entre la solerade la tubería de entrada y aquella de la tuberíade salida corresponderá a la pérdida de carga quese haya calculado para la respectiva transición.

5.2.3.9 Para el caso de tuberías laterales que entran a unpozo en el cual el flujo principal es en otradirección, los canales del fondo serán conformadosde manera que la entrada se haga a un ángulo de 45grados respecto del eje principal de flujo. Estaunión se dimensionará de manera que lasvelocidades de flujo en los canales que se unan

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sean aproximadamente iguales. De esta manera sereducirán las pérdidas al mínimo.

5.2.3.10 Con el objeto de facilitar la entrada de untrabajador al pozo de revisión se evitará en loposible descargar libremente el agua de unaalcantarilla poco profunda hacia un pozo másprofundo. La altura máxima de descarga libre será0,6 m. En caso contrario, se agrandará eldiámetro del pozo y se instalará una tuberíavertical dentro del mismo que intercepte el chorrode agua y lo conduzca hacia el fondo. El diámetromáximo de la tubería de salto será 300 mm. Paracaudales mayores y en caso de ser necesario, sediseñarán estructuras especiales de salto(azudes).

5.2.3.11 La conexión domiciliaria se iniciará con unaestructura, denominada caja de revisión o cajadomiciliaria, a la cual llegará la conexión intradomiciliaria. El objetivo básico de la cajadomiciliaria es hacer posible las acciones delimpieza de la conexión domiciliaria, por lo queen su diseño se tendrá en consideración estepropósito. La sección mínima de una cajadomiciliaria será de 0,6 x 0,6 m. y suprofundidad será la necesaria para cada caso.

5.2.4 Cunetas y sumideros

5.2.4.1 Las calles y avenidas forman parte del sistema dedrenaje de aguas lluvias por lo que el proyectistadel sistema de drenaje deberá participar, cuandosea posible, en el diseño geométrico de éstas.

5.2.4.2 Las pendientes de las calles y la capacidad deconducción de las cunetas definirá el tipo yubicación de los sumideros.

5.2.4.3 Para lograr un drenaje adecuado, se recomienda unapendiente mínima del 4 % en las cunetas. Pendientes menores podrán utilizarse cuando lasituación existente así lo obligue. La pendientetransversal mínima de la calle será del 1 %.

5.2.4.4 Como regla general, las cunetas tendrán unaprofundidad máxima de 15 cm y un ancho de 60 cm envías rápidas que no permitan estacionamiento. Envías que permitan estacionamiento el ancho de lacuneta podrá ampliarse hasta 1 m. Configuracionesdiferentes podrán utilizarse cuando lascondiciones así lo requieran.

5.2.4.5 La capacidad de conducción de una cuneta se

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calculará usando la fórmula de Manning modificadapor Izzard, la que establece:

Z 1/2 8/3Q = 0,375 ( --- ) I y

nEn donde:

Q = Caudal, en m3/s;

Z = Inverso de la pendiente transversal de lacalzada;

n = Coeficiente de escurrimiento (Manning);

I = Pendiente longitudinal de la cuneta;

y = Tirante de agua en la cuneta, en m.

5.2.4.6 Los sumideros deben instalarse.

- Cuando la cantidad de agua en la vía exceda ala capacidad admisible de conducción de lacuneta. Esta capacidad será un porcentaje dela teórica, la que se calculará según5.2.4.5. El porcentaje estará en función delos riesgos de obstrucción de la cuneta.

- En los puntos bajos, donde se acumula elagua.

- Otros puntos, donde la conformación de lascalles y manzanas lo haga necesario.

5.2.4.7 En el diseño del sumidero deberá considerarse lapendiente de la cuneta, el caudal del proyecto,las posibilidades de obstrucción y lasinterferencias con el tráfico vehicular.

5.2.4.8 El tipo y dimensiones del sumidero será plenamentejustificado por el proyectista, pudiendo paraello, emplear cualquier método debidamenteprobado.

5.2.5 Obras especiales

5.2.5.1 Los cruces de depresiones (viaductos, quebradas,ríos, etc.), pueden hacerse utilizando acueductos,sifones invertidos, o cualquier otro tipo deestructuras debidamente aprobadas por la SAPYSB.

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5.2.6 Sifones invertidos

5.2.6.1 Para evitar la posibilidad de obstrucciones, lossifones invertidos tendrán un diámetro mínimo de200 mm, para alcantarillado sanitario, y, de 300mm para alcantarillado pluvial. La velocidaddentro del sifón invertido debe ser mayor que 0,9m/s para aguas residuales domésticas y de 1,25 m/spara aguas lluvias. Se utilizará un mínimo de dostuberías en paralelo instalados a diferentesniveles de modo que se pueda mantener unavelocidad razonable bajo todas las condiciones decaudal. El proyectista diseñará el método másadecuado para mantener las tuberías limpiasdurante todo el tiempo, y deberá colocar un pozode revisión en cada extremo de las tuberías. Elmaterial a utilizarse dependerá de la presión a laque estén sujetas las tuberías. Si los sifonesinvertidos son subacuáticos, se diseñarán losanclajes necesarios para impedir su flotacióncuando se encuentren vacíos.

5.2.7. Alcantarillas curvas

5.2.7.1 Para ciudades en las que se disponga de equiposadecuados de limpieza de tuberías se permitirá eluso de alcantarillas que sigan la curvatura de lacalle. De esta manera se abarata el sistema alreducir el número de pozos de revisión que, deotra forma serían necesarios. La curva seefectúa, imponiendo el máximo ángulo de deflexión,entre los ejes de las tuberías, recomendado por elfabricante de estos, que garantice la totalestanqueidad del sistema.

5.3 Diseño de sistemas de alcantarillado sanitario

5.3.1 Caudal de diseño

5.3.1.1 El caudal a utilizarse para el diseño de loscolectores de aguas residuales será el que resultede la suma de los caudales de aguas residualesdomésticas e industriales afectados de susrespectivos coeficientes de retorno y mayoración,más los caudales de infiltración y conexionesilícitas. Las poblaciones y dotaciones serán lascorrespondientes al final del período de diseño.

5.3.2 Cuadros de Cálculo

5.3.2.1 Los cálculos hidráulicos se presentaránordenadamente y resumidos en cuadros sinópticos. En caso de utilizarse computadoras, se añadirántodas las aclaraciones que sean necesarias para

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hacer los resultados claramente comprensibles.

5.4 Diseño de sistemas de alcantarillado pluvial


5.4.1.1 Para el cálculo de los caudales para el diseño deun sistema de alcantarillado pluvial, se procederáconforme con lo indicado en el numeral 5.1.5

5.4.2. El método racional:

5.4.2.1 Se aplicará para áreas con una superficie inferiora 5 km2. El caudal de escurrimiento se localculará mediante la fórmula:

Q = 0,00278 CIA

En donde:Q = caudal de escurrimiento en m3/s;C = coeficiente de escurrimiento

(adimensional);I = intensidad de lluvia para una

duración de lluvias, igual al tiempode concentración de la cuenca enestudio, en mm/h;

A = Área de la cuenca, en ha.

5.4.2.2 Para la determinación del coeficiente C deberáconsiderarse los efectos de infiltración,almacenamiento por retención superficial,evaporación, etc. Para frecuencias entre 2 y 10años se recomienda los siguientes valores de C.

TABLA VIII.3 Valores del coeficiente deescurrimiento

TIPO DE ZONA VALORES DE C

Zonas centrales densamenteconstruidas,con vías y calzadas pavimentadas

Zonas adyacentes al centro de menordensidad poblacional con callespavimentadas

Zonas residenciales medianamentepobladas

Zonas residenciales con bajadensidad

Parques, campos de deportes

0,7 – 0,9

0,7

0,55 – 0,65

0,35 – 0,55

0,1 – 0,2

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5.4.2.3 Cuando sea necesario calcular un coeficiente deescurrimiento compuesto, basado en porcentajes dediferentes tipos de superficie se podrá utilizarlos valores que se presentan en la siguiente tablaVIII.4.

TABLA VIII.4 Valores de C para diversos tipos desuperficies

TIPO DE SUPERFICIE C

Cubierta metálica o teja vidriada

Cubierta con teja ordinaria oImpermeabilizada

Pavimentos asfálticos en buenasCondiciones

Pavimentos de hormigón

Empedrados (juntas pequeñas)

Empedrados (juntas ordinarias)

Pavimentos de macadam

Superficies no pavimentadas

Parques y jardines

0,95

0,9

0,85 a 0,9

0,8 a 0,85

0,75 a 0,8

0,4 a 0,5

0,25 a 0,6

0,1 a 0,3

0,05 a 0,25

5.4.2.4 Las suposiciones básicas del método racional, conrespecto a la relación entre la intensidad delluvia de diseño, tiempo de concentración y elcaudal de escorrentía, no justifican la correcciónde C con el tiempo, por lo tanto, en laaplicación del método racional se utilizará unvalor constante del coeficiente C.

5.4.2.5 La intensidad de la lluvia se la calculará apartir de las relaciones de intensidad, duración yfrecuencia, obtenidos conforme con lo expresado enlos numerales 5.1.5.9 y 5.1.5.10 de esta parte.

5.4.2.6 Las frecuencias de diseño de los diversoscomponentes del sistema de drenaje pluvial, seseleccionarán atendiendo lo indicado en losnumerales 5.1.5.5; 5.1.5.6; 5.1.5.7 y 5.1.5.8de esta parte.

5.4.2.7 Para los colectores de drenaje pluvial el tiempo

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de concentración es igual a la suma del tiempo dellegada más el tiempo de escurrimiento por loscolectores hasta el punto en consideración. Eltiempo de escurrimiento se lo obtendrá a partir delas características hidráulicas de los colectoresrecorridos por el agua. El tiempo de llegada esel tiempo necesario para que el escurrimientosuperficial llegue desde el punto más alejadohasta el primer sumidero. Este tiempo dependeráde la pendiente de la superficie, delalmacenamiento en las depresiones, de la coberturadel suelo, de la lluvia antecedente, de lalongitud del escurrimiento, etc. Se recomiendavalores entre 10 min y 30 min para áreas urbanas. En cualquier caso el proyectista deberájustificar, a través de algún método, los valoresde los tiempos de llegada empleados en el cálculo.

5.4.3 El método del hidrograma unitario

5.4.3.1 Se recomienda que para cuencas con un áreasuperior a 5 km2 los caudales de proyecto seancalculados aplicando hidrogramas unitariossintéticos. El proyectista justificará ante laSAPYSB el método utilizado, demostrando la bondadde sus resultados.

5.4.3.2 A partir de los hidrogramas unitarios y lastormentas seleccionadas, se obtendrán loshidrogramas del escurrimiento superficial para lascuencas de drenaje.

5.4.3.3 La verificación de la capacidad de los grandescolectores, se hará transitando simultáneamente, através de estos, los hidrogramas del escurrimientosuperficial, calculados para cada área aportante.

5.4.4. Métodos estadísticos

5.4.4.1 Para grandes áreas de drenaje es recomendablecalcular el escurrimiento a partir del análisisestadístico de los valores registrados. Esto seráposible únicamente cuando exista un período deregistro que haga confiable el análisis, y cuandoel proceso de urbanización no haya afectado o novaya a afectar el régimen de escurrimiento en lacuenca.

5.4.4.2 Los métodos recomendados para el análisisestadístico son el de GUMBEL y el LOG-PEARSON TIPOIII.

5.4.4.3 Como regla general, si no fuere posible aplicarlos métodos estadísticos, deberá utilizarse el

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método del hidrograma unitario sintético.

5.4.5 Cuadros de cálculo

5.4.5.1 Los cálculos hidráulicos se presentarán de acuerdoa lo especificado en el numeral 5.3.2 de estaparte.

5.5 Diseño de sistemas de alcantarillado combinado

5.5.1 Consideraciones generales

5.5.1.1 La utilización de los sistemas combinados deberáser plenamente justificado por el proyectista. ( Ver 4.1.1.4 de esta parte).


5.5.2.1 Estará constituido por el caudal de aguasservidas, más el caudal de escorrentía pluvial, deacuerdo a lo descrito en los numerales 5.3.1. y5.4.1 de esta parte.

5.5.3 Velocidades mínimas y máximas

5.5.3.1 La velocidad mínima a utilizarse en sistemascombinados será de 0,9 m/s a tubo lleno. Sedeberá verificar el funcionamiento hidráulico delconducto utilizando el caudal medio diario deaguas servidas, al principio del período dediseño, en época seca ( es decir, sin el caudal deescorrentía pluvial). Para alcanzar velocidades deauto limpieza bajo estas condiciones, se puederecurrir a secciones transversales apropiadas.

5.5.3.2 La velocidad máxima para el diseño se ajustará alo descrito en la tabla VIII.1.

5.5.4 El diseño hidráulico del sistema combinado seajustará a las recomendaciones del numeral5.2.1.10 literales a), b) y c) de esta parte.

5.5.5 Interceptores

5.5.5.1 Los interceptores deben tener capacidad suficientepara acarrear el caudal máximo instantáneo deaguas servidas más el respectivo caudal de agua deinfiltración. De esta manera se evitará ladescarga de aguas residuales crudas al cursoreceptor y el interceptor las conducirá a laplanta de tratamiento.

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5.5.6 Estructuras de rebose (aliviadero)

5.5.6.1 El excedente de aguas combinadas que no entre alos interceptores deberá ser desviado a otrocolector que las conduzca total o parcialmente auna estación especial depuradora o directamente alcuerpo receptor. Tanto el tipo de tratamientocomo los volúmenes a tratar, serán definidos enlos estudios de calidad del cuerpo receptor.

5.5.6.2 El excedente de aguas combinadas puede desviarseal colector de excesos por medio de vertederoslaterales, vertederos laterales con tabique,vertederos transversales, vertederos de salto ysifones. Durante la época seca estas estructurasdeben permitir el paso de todo el caudal de aguasservidas hacia el interceptor, mientras quedurante las lluvias, deben desviar sólo lacantidad de agua que está en exceso de lacapacidad del interceptor.

5.5.6.3 El proyectista puede utilizar cualquiera de lasestructuras mencionadas en el numeral 5.5.6.2. ydeberá presentar ante la SAPYSB los cálculoshidráulicos completos que justifiquen el diseñopropuesto.

5.5.7 Cuadros de cálculo

5.5.7.1 Los cálculos hidráulicos del sistema dealcantarillado combinado se presentarán de acuerdoa lo especificado en el numeral 5.3.2. de estaparte.

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APENDICE Z


Esta norma no requiera de otras para su aplicación.


Normas de diseño para sistemas de agua potable y eliminaciónde residuos líquidos. IEOS, 1986 (documento básico).

Ingeniería sanitaria. Redes de alcantarillado y bombeo deaguas residuales. Metcalf-Eddy, 1985.

Sistemas de esgotos sanitarios. CETESB, 1977.

Drenagem Urbana. Manual de projeto. CETESB, 1986.

Engenharia de drenagem superficial. Paulo Sampaio Wilken.

Agua y Saneamiento: Tecnología de costo eficiente. Instituto de Desarrollo Económico. BIRF.

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301

NOVENA PARTE (IX)

CUERPO RECEPTOR Y GRADO DE TRATAMIENTO

1. OBJETO

El objetivo principal de estas disposiciones es elde proporcionar al Ingeniero Sanitario yAmbiental, un conjunto de criterios básicos parala realización de estudios del cuerpo receptor,con la finalidad de determinar el grado detratamiento al que deben someterse las aguasresiduales domésticas e industriales, previo a sudescarga en el cuerpo receptor.

2. ALCANCE

Las presentes normas están relacionadas concuerpos receptores de aguas residuales, sean estosríos, esteros, lagos o el océano. En esta parte seincluyen disposiciones generales para diseño dedescargas subfluviales y emisarios submarinos. Losestudios que se detallan en esta parte debenrealizarse obligatoriamente como parte de: estu-dios de factibilidad o diseños preliminares,planes maestros y diseños definitivos.

3. DEFINICIONES

3.1 Batimetría. Determinación de la profundidad delfondo del cuerpo receptor.

3.2 Coeficiente de mortalidad. Constante que expresauna tasa de reacción que normalmente se considerade primer orden, que se determinaexperimentalmente y describe la velocidad dedecrecimiento de una población bacteriana.

3.3 Coeficiente de desoxigenación. Una constante queexpresa la tasa de oxidación bioquímica de lamateria orgánica, bajo condiciones aeróbicas y esfunción de la temperatura. Su determinación seefectúa incubando botellas de DBO durante variosperíodos y determinando la velocidad dedegradación por ajuste a una curva de primerorden. Este parámetro se usa para latransformación de valores de la DBO 5 días a DBOúltima.

3.4 Coeficiente de reacción. Una constante queexpresa la tasa de oxidación bioquímica de lamateria orgánica no diluida, bajo condiciones

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aeróbicas y es función de la temperatura.3.5 Coeficiente de re aireación. Una constante que

expresa la tasa de transferencia de oxígeno delaire a la superficie de un cuerpo receptor.

3.6 Cono de dispersión. La mancha que se forma en ladescarga subacuática de un desecho líquido.

3.7 Contaminación. La introducción en el agua deresiduos de naturaleza orgánica e inorgánica, quecontengan microorganismos o tóxicos, en unaconcentración tal que puedan interferir con lavida acuática o con el uso directo del agua por elhombre, implicando un peligro para la salud.

3.8 Demanda bental. La cantidad de oxígeno querequiere el agua localizada inmediatamente sobreun depósito bental.

3.9 Difusor. Parte final de un emisario subacuáticoconsistente en una tubería generalmente ramificaday con orificios de salida. Su función es la depromover una rápida dilución del desecho.

3.10 Dispersión. Fenómeno de transporte que describela mezcla turbulenta del agua residual con el aguadel cuerpo receptor.

3.11 Estudio de impacto ambiental. Estudio sistemáticoque se hace para predecir las consecuenciasambientales de un proyecto propuesto. Su objetivoes el de asegurar que se identifiquen lospotenciales riesgos ambientales y que sedeterminen y valoricen las medidas necesarias paraevitar, mitigar o compensar los daños ambientales.En el caso específico del tema de disposición ytratamiento de aguas residuales, el estudio deimpacto ambiental debe realizarse una vezterminado el estudio definitivo y no debeconfundirse con el estudio del cuerpo receptor.

3.12 Polución. Una condición creada por la presenciade elementos o compuestos objetables y dañinos enel agua en tal forma que la hacen no apta para eluso deseado.

3.13 Transporte advectivo. Transporte de masaproducido como consecuencia del arrastre provocadopor el flujo del agua.

3.14 Usos benéficos del agua. Los usos que promuevenbeneficios económicos y/o el bienestar de lapoblación.

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3.15 Usos legítimos del agua. Los usos benéficosdeseados o establecidos para su preservación en undeterminado cuerpo de agua

4. ASPECTOS GENERALES

4.1 Es requisito fundamental antes de proceder aldiseño preliminar o definitivo de una planta detratamiento de aguas residuales domésticas oindustriales, el haber realizado el estudio delcuerpo receptor y determinado el grado detratamiento, según disposiciones que se detallanen esta parte de las normas.

4.2 En el caso de requerirse una planta de tratamientode aguas residuales previo al reuso agrícola, nose requiere el estudio del cuerpo receptor y elgrado de tratamiento se determinará en conformidadcon la calidad requerida en el efluente, para eltipo de re uso, según se establece en el numeral5.6.1. de la décima parte de las normas.

4.3 Bajo ningún concepto se aceptará un diseño desistema de alcantarillado sanitario o combinadocon descarga cruda a un cuerpo receptor. Losrequisitos mínimos de tratamiento se detallan enla parte décima de las normas.

4.4 La Subsecretaría de Agua Potable y SaneamientoBásico en uso de sus facultades como organismorector del saneamiento en el Ecuador, mantendrá uninventario de las ciudades con alcantarillado yzonas industriales que se encuentran descargandoaguas residuales crudas en cuerpos receptores ynotificará a las Municipalidades, ParquesIndustriales, Comunidades o Industrias, para queen un plazo prudencial procedan a tomar lasmedidas pertinentes para tratar sus desechos. Endichas acciones la SAPYSB determinará laresponsabilidad para la tarea de estudiar loscuerpos receptores y asignará la tarea ins-titucional de monitoreo y vigilancia de la calidaddel agua.

4.5 Los estudios del cuerpo receptor deberánrealizarse en forma obligatoria para todas lasciudades con sistema de alcantarillado y unapoblación igual o mayor a 30 000 habitantes yotras de menor tamaño que el SAPYSB considere deimportancia por aspectos como: su posibilidad decrecimiento, el uso inmediato de aguas del cuerporeceptor, la presencia de descargas industriales,etc. En la misma forma estos estudios serán decarácter obligatorio para conjuntos de ciudades o

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poblaciones que se encuentren aportando desechoslíquidos a una misma cuenca, dentro del área deinfluencia de una misma entidad seccional. Loscasos de cuencas multiprovinciales se tratarán anivel gubernamental, de acuerdo con las leyes yreglamentos vigentes.

4.6 Los efluentes de plantas de tratamiento dedesechos industriales deberán cumplir con losrequisitos de calidad determinados a través deestudios del cuerpo receptor.

4.7 Para casos de ciudades pequeñas con una poblaciónmenor a 30 000 habitantes en donde no amerite larealización de investigaciones en el cuerporeceptor, se efectuará el diagnóstico de lacalidad del mismo y determinará el grado detratamiento de las aguas residuales, mediante unasimple modelación de bacterias.

5 GUIAS PARA ESTUDIOS DE CUERPOS RECEPTORES

5.1 Diagnóstico de la calidad del cuerpo receptor

5.1.1 El primer paso en la realización de estudiosdel cuerpo receptor es el diagnóstico de lacalidad del cuerpo receptor. Para el caso de ríoso canales de menor importancia este diagnósticodebe realizarse en términos de niveles debacterias (generalmente coliformes fecales) y paracasos más importantes se deben tener en cuenta lasrecomendaciones que se dan a continuación.

5.1.2 Se deberá realizar un inventario de descargaspuntuales de desechos líquidos existentes a lolargo del área del estudio. El inventariocorresponderá tanto a descargas pequeñas quepuedan ser consideradas como uniformementedistribuidas, como a descargas grandes que luegoserán caracterizadas.

5.1.3 Se realizará un inventario de usos del agua,mediante un recorrido del cuerpo receptor, conidentificación de usos tales como:

- Abastecimiento de agua para consumo humano;- Abastecimiento de agua para la industria;- Abastecimiento de agua para la agricultura;- Abastecimiento de agua para el ganado y la

vida silvestre;- Uso del agua para vida acuática, piscicultura

y cultivo de mariscos;- Uso del agua para actividades humanas de

contacto directo (baño, natación, deportesacuáticos y lavado de ropa);

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- Uso del agua para navegación deportiva y gozoestético;

- Uso del agua para generación de energíaeléctrica;

- Uso del agua para transporte y navegacióncomercial; y,

- Uso del agua para dilución y asimilación dedesechos

5.1.4 Se deberán efectuar varias campañas demuestreo a lo largo del cuerpo receptor, con lafinalidad de recolectar suficiente informaciónpara el diagnóstico. En la realización de lascampañas se deberán tener en cuenta las siguientesrecomendaciones:

a) El muestreo debe efectuarse siguiendo eltiempo de flujo real del cuerpo receptor, demodo que los datos puedan interpretarseadecuadamente.

b) En las campañas se deberán también muestrearlas descargas puntuales más importantes, conla misma metodología que se indica en losnumerales 4.3.2 y 4.3.3 de la décima parte delas normas.

c) Los parámetros a ser determinados en lascampañas serán como mínimo:

- Oxígeno disuelto;- DBO (5 días, 20 grados centígrados);- Coliformes totales y fecales;- Sólidos disueltos;- Formas del nitrógeno (NH4, N. orgánico y

nitratos).

d) En caso de existir descargas industriales conposibles contribuciones de materiales tóxicosse efectuarán varias campañas adicionales,con muestras compuestas en 24 h tomadas en unpunto aguas abajo de las descargas. En estasmuestras se determinará por lo menos lapresencia de metales pesados.

e) Estas campañas deben realizarse idealmente encondiciones de estiaje y el número decampañas debe ser tal que sus datos seanestadísticamente representativos.

5.1.5 En esta oportunidad y para determinar lamagnitud del problema de descargas no puntuales seefectuará una evaluación con el uso de factores de

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306

carga.

5.1.6 El diagnóstico de la calidad de los cuerposreceptores, se efectuará realizando unacomparación de datos de los valores determinadosen las campañas, con los niveles de calidadestablecidos en las leyes y reglamentos delEcuador o en caso de no estar determinados, enotras fuentes de información. En esta actividad sedeberán tener en cuenta las siguientesrecomendaciones:

- Identificación de los tramos del cuerporeceptor con los diferentes usos;

- Comparación de los valores medidos con loscriterios de calidad y determinación de losparámetros que afectan los usos benéficos delagua;

- Identificación de las principales fuentes decontaminación, incluyendo estimaciones dedescargas de desechos sólidos, en caso de queexistan descargas sólidas o líquidas(lixiviación de botaderos de basura o derellenos sanitarios).

5.2 Investigaciones en el cuerpo receptor

5.2.1 El propósito de estas actividades einvestigaciones es el de proporcionar parámetros,características y los suficientes elementos dejuicio para la fase de estudio de alternativas decontrol de la contaminación de los cuerposreceptores.

5.2.2 Se deberá realizar un estudio hidrológico delcuerpo receptor con determinación de caudalesmedios mensuales y mínimos con un período derecurrencia de 10 años y siete días consecutivosde duración o con otro período de recurrencia quesea debidamente justificado. En dicho estudio sedeterminarán las características hidráulicas delos diferentes tramos del río que se considere enel estudio, con determinación de correlaciones de:caudal, velocidad y calado que sean necesarias.

5.2.3 Las investigaciones adicionales en el cuerporeceptor consisten en lo siguiente:

a) Pruebas de trazadores para la determinaciónde la dispersión y comprobación de lasestaciones de aforo del río.

b) Determinación de las siguientes constantescinéticas:

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- Desoxigenación en los tramos ydescargas;

- Constantes de reacción en los diferentestramos de río;

- Demandas bentales;- Mortalidad de coliformes fecales;- Re aireación superficial.

c) Campañas adicionales de muestreo que seannecesarias, según lo establecido en elnumeral 5.1.4, para calibración y validacióndel modelo de calidad.

5.2.4 De acuerdo con el diagnóstico realizado yconsiderando los parámetros de calidad másimportantes se seleccionará un modelo de calidadpara el cuerpo receptor, el mismo que seráimplementado para las condiciones del estudio yadecuadamente calibrado y validado. Para el efectose deberán tener en cuenta las siguientesrecomendaciones:

- Como mínimo se modelarán los parámetros delsistema acoplado oxígeno disuelto-DBO ycoliformes fecales.

- En caso de considerarse importante seconsiderarán además los componentes delnitrógeno y substancias conservativas comosólidos disueltos.

- Se considerará la modelación de substanciastóxicas solamente en caso de cuencasaltamente contaminadas con desechosindustriales y con usos benéficos que tienenrelación con el consumo de agua y laproducción de alimentos para consumo animal yhumano, como:

- Agua potable;- Uso agrícola;- Uso para el ganado y vida silvestre;- Vida acuática y formas de acuicultura

artificial o natural.

5.3 Estudio de alternativas de solución

5.3.1 El objetivo de este estudio es el de llegar auna definición preliminar sobre las alternativasde solución más convenientes en lo que serelaciona con el tipo de sistema de intercepción ytratamiento de las aguas residuales. Este estudio

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se efectúa con el uso de costos globales y lasherramientas desarrolladas son de utilidad paralos estudios preliminares.

5.3.2 Se deberá estudiar las alternativas deintercepción de las aguas residuales. Para el casode los sistemas separados se determinará el gradode separación de los sistemas y si es del caso, elcosto de la recuperación de los mismos. Para elcaso de sistemas de alcantarillado combinado seestudiarán las alternativas de intercepción conreboses del sistema en condiciones de lluvia.

5.3.3 Una de las principales actividades, encoordinación con las autoridades y usuarios de lasaguas, es la definición de usos a preservarse.Seguidamente se deberán definir las metas decalidad de las aguas, en los diferentes tramos delcuerpo receptor.

5.3.4 En la simulación de la calidad del agua delcuerpo receptor deben intervenir una serie devariables, como se indica a continuación:

a) En relación con el tiempo se deben simular:

- Condiciones futuras sin acciones decontrol; y,

- Condiciones futuras con obras deintercepción y tratamiento.

b) En relación con caudales del cuerpo receptorse deben simular condiciones con:

- Caudales medios mensuales; y,- Caudales mínimos (10 años - 7 días)

c) En relación con el tipo de tratamiento,generalmente es más conveniente efectuar unaserie de corridas de simulación para variascalidades de los efluentes, para de ese modopoder determinar el grado de tratamiento delas aguas residuales.

5.3.5 Con la información desarrollada y el uso decostos globales, se debe determinar en formapreliminar el grado, ubicación y tipo detratamiento para las descargas de aguasresiduales. La definición de estas obras seefectuará en una etapa posterior de diseñosdefinitivos, en la cual será factible el uso delas herramientas ya implementadas como es el casodel modelo de calidad para simular las condicionesdefinitivas.

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6 GUIAS DE DISEÑO PARA DESCARGAS SUBACUATICAS

6.1 Estas guías tienen relación principalmente condescargas efectuadas a ríos de gran magnitud, enlos cuales se desea conseguir una dilucióninmediata de las aguas residuales. Las normas dediseño de descargas submarinas se detallan en elcapítulo 7.

6.2 Para la selección del diámetro de la descargasubacuática se puede utilizar una velocidadcomprendida entre 0,6 m/s y 0,9 m/s, bajocondiciones de caudal medio de la descarga. Paracondiciones de caudal máximo horario, la velocidadde descarga no deberá exceder 3 m/s, para evitarerosión en el fondo.

6.3 El eje de la tubería de descarga deberá serparalelo a la dirección de la corriente y en casode aguas sujetas a la influencia de mareas, seutilizará un difusor ramificado.

6.4 El diámetro de las aberturas del difusor estará entre 75 mm y 250 mm. Para evitar interferenciaentre las aberturas, se las colocaráalternadamente a ambos lados de la tuberíaprincipal, a una separación entre 2,5 mm y 4,5 m.

6.5 El proyectista deberá justificar el diseño de ladescarga subacuática, teniendo en consideraciónpor lo menos los siguientes aspectos:

- Las consideraciones hidráulicas para eldiseño del difusor;

- Los esfuerzos en codos y anclajes de fondo;

- La selección del sitio y aspectos deestabilidad;

- El tipo de material de construcción.

7 DISPOSICION SUBMARINA EN CIUDADES COSTERAS

7.1 Orientación general

7.1.1 En el caso de aguas residuales a serdescargadas en el océano o en cuerpos de aguasalobre, el proyectista deberá estudiar lafactibilidad de la alternativa de tratamiento y reuso agrícola parcial o total, antes del diseño delemisario.

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7.1.2 En la disposición submarina de aguasresiduales se destacan pocos parámetros comoimportantes y en especial aquellos que tienenrelación con: la salud pública, la estética y laecología del lugar. Al respecto se pueden efectuarlas siguientes consideraciones:

a) En relación con la salud pública, elparámetro de mayor importancia es laconcentración de nematodos intestinales ybacterias, que generalmente se expresa entérminos de coliformes. Cuando laconcentración de bacterias es la principalconsideración y se dispone de suficiente lon-gitud y profundidad para el emisario, lasalternativas de tratamientos primario y/osecundario antes del emisario no sonatractivas técnica y económicamente.

b) Otros parámetros de uso común en el manejo deaguas residuales como: DBO, oxígeno disuelto,sólidos en suspensión y nutrientes no son deimportancia cuando se tiene un adecuadodiseño de emisarios submarinos.

c) Los materiales persistentes en el agua y quepueden regresar a la playa, como: grasas ymateriales plásticos son de importancia ydeben removerse con el uso de un adecuadopretratamiento.

d) Un emisario submarino puede ser adecuadamentediseñado para reducir materiales tóxicos (v.gr. DDT y difenilos policlorinados) pordilución inicial, pero cuando no se disponede profundidad suficiente, la remoción dedichos materiales debe efectuarse en lafuente.

7.1.3 Para el diseño de emisarios submarinos, sedebe tener en cuenta que las corrientespredominantes normalmente fluyen en forma paralelaa la costa, sujetas a la influencia del oleaje ybrisas. Por lo cual los conos de dispersióngeneralmente tienden a formarse en forma paralelaa la costa, esto determina la necesidad de contarcon sofisticadas herramientas de diseño como:datos meteorológicos (principalmente vientos),datos de mareas y corrientes predominantes.

7.2 Procedimientos para selección del sitio y diseño

7.2.1 Antes de proceder al diseño definitivo de unemisario submarino generalmente se requiere devarios meses de estudios e investigaciones, demodo que en una primera etapa es recomendable una

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serie de actividades en primera aproximación. Parael efecto se deben tener en cuenta las siguientesrecomendaciones:

a) Se debe recolectar la siguiente informaciónque se encuentre disponible como mínimo:

- Mapas del área considerada;- Datos hidrográficos y meteorológicos;- Estudios de desarrollo costero;- Batimetría de la zona;- Los caudales de diseño del interceptor y

emisario.

b) Para determinar la posibilidad de que elsitio en cuestión puede ser de utilidad, sedebe estimar en forma preliminar el orden demagnitud de la dilución inicial, con el usode una simple relación de dilución UbD/Qe, endonde:

- U = velocidad del flujo, en m/s;- b = distancia desde la playa, en m;- D = profundidad, en m; y,- Qe = caudal del emisario, en m3/s.

7.2.2 Para definición del sitio y diseño delemisario submarino, se requieren las siguientesinvestigaciones de campo:

a) El proyectista deberá justificar la selecciónde uno de los siguientes métodos de mediciónde corrientes:

1) Métodos indirectos:

- Observación de gradienteshidráulicas

- Observación de salinidad,temperatura o densidad

2) Métodos directos de observación detrayectoria:

- Registro de punto final(generalmente con cartones dederiva);

- Registro de recorrido conflotadores.

3) Registro de flujo con medidoresrotativos, dinámicos, electromagnéticos

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o ultrasónicos instalados en boyas.

b) Se deben efectuar investigaciones en el fondomarino con la finalidad de determinar latopografía, textura y características delfondo. El proyectista deberá justificar unode los siguientes métodos, de acuerdo con lacomplejidad del problema y disponibilidad dedatos:

1) Reconocimientos preliminares basados enmaterial publicado como cartas denavegación con indicación del tipo dematerial de fondo.

2) Reconocimientos sistemáticos en uncorredor de 100 m a 200 m. de anchodentro de la posible alineación delemisario. En este caso se recorre en unaembarcación a una velocidad uniforme ylenta, tomando lecturas de batimetría,perfiles sísmicos del fondo, sonar debanda amplia y posición de laembarcación. Las investigaciones debatimetría son recomendables justamenteantes de las tormentas o marejadas deinvierno. Para los perfiles sísmicos serecomienda una profundidad no mayor a 10m.

3) Reconocimientos detallados de uno o másalineaciones de emisario. En este casose recomienda mediciones entre unespaciamiento de 25 m a 50 m y perfilestransversales con un espaciamiento entre50 m y 100 m. Se deben incluir tambiénperforaciones con un espaciamientohorizontal entre 10 m y 1 000 m.dependiendo de la variabilidad de losestratos del fondo.

c) Pruebas para la determinación de lamortalidad bacteriana.

7.2.3 Se deberá seleccionar un modelo matemáticoque pueda usarse para simular el comportamientodel cono de dispersión en varias condiciones dedescarga. Existen numerosos modelos numéricos y elproyectista deberá justificar la selecciónteniendo en cuenta los siguientes aspectos:

- Las normas y/o criterios de calidad del agua;- La escala del análisis;

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- El grado de caracterización del sistemafísico;

- La disponibilidad de datos;- Los procesos físicos de transporte

dominantes; y,- La disponibilidad del modelo.

7.2.4 Adicionalmente el proyectista deberájustificar el método de cálculo para estimación dela dispersión turbulenta.

7.2.5 Para el diseño del difusor el proyectistadeberá justificar los siguientes aspectos:

- Dilución inicial de acuerdo con el tipo dedifusor;

- Orientación, longitud y tipo de difusor;- Tamaño y espaciamiento de aberturas;

7.2.6 La definición del tamaño del emisario serádebidamente justificada en función a una serie defactores como:

- Velocidades;- Esfuerzos en cambios de dirección;- Transientes hidráulicos;- Estructuras de caída;- Tipo de material; y,- Costo.

7.2.7 En el diseño del emisario se debe tener encuenta los esfuerzos a los cuales está sometida latubería, considerando además la estabilidadvertical y lateral del emisario y la necesidad deanclajes y zanjas.

7.2.8 Otro aspecto de importancia es la proteccióncontra la corrosión: las tuberías de concreto,plástico y hierro fundido son generalmenteconsideradas resistentes a la corrosión, sinembargo ésta es difícil de controlar en emisariosde acero, para lo cual se debe considerar unacombinación de recubrimiento con proteccióncatódica.

7.3 Aspectos constructivos

7.3.1 Las descargas en el mar deberán serefectuadas de tal manera que se produzca unarápida dilución y que en ningún caso los difusoresqueden expuestos al aire por efecto de cambios denivel en las mareas.

7.3.2 El proyectista deberá justificar debidamente

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los métodos constructivos tanto en lo que serelaciona con la excavación y relleno de zanjas,como en lo relativo al transporte y tendido detubería y colocación de los difusores.

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315

APENDICE Z




Castagnino, W., (1980). Polución de Agua, Modelos y Control.Serie Técnica No. 20, CEPIS/OPS.

Palange, R. C. & Zavala, A. (1989).Water Pollution Control:Guidelines for Project Planning and Financing. World BankTechnical Paper No. 74.

Gunnerson, C. G. (1987). Wastewater Management for CoastalCities: The Ocean Disposal Option". World Bank TechnicalPaper No. 77.

Henney, J.P., Huber, W.C. & Nixon, S.J.,(1976). StormwaterManagement Model: Preliminary Screening Procedures". USEPA600/2/2176/275.

Mc Kee, J.E. & Wolf, H.W., (1963). Water Quality Criteria.State Water Quality Control Board, California, USA,publicación No. 3A.

Estados Unidos, (1973). "Water Quality Criteria".USEPA/R3/73/033.

Ludwig, R., (1976). "The Planning and Design of OceanDisposal Systems". Memorias del Simposio sobre Tratamiento yDisposición de Aguas Residuales". CEPIS/OPS, Buenos AiresArgentina.

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1

DECIMA PARTE (X)

SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

1. OBJETO

El objetivo principal de estas normas esproporcionar al Ingeniero Sanitario y Ambiental unconjunto de criterios básicos de diseño para eldesarrollo de proyectos de tratamiento de aguasresiduales a los niveles preliminar, básico ydefinitivo. La población objeto de este documentoes tanto el profesional de una entidad que tieneque desarrollar términos de referencia para lacontratación de estudios y fiscalizar eldesarrollo de los mismos, como el consultor aquien se ha encargado la conducción de dichostrabajos.

2. ALCANCE

2.1 Las presentes normas están relacionadas con losprocesos convencionales y facilidades que conformanuna planta de tratamiento de aguas residuales,tanto para tratamiento de aguas residualesdomésticas como industriales, previa a su descargaal cuerpo receptor.

2.2 En el caso de desechos líquidos industriales se dandisposiciones que deben cumplirse antes de sudescarga al sistema de alcantarillado sanitario,para tratamiento conjunto.

2.3 Para procesos de tratamiento no convencionales sedan disposiciones específicas en el numeral 5.6. Nose dan disposiciones para el caso de tratamientosterciarios y avanzados.

2.4 En esta parte se excluyen disposiciones para diseñode interceptores y emisarios subfluviales ysubmarinos, las mismas que se encuentran en lanovena parte de estas normas.

3. DEFINICIONES

3.1 Adsorción. La transferencia de una masa gaseosa,líquida o de material disuelto en la superficie de

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2

un sólido. No debe confundirse con absorción.

3.2 Absorción. (1) La toma de una sustancia en elcuerpo de otra. (2) La concentración selectiva desólidos disueltos en el interior de un materialsólido, por difusión.

3.3 Acidez. La capacidad de una solución acuosa parareaccionar con iones hidroxilo. Se midecuantitativamente por titulación con una soluciónalcalina normalizada y se expresa usualmente entérminos de mg/l como carbonato de calcio.

3.4 Acuífero. Formación geológica de material poroso.Generalmente se refiere a una formación capaz deproducir una apreciable cantidad de agua.

3.5 Aeración. Proceso de transferencia de masa,generalmente referido a la transferencia de oxígenodel aire al agua por medios naturales (flujonatural, cascadas, etc.) o artificiales (agitaciónmecánica o difusión de aire comprimido).

3.6 Aeración mecánica. (1) La mezcla del contenidolíquido de un tanque de aeración, laguna aireada odigestor aeróbico, para producir un contacto de lasuperficie del agua con la atmósfera. (2) Laintroducción de oxígeno del aire en un líquido poracción de un agitador mecánico.

3.7 Aeración prolongada. Una modificación del procesode lodos activados que provee la digestión aeróbicadel lodo en el tanque de aeración, trabajando a unaalta edad de lodos (20 d a 30 d). Una de las va-riantes más conocidas de este proceso es la zanjade oxidación.

3.8 Adensador. Ver espesador.

3.9 Afluente. Agua, agua residual u otro líquido queingrese a un reservorio, planta de tratamiento oproceso de tratamiento.

3.10 Aguas residuales. El agua luego de ser usada poruna comunidad o industria, que contiene materialdisuelto y en suspensión.

3.11 Aguas residuales domésticas. Agua residual deorigen doméstico, comercial e institucional quecontiene desechos humanos.

3.12 Anaeróbico. Condición en la cual hay ausencia deaire u oxígeno libre.

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3.13 Análisis. El examen del agua, agua residual olodos, efectuado por un laboratorio.

3.14 Aplicación en el terreno. El reciclaje de aguaresidual o lodos parcialmente tratados en elterreno, bajo condiciones controladas. Ver re uso.

3.15 Bacteria. Grupo de organismos microscópicosunicelulares, rígidos y carentes de clorofila, quedesempeñan una serie de procesos de tratamientoincluyendo: oxidación biológica, digestión,nitrificación y desnitrificación.

3.16 Bases de diseño. Conjunto de datos para lascondiciones finales e intermedias de diseño, quesirven para el dimensionamiento de los procesos detratamiento. Los datos generalmente incluyen:poblaciones, caudales, concentraciones y aportesper capita de las aguas residuales. Los parámetrosque normalmente se describen en las bases de diseñoson: DBO, sólidos en suspensión, coliformes fecalesy nutrientes.

3.17 Biodegradación. La degradación de la materiaorgánica por acción de microorganismos, en elsuelo, cuerpos receptores o procesos de tratamientode aguas residuales.

3.18 Biopelícula. Película biológica adherida a unmedio sólido que lleva a cabo la degradación de lamateria orgánica.

3.19 By-pass. (1) Conjunto de tuberías, canales,válvulas y compuertas que permiten el paso de unlíquido alrededor de un proceso o planta detratamiento. (2) Conducto usado para desviar elagua residual de un proceso o planta de tratamientoen condiciones de emergencia o de mantenimientocorrectivo.

3.20 Cámara. Compartimiento con paredes que se usa paraun propósito específico.

3.21 Cámara de contacto. Tanque alargado en el cual sepermite al agua residual tratada entrar en contactocon el agente desinfectante.

3.22 Carbón activado. Gránulos que se obtienen delcalentamiento de un material carbonáceo en ausenciadel aire y que poseen una alta capacidad deremoción selectiva de compuestos solubles, poradsorción.

3.23 Carga de diseño. Combinación entre caudal y

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concentración de un parámetro específico, que seusa para dimensionar un proceso de tratamiento,bajo condiciones aceptables de operación.

3.24 Carga superficial. Caudal o masa de un parámetropor unidad de área, que se usa para dimensionar unproceso de tratamiento (v. gr. m3/(m2.d), kg DBO/(h-a.d).

3.25 Caudal de pico. Caudal máximo en un intervalo detiempo dado.

3.26 Caudal máximo horario. Caudal a la hora de máximadescarga.

3.27 Caudal medio. Caudal medio anual.

3.28 Certificación. Programa de la entidad de controlpara documentar la experiencia y entrenamiento delpersonal de operación y mantenimiento de una plantade tratamiento.

3.29 Clarificador. Tanque de sedimentación rectangularo circular usado para remover sólidos sedimentablesdel agua residual.

3.30 Cloración. Aplicación de cloro o compuestos decloro al agua residual, para desinfección y enalgunos casos para oxidación química o control deolores.

3.31 Coagulación. Aglomeración de partículas coloidales (<0,001 mm) y dispersas (0,001 mm a 0,01mm) en coágulos visibles, con la adición de uncoagulante.

3.32 Coagulante. Electrolito simple, usualmente salinorgánica que contiene un catión multivalente dehierro, aluminio o calcio (v. gr. FeCl3, FeCl2,Al2(SO4)3, CaO).

3.33 Coliformes. Bacterias gram negativas de formaalargada capaces de fermentar lactosa conproducción de gas a la temperatura de 35 °C o 37 °C(coliformes totales). Aquellas que tienen lasmismas propiedades a la temperatura de 44 °C o 44,5°C se denominan coliformes fecales.

3.34 Compensación. Proceso usado para evitar lasdescargas violentas, aplicable a descargas deorigen industrial en el cual se almacena el desechopara aplanar el histograma diario de descarga y

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para nivelar la calidad del desecho.

3.35 Criba gruesa. Artefacto generalmente de barrasparalelas de separación uniforme (4 cm a 10 cm),utilizado para remover sólidos flotantes de grantamaño, generalmente aguas arriba de bombas de grancapacidad.

3.36 Criba media. Artefacto de barras paralelas deseparación uniforme (2 cm a 4 cm), utilizado pararemover sólidos flotantes y en suspensión. Son lasmás empleadas en tratamiento preliminar.

3.37 Criterios de diseño. (1) Normas o guías deingeniería que especifican objetivos, resultados olímites que deben cumplirse en el diseño de unproceso, estructura o componente de un sistema. (2)Guías que especifican detalles de construcción ymateriales.

3.38 Cuneta de coronación. Canal abierto, generalmenterecubierto que se localiza sobre una planta detratamiento con el fin de recolectar y desviar lasaguas lluvias.

3.39 Demanda bioquímica de oxígeno (DBO). Cantidad deoxígeno usado en la estabilización de la materiaorgánica bajo condiciones de tiempo y temperaturaespecificados (generalmente 5 días y 20 °C).

3.40 Demanda de oxígeno. Término similar a demandabioquímica de oxígeno.

3.41 Demanda química de oxígeno (DQO). Medida de lacantidad de oxígeno requerido para oxidaciónquímica de la materia orgánica (carbonácea) delagua residual, usando como oxidantes salesinorgánicas de permanganato o di cromato en unaprueba que dura dos horas.

3.42 Densidad de energía. Medida de la potenciainstalada de un aerador o mezclador por unidad devolumen, en un tanque de aeración, laguna aireada odigestor aeróbico.

3.43 Depuración de aguas residuales. Término usado parasignificar la purificación o remoción desubstancias objetables de las aguas residuales,como por ejemplo DBO, DQO, bacterias, materialestóxicos, etc. Se aplica exclusivamente a procesosde tratamiento de líquidos. El término tratamientode aguas residuales es preferible para aplicación a

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líquidos y lodos.

3.44 Derrame accidental. Descarga directa o indirectano planificada de un volumen violento y carga desubstancias, en tal magnitud que causen notoriosefectos adversos en la calidad del cuerpo receptor.Estas descargas son el resultado de accidentes,actos de la naturaleza u operación inapropiada.

3.45 Desarenadores. Cámara diseñada para reducir lavelocidad del agua residual y permitir laseparación de sólidos minerales (arena), porsedimentación.

3.46 Descarga controlada. (1) Regulación de la descargadel agua residual cruda para eliminar lasvariaciones violentas de caudal y calidad. (2)Término empleado a descargas de desechos indus-triales después de compensación. (3) término usadoen lagunas de almacenamiento y descarga controlada,normalmente con propósitos de reuso agrícola.

3.47 Desechos ácidos. Contienen una apreciable cantidadde acidez y se caracterizan por un pH bajo.

3.48 Desechos peligrosos. Desechos con un potencialdañino para el ambiente, debido a su toxicidad,alta capacidad de combustión, corrosividad, reac-tividad química u otra razón.

3.49 Desechos industriales. Desechos líquidosoriginados de la manufactura de un productoespecífico. Usualmente son más concentrados ytienen mayores variaciones de caudal que losdesechos domésticos.

3.50 Deshidratación de lodos. Procesos de remoción delagua de lodos.

3.51 Desinfección. La destrucción de bacterias y virusde origen fecal en las aguas residuales, con el usode un agente desinfectante.

3.52 Difusor. (1) Placa porosa, tubo u otro artefacto,a través del cual se descarga aire comprimido enburbujas bajo la superficie de un líquido. (2)Facilidad final de descarga en un emisario subma-rino.

3.53 Digestión. Descomposición biológica de la materiaorgánica de un lodo, produciendo unamineralización, licuefacción y gasificaciónparcial.

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3.54 Digestión aeróbica. Descomposición biológica de lamateria orgánica de un lodo, en presencia de oxí-geno.

3.55 Digestión anaeróbica. Descomposición biológica dela materia orgánica de un lodo, en ausencia deoxígeno.

3.56 Disposición final. Disposición del efluente de unaplanta de tratamiento o de los lodos tratados.

3.57 Distribuidor rotativo. Distribuidor móvil que giraalrededor de un eje central y está conformado porbrazos horizontales y orificios que descargan elagua residual sobre un filtro biológico. La inerciade descarga de los orificios produce el movimientorotativo.

3.58 Dren de diques. Conducto con perforacioneslocalizado dentro de un dique, que cumple con elpropósito de remover la humedad para interrumpir lalínea de flujo.

3.59 Edad del lodo. Parámetro de diseño y operación enel proceso de lodos activados que resulta de larelación de la masa de sólidos volátiles en eltanque de aeración entre la masa de sólidosvolátiles removidos del sistema por día. Ladimensión del parámetro es tiempo y se expresa endías.

3.60 Eficiencia de tratamiento. Relación entre la masao concentración removida y la masa o concentraciónen el afluente, para un proceso o planta detratamiento y un parámetro específico. Puedeexpresarse en términos decimales y normalmente seexpresa en porcentaje.

3.61 Efluente. Líquido que sale de un proceso detratamiento.

3.62 Efluente final. Líquido que sale de una planta detratamiento de aguas residuales.

3.63 Emisario. Canal o tubería que recibe las aguasresiduales de un sistema de alcantarillado hastauna planta de tratamiento o de una planta detratamiento hasta el punto de disposición final.

3.64 Emisario submarino. Tubería y otros elementos quepermiten la disposición de aguas residuales pretratadas en el océano, para alcanzar una adecuadareducción bacteriana.

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3.65 Espesador. Proceso de tratamiento de lodos quetiene la finalidad de remover parte del líquido dellodo para reducir su volumen. El lodo resultante seencuentra aún en estado líquido.

3.66 Examen bacteriano. Análisis para determinar lapresencia y cuantificar el número de bacterias enaguas residuales.

3.67 Factor de carga. Parámetro operacional y de diseñodel proceso de lodos activados que resulta dedividir la masa de substrato (kg DBO/d) quealimenta a un tanque de aeración, entre la masa demicroorganismos en el sistema, representada por lamasa de sólidos volátiles.

3.68 Filtro biológico. Término sinónimo de filtropercolador o de lecho bacteriano de contacto.

3.69 Filtro percolador. Proceso de tratamientosecundario formado por un medio filtrante de piedragruesa o de material sintético, sobre el cual sedistribuye el agua residual que percola haciaabajo. La película de microorganismos que crece enel medio de contacto metaboliza la materia orgánicadel desecho y se desprende, siendo removida en elproceso de sedimentación secundaria.

3.70 Fuente no puntual. Fuente de polución ocontaminación no localizada (v. gr. escorrentíapluvial urbana, escorrentía agrícola, etc.)

3.71 Fuente puntual. Cualquier fuente definida de lacual se descargan o pueden descargarsecontaminantes (v. gr. tuberías, emisarios, canales,corrales de engorde, embarcaciones, etc.)

3.72 Grado de tratamiento. (1) Medida de la eficienciade remoción de una planta de tratamiento de aguasresiduales en relación con parámetros como: DBO,bacterias u otro parámetro especificado. (2) Efi-ciencia de remoción requerida a una planta detratamiento de aguas residuales para cumplir conlos requisitos de calidad del cuerpo receptor.

3.73 Igualación. Compensación.

3.74 Impacto ambiental. Cambio o consecuencia alambiente que resulta de una acción específica oproyecto. Ver definición de estudio de impactoambiental en la novena parte de estas normas.

3.75 Impermeable. Que no permite el paso del agua.

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3.76 Interceptor. Canal o tubería que recibe el caudalen tiempo seco de una serie de descargastransversales y las conduce a una planta detratamiento. En el caso de un sistema de alcan-tarillado combinado recibe también un caudalpredeterminado de aguas lluvias.

3.77 Irrigación superficial. La aplicación de aguasresiduales en el terreno por gravedad mediante lacual el agua residual fluye desde uno o variospuntos hasta el final de un lote.

3.78 IVL. Índice de volumen de lodos.

3.79 Laguna aireada. Estanque natural o artificial detratamiento de aguas residuales en el cual se supleel abastecimiento de oxígeno por aeración mecánicao difusión de aire comprimido. Es una sim-plificación del proceso de lodos activados y segúnsus características se distinguen cuatro tipos delagunas aireadas: (1) Laguna aireada de mezclacompleta, (2) Laguna aireada facultativa, (3)Laguna facultativa con agitación mecánica y (4)Laguna de oxidación aireada.

3.80 Laguna aeróbica. Término a veces utilizado parasignificar laguna de alta producción de biomasa.

3.81 Laguna anaeróbica. Laguna con alta carga orgánicaen la cual se efectúa el tratamiento en la ausenciade oxígeno. Este tipo de laguna requieretratamiento posterior.

3.82 Laguna de alta producción de biomasa. Estanquenormalmente de forma alargada, con un corto períodode retención, profundidad reducida y confacilidades de mezcla, que tiene la finalidad demaximizar las condiciones de producción de algas.Otros términos utilizados pero que están tendiendoal desuso son: laguna aeróbica, laguna fotosinté-tica y laguna de alta tasa.

3.83 Laguna de estabilización. Término genérico paratodos los tipos de lagunas que describe a unestanque en el cual se descarga aguas residuales yen donde se produce la estabilización de materiaorgánica y la mortalidad bacteriana.

3.84 Laguna de descarga controlada. Estanque secundarioo posterior, normalmente utilizado para el re usoagrícola de aguas residuales en el cual se embalsael desecho tratado para ser utilizado en formadiscontinua, en períodos de mayor demanda. En estaslagunas se produce una mortalidad adicional de

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bacterias, que depende de los períodos de llenado,almacenaje y vaciado.

3.85 Laguna de lodos. Estanque utilizado paraalmacenamiento, digestión o remoción del líquidodel lodo.

3.86 Laguna de maduración. Laguna de estabilizacióndiseñada para tratar efluente secundario o aguaresidual previamente tratada por un sistema delagunas (anaeróbica - facultativa, aireada -facultativa o primaria secundaria). Originalmenteconcebida para reducir la población bacteriana. Enla práctica moderna se reconoce que en todo tipo delagunas se produce una reducción de organismospatógenos y está tendiendo a reemplazarse con elconcepto de diseño de lagunas para reducción deorganismos patógenos. Los términos lagunas depulimento o lagunas de acabado tienen el mismosignificado.

3.87 Laguna facultativa. Laguna de coloración verdosa,cuyo contenido de oxígeno varía de acuerdo con laprofundidad y hora del día. En el estrato superiorde una laguna facultativa primaria existe un comen-salismo entre algas y bacterias en la presencia deoxígeno y en los estratos inferiores se produce unabiodegradación anaeróbica de los sólidossedimentados.

3.88 Lechos bacterianos de contacto. Término sinónimode filtros biológicos o filtros percoladores.

3.89 Lechos de secado. Tanques de profundidad reducidacon arena y grava sobre drenes, sobre los cuales sedescarga lodo digerido para secado. El proceso desecado ocurre principalmente por evaporación.

3.90 Licor mezclado. Mezcla de lodo activado y desecholíquido, que se encuentran bajo aeración en elproceso de lodos activados.

3.91 Lodo activado. Lodo re circulado del fondo delsedimentador secundario al tanque de aeración en el proceso de lodos activados, que consisteprincipalmente de biomasa y con alguna cantidad desólidos inorgánicos.

3.92 Lodo activado de exceso. Parte del lodo activadoque se retira del proceso para tratamiento y dispo-sición posterior (v. gr. espesamiento, digestión osecado).

3.93 Lodos activados. Término referido al proceso de

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lodos activados.

3.94 Lodo crudo. Lodo retirado de tanques desedimentación primaria o secundaria, que requieretratamiento posterior (espesamiento y/o digestión).

3.95 Lodo digerido. Efluente del proceso de digestiónaeróbica o anaeróbica que normalmente entra aprocesos de deshidratación o secado de lodos.

3.96 Manejo de aguas residuales. Conjunto de obras derecolección, tratamiento y disposición y accionesde operación, monitoreo, control y vigilancia enrelación con aguas residuales.

3.97 Medio filtrante. Material a través del cual pasael agua residual con el propósito de purificación,tratamiento o acondicionamiento.

3.98 Metales pesados. Metales que pueden serprecipitados por el hidrógeno sulfurado en soluciónácida, por ejemplo: plomo, plata, mercurio, etc.

3.99 Mortalidad de bacterias. Medida del decaimiento dela población bacteriana normalmente expresada porun coeficiente cinético de primer orden en unidadesde d-1.

3.100 Muestra compuesta. Combinación de alícuotasde muestras individuales (normalmente en 24 h) cuyovolumen parcial se determina en proporción alcaudal del agua residual al momento de cadamuestreo.

3.101 Muestra puntual. Muestra tomada al azar enun cuerpo receptor y en una hora determinada, parael examen de un parámetro que normalmente no puedepreservarse (v. gr. coliformes, pH, CO2, etc.)

3.102 Muestreador automático. Equipo que tomamuestras individuales, a intervalos predeter-minados, generalmente cada hora.

3.103 Muestreo. Colección de muestras de volumenpredeterminado y con la técnica de preservacióncorrespondiente para el parámetro que se va aanalizar en el laboratorio.

3.104 Nematodos intestinales. Parásitos helmintos(Ascaris lumbricoides, Trichuris trichiura, Necaturamericanus y Ancylostoma duodenale) que no re-quieren huésped intermediario, sus huevos requierende un período latente de desarrollo antes de causarinfección y su mínima dosis infectiva es un orga-

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nismo. Son considerados como los organismos demayor preocupación en cualquier esquema de reusoagrícola.

3.105 Nutriente. Cualquier sustancia que al serasimilada por organismos, promueve crecimiento. Enaguas residuales se refiere normalmente alnitrógeno y fósforo, pero también pueden ser otroselementos esenciales en cantidades trazas.

3.106 Obras de llegada. Obras en la planta detratamiento inmediatamente después del emisario yantes de los procesos de tratamiento, por ejemplo:cámara de llegada, dispositivos de by-pass, etc.

3.107 Oxígeno disuelto. Concentración de oxígenodisuelto medida en un líquido, por debajo de lasaturación, normalmente expresada en mg/l.

3.108 Parásito. Organismos protozoarios yhelmintos que habitando en el intestino puedencausar enfermedades. Los helmintos pueden ser deforma plana y redonda (nematodos). Estos últimosson los de mayor significación en aguas residuales.

3.109 Período de retención nominal. En un procesode tratamiento, la relación entre el volumen y elcaudal. No debe confundirse con el período deretención real.

3.110 pH. Logaritmo con signo negativo de laconcentración de iones hidrógeno, expresado enmoles por litro.

3.111 Planta de tratamiento. Conjunto de obras,facilidades y procesos en una planta de tratamientode aguas residuales.

3.112 Planta piloto. En aguas residuales, plantade tratamiento a escala de laboratorio o técnica,que sirve para el estudio de la tratabilidadbiológica de un desecho líquido o sea para ladeterminación de las constantes cinéticas y paráme-tros de diseño del proceso.

3.113 Población equivalente. La población estimadaal relacionar la carga o volumen de un parámetro(DBO, sólidos en suspensión, caudal) al correspon-diente aporte per cápita (kg DBO/(Hab.d),l/(Hab.d)).

3.114 Porcentaje de reducción

Ver eficiencia de tratamiento.

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3.115 Pre tratamiento. Procesos de tratamientolocalizados antes del tratamiento primario, y quepuede incluir: igualación, cribado, desarenado,trituración, pre aeración, ajuste del pH y remociónde grasas.

3.116 Proceso biológico. Proceso en el cual lamateria orgánica del desecho es asimilada porbacterias y otros microorganismos, para estabilizarel desecho e incrementar la población demicroorganismos (lodos activados, filtrospercoladores, digestión. etc.)

3.117 Proceso de lodos activados. Proceso detratamiento de aguas residuales en el cual sesomete a aeración una mezcla (licor mezclado) delodo activado y el agua residual. El licor mezcladoes sometido a sedimentación para recirculación y/odisposición del lodo activado.

3.118 Reactor de flujo ascendente. Procesocontinuo de tratamiento anaeróbico de aguasresiduales en el cual el desecho circula de abajohacia arriba a través de un manto de lodos o fil-tro, para estabilización parcial de la materiaorgánica. El desecho es retirado del proceso en laparte superior y normalmente se obtiene gas comosubproducto del proceso.

3.119 Requisitos de oxígeno. Cantidad de oxígenorequerida en la estabilización aeróbica de lamateria orgánica, para reproducción o síntesiscelular y metabolismo endógeno.

3.120 Re uso de aguas residuales. Utilización deaguas residuales debidamente tratadas para unpropósito específico (re uso agrícola, industrial,etc.)

3.121 Ruteo de flujo. Proceso de cálculo en elcual se determina el histograma de salida de unproceso de tratamiento, a partir del histograma deentrada y considerando la capacidad de embalse delmismo.

3.122 Sedimentación final. Ver sedimentaciónsecundaria.

3.123 Sedimentación primaria. Remoción de unasignificante proporción de la materia orgánica ensuspensión, pero poco o nada de la materia orgánicaen estado coloidal o disuelto. Este procesorequiere tratamiento posterior del lodo separado,

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normalmente por digestión anaeróbica.

3.124 Sedimentación secundaria. Proceso deseparación de la biomasa en suspensión producida entratamiento biológico.

3.125 Sistema combinado. Sistema de alcantarilladoque recibe aguas lluvias y aguas residuales deorigen doméstico y/o industrial.

3.126 Sistema individual de tratamiento. Sistemade tratamiento para una vivienda o número reducidode viviendas.

3.127 Sólidos activos. Parte de los sólidos ensuspensión volátiles que representan a losmicroorganismos.

3.128 SSVTA. Sólidos en suspensión volátiles en eltanque de aeración.

3.129 Tanque de concentración. Tanque utilizadopara concentrar o remover el agua de un lodosecundario.

3.130 Tanque de compensación. Tanque utilizadopara almacenar y homogenizar el desecho, eliminandolas descargas violentas.

3.131 Tanque séptico. Sistema individual dedisposición de aguas residuales para una vivienda oconjunto de viviendas, que combina la sedimentacióny digestión. El efluente es dispuesto porpercolación en el terreno y los sólidos sedimen-tados y acumulados son removidos periódicamente ydescargados normalmente en una facilidad detratamiento. Este sistema no debe considerarse conun proceso de tratamiento.

3.132 Tasa de filtración. Velocidad de aplicacióndel agua residual a un filtro biológico o de unamasa de sólidos al proceso de filtración al vacío.

3.133 Tóxicos. Elementos o compuestos químicos queal entrar en contacto con un organismo biológico,causan una respuesta adversa.

3.134 Tratamiento avanzado. Proceso de tratamientofísico-químico o biológico usado para alcanzar ungrado de tratamiento superior al de tratamientosecundario. Puede implicar la remoción de variosparámetros como:

- Remoción de sólidos en suspensión (micro

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cribado, clarificación química, filtración,etc.)

- Remoción de complejos orgánicos disueltos(adsorción, oxidación química, etc.)

- Remoción de compuestos inorgánicos disueltos(destilación, electro diálisis, intercambioiónico, ósmosis inversa, precipitaciónquímica, etc.)

- Remoción de nutrientes (nitrificacióndesnitrificación, des gasificación delamoníaco, precipitación química, asimilaciónbiológica, etc.)

3.135 Tratamiento anaeróbico. Estabilización de undesecho orgánico por acción de microorganismos enausencia de oxígeno.

3.136 Tratamiento biológico. Procesos detratamiento en los cuales se intensifica la acciónde los microorganismos para estabilizar la materiaorgánica presente.

3.137 Tratamiento convencional. Procesos detratamiento bien conocidos y utilizados en lapráctica. Generalmente se refiere a procesos detratamiento primario o secundario. Se excluyen losprocesos de tratamiento terciario o avanzado.

3.138 Tratamiento conjunto. Tratamiento de aguasresiduales domésticas e industriales en la mismaplanta.

3.139 Tratamiento de lodos. Procesos deestabilización, acondicionamiento y deshidrataciónde lodos.

3.140 Tratamiento en el terreno. Irrigación conaguas residuales parcialmente tratadas (remociónprevia de nematodos intestinales), con el fin dealcanzar una purificación adicional en el suelo ycultivos, los cuales utilizan los nutrientes delagua residual.

3.141 Tratamiento preliminar. (1)Acondicionamiento de un desecho antes de serdescargado en el sistema de alcantarillado. (2)Procesos de tratamiento localizados antes deltratamiento primario (desmenuzado, cribas,desarenadores, etc.)

3.142 Tratamiento primario. (1) Las primeras

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facilidades de tratamiento del agua residual en unaplanta, usualmente sedimentación pero no oxidaciónbiológica. (2) La remoción de una considerablecantidad de materia en suspensión pero poco o nadade la materia en estado coloidal y disuelta. (3)Procesos de tratamiento que incluyen clarificacióncon o sin adición de químicos, se incluye tambiénlos procesos de tratamiento de los lodos primarios.

3.143 Tratamiento químico. Tratamiento de aguasresiduales en el cual se aplican compuestosquímicos para obtener un resultado deseado, como:precipitación , coagulación, floculación,acondicionamiento de lodos, desinfección, etc.

3.144 Tratamiento secundario. (1) Nivel detratamiento por encima de tratamiento primario endonde se alcanzan eficiencias de remoción de DBO ysólidos del orden del 85%. (2) Tratamientobiológico, generalmente lodos activados o filtrosbiológicos, con facilidades para manejo de lodos.Se aplica también a lagunas de estabilización conun alto grado de remoción.

3.145 Tratamiento terciario. Término que implicatratamiento adicional al secundario y que estásiendo reemplazado por tratamiento avanzado deaguas residuales.


4.1 Objeto del tratamiento

4.1.1 El objetivo del tratamiento es la remoción decaracterísticas indeseables de las aguas residualesa un nivel igual o menor que el determinado en elgrado de tratamiento, para cumplir con los requisi-tos de calidad del cuerpo receptor.

4.1.2 En relación con el tratamiento de lodos, elobjetivo es el mejorar la calidad de los lodosantes de su disposición final.

4.1.3 En relación con el re uso de aguasresiduales, los requisitos de calidad están dadospor el tipo de reutilización a efectuarse.

4.2 Orientación básica

4.2.1 Es requisito fundamental antes de proceder aldiseño preliminar o definitivo de una planta detratamiento de aguas residuales, haber realizado el

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estudio del cuerpo receptor y determinado el gradode tratamiento, según disposiciones que se detallanen el capítulo correspondiente de las normas.

4.2.2 En el caso de requerirse una planta detratamiento de aguas residuales previo al re usoagrícola, no es necesario el estudio del cuerporeceptor y el grado de tratamiento se determinaráde conformidad con la calidad requerida en elefluente, para el tipo de re uso.

4.2.3 Una vez determinado el grado de tratamiento,se distinguen tres tipos de servicios deconsultoría, con las siguientes características:

4.2.3.1 Diseño preliminar o estudio de factibilidad, elmismo que tiene los siguientes componentes:

- Caracterización de aguas residualesdomésticas.- Caracterización de desechos industriales.- Determinación de los caudales actuales yfuturos.- Aportes per capita actuales y futuros.- Selección de los procesos de tratamiento.- Pre dimensionamiento de alternativas de

tratamiento.- Factibilidad técnico-económica de las

alternativas y selección de la alternativamás favorable.

4.2.3.2 Estudios de ingeniería básica, los mismos quecomprenden:

- Estudios adicionales de caracterización quesean requeridos.

- Estudios geológicos, geotécnicos ytopográficos, y,

- Estudios de tratabilidad de las aguasresiduales, con el uso de plantas a escala delaboratorio o piloto, cuando el caso loamerite.

4.2.3.3 Diseños definitivos de la planta que comprenden:

- Dimensionamiento de los procesos detratamiento de la planta.

- Diseños hidráulico-sanitario.- Diseños estructurales, mecánicos, eléctricos

y arquitectónicos.- Planos y memoria técnica del proyecto.- Presupuesto referencial y fórmula de reajuste

de precios.- Especificaciones técnicas para la

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construcción.

4.2.4 Según el tamaño e importancia de lainstalación a diseñarse, se podrán combinar lostres últimos tipos de servicios antes mencionadosteniendo en cuenta las disposiciones que se indicana continuación.

4.2.5 En casos de sistemas de alcantarillado dediámetro reducido con descargas de fosas sépticas,se debe tener en cuenta que las aguas residualeshan deteriorado en calidad. El proyectista deberájustificar debidamente los niveles de coliformesfecales, DBO y sólidos en el agua residual antesdel tratamiento. En este caso se requerirá comomínimo tratamiento por lagunas de estabilización,pudiendo contemplarse otros tratamientossecundarios. Para el efecto se deben tener encuenta las recomendaciones del numeral 4.3.10 sobrela carga adicional de lodos de las fosas sépticasen el proceso de tratamiento.

4.3 Normas para diseños preliminares

4.3.1 Los estudios preliminares (o de factibilidadtécnico económica) deberán realizarse en formaobligatoria para todas las ciudades con sistema dealcantarillado y una población igual o mayor a 30000 habitantes y otras de menor tamaño que laSAPYSB considere de importancia por aspectos como:su posibilidad de crecimiento, el uso inmediato deaguas del cuerpo receptor, la presencia de descar-gas industriales, etc. Los estudios preliminarestocarán por lo menos los aspectos indicados en elnumeral 4.2.3.1.

4.3.2 Para la caracterización de aguas residualesdomésticas se procederá, para cada descargaimportante, a realizar por lo menos cinco campañasde medición y muestreo horario de 24 h de duración,con determinación de caudal y temperatura en elcampo. Las campañas deben efectuarse en díasdiferentes. En las muestras preservadas ycompuestas se procederá a la determinación de porlo menos los siguientes parámetros:

- DBO 5 días y 20 °C- Demanda química de oxígeno- Coliformes totales y fecales- Parásitos (principalmente nematodosintestinales)- Sólidos totales y en suspensión incluyendo el

componente volátil- Nitrógeno amoniacal y orgánico

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4.3.3 Para los desechos industriales se procederá aefectuar una encuesta sobre las industriasexistentes y luego a seleccionar los tipos deindustrias más relevantes. Se recolectará informa-ción del catastro de industrias y se efectuará unadescripción de los procesos de producción, con losrespectivos flujogramas. Se efectuarán campañas demuestreo en las descargas de los procesos hastacompletar el ciclo industrial total. En losprocesos con descargas continuas, se efectuaránmediciones de caudal, temperatura y pH y se tomaránmuestras compuestas. En los procesos con descargascíclicas se tomarán muestras puntuales represen-tativas. Se procederá a efectuar los análisisindicados en el numeral anterior y otros que seconsideren relevantes en cada tipo de industria. Lacaracterización final de los desechos industrialesse efectuará sumando las masas de aporte decontaminantes en cada uno de los procesos indus-triales. Los resultados se reportarán en términosde concentraciones, volumen y masa de loscontaminantes por masa o unidad de producto de cadauna de las industrias consideradas.

4.3.4 Se efectuará un análisis estadístico de losdatos generados y en caso de resultar norepresentativos, se procederá a ampliar lascampañas de caracterización.

4.3.5 Para la determinación del caudal de lasdescargas se efectuarán por lo menos diez campañasde medición horaria durante las 24 h del día y endías que se consideren representativos. Con esosdatos se procederá a determinar los caudales medioy máximo horario representativos de cada descarga yel factor de mayoración correspondiente. Loscaudales se relacionarán con la población de aportede cada descarga para determinar loscorrespondientes aportes de agua residual percapita. En caso de existir descargas industrialesdentro del sistema de alcantarillado, se calcularánlos caudales domésticos e industriales porseparado. De ser posible se efectuarán medicionespara determinar la cantidad de agua de infiltraciónal sistema de alcantarillado.

4.3.6 En el caso de sistemas nuevos se determinaráel caudal medio de diseño a base de la dotación deagua potable multiplicada por la población y unfactor entre 0,75 y 0,8 más los caudales de infil-tración, de aguas ilícitas y de aportacionesinstitucionales e industriales.

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4.3.7 Para comunidades sin sistema dealcantarillado, la determinación de lascaracterísticas debe efectuarse primero calculandolas masas de los parámetros más importantes, apartir de los aportes per capita según se indica enla tabla X.1.

TABLA X.1 Aportes per capita para aguasresiduales domésticas

PARAMETRO INTERVALO VALORSUGERIDO

DBO 5 días, 20 °C, g/(Hab.d) (1)

Sólidos en suspensión, g/(Hab.d)

NH3-N como N, g/(Hab.d)

N Kjeldahl total como N, g/(Hab.d)

Coliformes totales, NMP/(Hab.d) (2)

Salmonella Sp., #/(Hab.d) (3)

Nematodos intestinales, #/(Hab.d) (4)

36 – 78

60 – 115

7.4 – 11

9.3 – 13.7

2 x 108 – 2 x 1011

50

90

8.4

12.0

2 x 1011

108

4 x 1011

(1) Intervalo para datos con aguas grises yexcretas. (2) Asumiendo una contribución de materia fecal

de 200 g/(hab.d) y un intervalo deconcentraciones entre 1x106 y 1x109 coliformesfecales por gramo de heces (peso húmedo).

(3) Para una persona infectada y asumiendo unaprevalencia de infección del 7%, unaconcentración de Salmonella de 1x106 por gramode heces y un aporte diario de material fecalde 150 g por persona.

(4) Para una persona infectada y asumiendo unaprevalencia de infección del 60% para AscarisSp. y Trichuris Sp., un contenido de 1x104 y20 organismos por gramo de heces, para losdos organismos indicados. Incluye además unaprevalencia asumida del 40% paraAnquilostoma, un contenido de 800 organismospor gramo de heces fecales. En las cifrasanteriores se ha considerado un aporte diariode materia fecal de 150 g por persona.

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- Los valores indicados en la tablaanterior (exceptuando los organismos)corresponden a contribuciones per capitamedidos en comunidades cuyas aguasresiduales tienen tanto el componente delas excretas (materia fecal y orina),como los aportes del agua gris (aguaresidual doméstica que no contieneexcretas). Se debe advertir al lectorque la bibliografía técnica ha reportadovalores de contribuciones per capitapara países en desarrollo, mucho menoresque los indicados. Esto se debe a quelas mediciones han sido efectuadas encomunidades que no descargan las aguasgrises conjuntamente con las excretas.Por esto es conveniente que cuando serealicen las mediciones y muestreos paracaracterización, se determine también laforma de disposición de las aguas grisesen la comunidad. Cuando suceda que lacomunidad disponga las aguas grises enforma separada que las excretas, esconveniente para propósitos de diseñoasumir que el estándar de vida de lacomunidad mejorará durante el transcursodel período del proyecto y que algunos otodos los componentes de las aguasgrises se incorporarán al sistema dealcantarillado.

- De un análisis de datos de labibliografía se concluye que lasdiferencias de valores de aportesper capita para paísesindustrializados y en desarrollo, sedebe a la ausencia de loscomponentes de las aguas grises. Enrealidad para el parámetro de DBO yconsiderando las diferencias deaporte de material fecal y DBO, elaporte per capita de DBOcorrespondiente a la parte de lasexcretas (materia fecal y orina)aparece ligeramente más alto parauna comunidad ubicada en un país endesarrollo que para una comunidadindustrializada.

- El cuadro que se presenta acontinuación contiene un conjunto devalores para todos los componentes deaguas residuales domésticas, de donde

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se puede determinar que en términos deDBO, las excretas y las aguas grisescontribuyen con masas similares. Sinembargo en relación con el contenidode coliformes fecales, las aguasgrises presentan valores entre cuatroy cinco órdenes de magnitud más bajasque las excretas, de modo que puedendespreciarse para propósitosprácticos.

TABLA X.2 Aportes percapita de los diferentescomponentes del agua residualdoméstica

DBO DQO NH3-NCOMPONENTE

g/(Hab.d)

% g/(Hab.d)

% g/(Hab.d)

%

Aguas grises

Lavadero de cocina

Baño

Lavabo de baño

Lavado de ropa

Excretas

Contribución total

25.15

9.2

6.18

1.86

7.9

23.54

48.69

52

19

13

4

16

48

100

51.63

18.8

9.08

3.25

20.30

67.78

119.41

43

16

8

2

17

57

100

0.442

0.074

0.043

0.009

316

2.78

3.22

13.5

2.3

1.3

0.3

9.8

86.5

100

4.3.8 Se debe tener cuidado en interpretar yseleccionar las concentraciones de bacterias en elagua residual. En muchos casos las muestras sontomadas de sistemas de alcantarillado combinado yse presentan valores más altos que los esperadospor efecto de la multiplicación de bacterias endepósitos de lodo orgánico. Para el efecto se debentener en cuenta las siguientes consideraciones:

- El contenido de coliformes fecales en lamateria fecal varía entre 106 y 108 por gramode heces fecales (peso húmedo).

- El aporte de materia fecal varía entre 100 gy 400 g por persona, con un intervalo entre

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150 y 250 para áreas urbanas. El último valorcorresponde a un país en desarrollo, en dondepor efecto del tipo de dieta con una mayorcantidad de carbohidratos y fibra, se tienenmayores cantidades.

- La máxima concentración de coliformesfecales en aguas residuales puededeterminarse considerando un aportebajo de aguas residuales, del orden de100 l/(Hab.d), un alto aporte dematerial fecal de 400 g/(Hab.d) y laconcentración más alta de 109 decoliformes fecales por gramo dematerial fecal. Con estos datos secalcula una concentración máxima de 4x 108 coliformes fecales por 100 ml.

4.3.9 En las comunidades en donde se han realizadomuestreos, se relacionarán las masas de contaminan-tes de DBO, sólidos en suspensión y nutrientes conlas poblaciones contribuyentes, para determinar losaportes per capita de los parámetros indicados. Losaportes per capita doméstico e industrial secalcularán por separado.

4.3.10 En ciudades en donde existen sistemas dedisposición de excretas individuales como es elcaso de tanques sépticos, se evaluará el volumen ymasa de los diferentes parámetros del lodo detanques sépticos que pueda ser descargado a laplanta de tratamiento de aguas residuales. Estacarga adicional será contabilizada para el diseñode los procesos en la siguiente forma:

- Para sistemas de lagunas de estabilización yzanjas de oxidación, la descarga seráaceptada a la entrada de la planta.

- Para otros tipos de plantas con procesos detratamiento de lodos, la descarga seráaceptada a la entrada del proceso dedigestión o en los lechos de secado.

4.3.11 Con la información recolectada se procederá adeterminar las bases de diseño de la planta detratamiento de aguas residuales. Para el efecto seconsiderará un horizonte de diseño (período dediseño) entre 20 y 30 años, el mismo que serádebidamente justificado ante la SAPYSB. Las basesde diseño consisten en determinar para condicionesactuales, futuras (final del período de diseño) eintermedias (cada cinco años) los valores de lossiguientes parámetros:

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- Población total y servida por el sistema- Caudales medios de origen doméstico,

industrial y de infiltración al sistema dealcantarillado

- Caudales máximo y mínimo horarios- Aportes per capita de aguas residualesdomésticas- Aportes per capita de: DBO, nitrógeno y

sólidos en suspensión- Masas de descarga de contaminantes como: DBO,

nitrógeno y sólidos- Concentraciones de contaminantes como: DBO,

DQO, sólidos en suspensión y coliformes, enel agua residual

4.3.12 El caudal medio de diseño se determinará sumando elcaudal promedio de aguas servidas domésticas, másel caudal de efluentes industriales admitidos alsistema de alcantarillado y el caudal medio deinfiltración. El caudal de aguas pluviales ilícitasno será considerado para este caso, debido a sunaturaleza periódica.

4.3.13 Una vez determinado el grado de tratamiento, seprocederá a la selección de los procesos detratamiento para las aguas residuales y lodos. Sedará especial consideración a la remoción deparásitos intestinales de las aguas residuales, encaso de requerirse. Se seleccionarán procesos quepuedan ser construidos y mantenidos sin mayordificultad, reduciendo al mínimo la mecanización yautomatización de las unidades y evitando al máximola importación de partes y equipos.

4.3.14 Para la selección de los procesos de tratamiento delas aguas residuales se usará como guía los valoresde la tabla X.3, en la cual se presenta bajo lacolumna de helminto, la remoción de huevos denematodos intestinales de los diferentes procesos,en unidades de ciclos logarítmicos (base 10):

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TABLA X.3 Procesos de tratamiento y grados deremoción

REMOCIÓN, % REM., ciclos log10

PROCESO DETRATAMIENTO

DBO SólidosSuspendidos

Bacteria Helminto

Sedimentación primariaLodos activados (a)Filtros percoladores (a)Lagunas aireadas (b)Zanjas de oxidación (d)Lagunas de estabilización (e)

25 – 4055 – 9550 – 9580 – 9090 – 9870 – 85

40 – 7055 – 9550 – 92

(c)80 – 95

(c)

0 – 10 – 20 – 21 – 21 – 21 - 6

0 – 10 – 10 – 10 – 10 – 11 – 4

(a) Precedidos y seguidos de sedimentación(b) Incluye laguna secundaria

(c) Dependiente del tipo de lagunas(d) Seguidas de sedimentación(e) Dependiendo del número de lagunas y otros

factores como: temperatura, período deretención y formas.

4.3.15 Una vez seleccionados los procesos de tratamientopara las aguas residuales y lodos, se procederá alpre dimensionamiento de alternativas, utilizandoparámetros de diseño. En esta etapa se determinaráel número de unidades de los procesos a serconstruidas en las diferentes fases deimplementación y otras facilidades de la planta detratamiento, como: tuberías, canales deinterconexión, edificaciones para operación ycontrol, arreglos exteriores, etc. En igual formase determinarán rubros de operación ymantenimiento, como consumo de energía y personalnecesario, para las diferentes fases.

4.3.16 En el estudio de factibilidad técnico-económica seanalizarán las diferentes alternativas en relacióncon el tipo de tecnología, necesidad de personalespecializado para la operación, confiabilidad encondiciones de mantenimiento correctivo y situa-ciones de emergencia. Para el análisis económico seensamblarán los costos directos, indirectos y deoperación y mantenimiento de las alternativas, parasu análisis de acuerdo con un método de comparaciónapropiado. En caso de ser requerido, se determinaráen forma aproximada el orden de magnitud de lastarifas por concepto de tratamiento. Con lainformación antes indicada se procederá a laselección de la alternativa más favorable.

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4.4 Normas para estudios de ingeniería básica

4.4.1 El propósito de los estudios de ingenieríabásica es desarrollar información adicional paraque los diseños definitivos puedan concebirse conun mayor grado de seguridad. Entre los trabajos quese pueden realizar a este nivel se encuentran:

4.4.2 Estudios adicionales de caracterización delas aguas residuales o desechos industriales quepuedan requerirse, para desarrollar datos quetengan un mejor grado de confianza. En estosestudios se deben realizar evaluaciones adicionalesen industrias que en el proceso hayan introducidocambios y mejoras en la tecnología del procesoindustrial o la recuperación y reciclaje desubproductos.

4.4.3 Estudios geológicos y geotécnicos que sonnecesariamente requeridos para los diseños decimentaciones de las diferentes unidades de laplanta de tratamiento. Los estudios de mecánica desuelos son de particular importancia en el diseñode sistemas de lagunas de estabilización,específicamente para el diseño de los diques,impermeabilización de fondo y movimiento de tierrasen general.

4.4.4 De mayor importancia, sobre todo paraciudades de gran tamaño y con procesos detratamiento biológico, son los estudios de tratabi-lidad, para una o varias de las descargas de aguasresiduales domésticas o industriales.

4.4.4.1 La finalidad de los estudios de tratabilidadbiológica es determinar en forma experimental elcomportamiento de la biomasa que llevará a cabo eltrabajo de biodegradación de la materia orgánica,frente a diferentes condiciones climáticas y dealimentación. En algunas circunstancias se trataráde determinar el comportamiento del proceso detratamiento, frente a substancias inhibidoras otóxicas. Los resultados más importantes de estosestudios son:

- Las constantes cinéticas de biodegradación ymortalidad de bacterias.

- Los requisitos de energía (oxígeno) delproceso.- La cantidad de biomasa producida, la misma

que debe tratarse y disponerse posteriormentey,

- Las condiciones ambientales de diseño de los

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diferentes procesos.

4.4.4.2 Estos deben llevarse a cabo obligatoriamente paraciudades con una población actual por encima de los30000 habitantes y otras de menor tamaño que laSAPYSB considere de importancia por aspectos como:su posibilidad de crecimiento, el uso inmediato deaguas del cuerpo receptor, la presencia de descar-gas industriales, etc. En la misma forma se deberánllevar a cabo para desechos de industrias que porsu tamaño y naturaleza del desecho sean importantesy vayan a realizar tratamientos individuales.

4.4.4.3 Los estudios de tratabilidad podrán llevarse a caboen plantas a escala de laboratorio, con unacapacidad de alrededor de 40 l/d o plantas a escalapiloto con una capacidad de alrededor de 40 m3/d a60 m3/d. El tipo, tamaño y secuencia de losestudios se determinarán de acuerdo con lascondiciones específicas del desecho.

4.4.4.4 Para los procesos de lodos activados, incluyendolas zanjas de oxidación y lagunas aireadas, seestablecerán, por lo menos tres condiciones deoperación de edad de lodo a fin de cubrir unintervalo de valores entre las condicionesiniciales a finales de operación. En estos estudiosse efectuarán todas las mediciones ydeterminaciones necesarias para validar losresultados con balances adecuados de energía(oxígeno) y nutrientes.

4.4.4.5 Para los procesos de filtros biológicos seestablecerán por lo menos tres condiciones deoperación de carga orgánica volumétrica para elmismo criterio anteriormente indicado.

4.4.4.6 La tratabilidad para lagunas de estabilización seefectuará en una laguna cercana, en caso deexistir. Se calibrará el modelo de temperaturas yse procesarán los datos meteorológicos de laestación más cercana, para simulación detemperaturas. Adicionalmente se determinará, enforma experimental, el coeficiente de mortalidad decoliformes fecales.

4.4.4.7 Para desechos industriales, se determinará el tipode tratabilidad biológica o físico-química que searequerida de acuerdo con la naturaleza del desecho.

4.4.4.8 Cuando se considere conveniente se realizarán enforma adicional, estudios de tratabilidadinorgánica para desarrollar criterios de diseño deotros procesos, como por ejemplo:

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- Ensayos de sedimentación en columnas paradiseño de sedimentación primaria;

- Ensayos de sedimentación y espesamiento paradiseño de sedimentadores secundarios;

- Ensayos de dosificación química paraneutralización;

- Pruebas de jarras para tratamiento físico-químico; y,

- Ensayos de tratabilidad para variasconcentraciones de desechos peligrosos.

5 DISPOSICIONES ESPECIFICAS PARA DISEÑOS DEFINITIVOS

5.1 ASPECTOS GENERALES

5.1.1 En ningún caso se diseñará la descarga dedesechos crudos a un cuerpo receptor. Eltratamiento mínimo que deberán recibir las aguasresiduales domésticas antes de su descarga a ríoses lagunas de estabilización y en caso de ser máseconómico, tratamiento primario. Para las aguasresiduales con disposición submarina o subfluvialel tratamiento mínimo será la remoción de sólidosflotantes.

5.1.2 En el caso de ciudades cuyo sistema deintercepción de aguas residuales tiene reboses delalcantarillado combinado, el diseño del sistema detratamiento deberá ser sujeto de un cuidadosoanálisis para justificar el dimensionamiento de losprocesos de la planta para condiciones por encimadel promedio, sin embargo, el caudal de diseño delas obras de llegada y tratamientos preliminaresserá el máximo horario.

5.1.2.1 En caso de que el emisario final haya sidodimensionado para condiciones superiores al máximohorario (v. gr.>2,5 a 3 veces el caudal a tiemposeco), se considerará la posibilidad de almace-namiento del exceso en el sistema de intercepción oen estanques abiertos, para su tratamiento enperíodos de bajo caudal o su descarga controlada alcuerpo receptor. En todo caso se determinará lainfluencia del caudal durante los períodos delluvia, en los procesos de tratamiento.

5.1.2.2 En el caso de requerirse tratamiento, sedeterminará el tiempo de utilidad del tratamiento(en h por año) y se considerarán opciones detratamiento como:

- Reducción de sólidos y bacterias en lagunas

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de almacenamiento;- Tratamiento primario para todo el caudal

interceptado; y,- Tratamiento secundario parcial.

5.1.2.3 En el caso de ríos de alta montaña (con velocidadessuperiores a 0,5 m/s) en donde se considerelimitado el uso del agua del cuerpo receptor entiempo húmedo, con períodos de lluvia anual menoresa 50 h al año y existiendo reboses del alcantari-llado combinado, se podrá considerar un reboseadicional del caudal de exceso a la entrada de laplanta de tratamiento.

5.1.3 Para el diseño definitivo de la planta detratamiento se recogerá la siguiente informaciónbásica:

- Levantamiento topográfico detallado de lazona en donde se ubicarán las unidades detratamiento.

- Estudios de desarrollo urbano y/o agrícolaque puedan existir en la zona escogida parael tratamiento.

- Datos geológicos y geotécnicos necesariospara el diseño estructural y de las unidades,incluyendo datos sobre el nivel freático.

- Datos hidrológicos del cuerpo receptor,incluyendo niveles máximos de inundación,para posibles obras de protección.

- Datos climáticos de la zona.- Disponibilidad y confiabilidad del servicio

de energía eléctrica.

5.1.4 El producto del diseño definitivo de unaplanta de tratamiento de aguas residualesconsistirá en una serie de planos y documentos. Eljuego de planos del proyecto deberá contener por lomenos lo siguiente:

- Planimetría general de la obra, ubicación yplanos de replanteo.

- Diseños hidráulico-sanitarios de todos losprocesos e interconexiones entre procesos,los cuales comprenden planos, perfiles ydemás detalles constructivos.

- Planos estructurales, mecánicos, eléctricos yarquitectónicos.

- Planos de obras generales como: obras deprotección, caminos, arreglos interiores,etc.

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5.1.5 Los documentos a presentarse comprenden:

- Memoria técnica del proyecto, la misma quedebe incluir el dimensionamiento de losprocesos de tratamiento de la planta, elpresupuesto referencial y fórmula de reajustede precios.

- Las especificaciones técnicas para laconstrucción.

- La presentación de un manual preliminar deoperación y mantenimiento será obligatoriapara las plantas convencionales que requieranoperadores calificados. En este documento sepresentará:

- Una descripción de los procedimientos derecepción de la obra y puesta en operacióninicial.

- Una descripción de los procesos detratamiento y de sus procedimientos deoperación.

- Una descripción de las obras de protección dela planta.

- El dimensionamiento del personaladministrativo y de operación y mantenimientoque se requiera, con sus calificaciones yentrenamiento mínimos.

- La descripción de la operación de rutina delos procesos de la planta, la misma queincluye un plan de mediciones, registros dedatos de campo y análisis que se requierapara un adecuado control de los procesos detratamiento. En la misma forma se debendescribir acciones de evaluación intensiva enlos procesos y esporádicas para control dedesechos industriales.

- La descripción de la operación de la plantaen condiciones de emergencia y,

- La descripción de acciones de mantenimientopreventivo de las instalaciones de obra civily equipos mecánicos, eléctricos einstrumental.

- La presentación de cuadernos detallados decálculo es opcional, dependiendo del criteriode la entidad contratante.

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5.2 Obras de llegada

5.2.1 Las obras de llegada a la planta detratamiento son el conjunto de facilidades ubicadasentre el punto de llegada del interceptor y losprocesos de tratamiento preliminar. En términosgenerales dichas obras deben dimensionarse para elcaudal máximo instantáneo del interceptor ycomprobarse para que no exista septicidad (períodosde retención mayores a 4 h) en condiciones defuncionamiento correspondiente a los caudalesmínimos del primer año de operación.

5.2.2 Se deberá proyectar un cajón de llegada delinterceptor con facilidades para romper la presiónde llegada y uniformizar velocidades.

5.2.3 Inmediatamente después del cajón de llegadase ubicarán las facilidades de by-pass de laplanta. La existencia, tamaño y condiciones dediseño de estas facilidades serán debidamentejustificadas teniendo en cuenta los tipos deprocesos de la planta y sobre todo elfuncionamiento en condiciones de mantenimientocorrectivo de uno o varios de los procesos. Paralagunas de estabilización se podrán proyectar estasfacilidades para los períodos de secado y remociónde lodos en las lagunas primarias, los mismos quetienen una duración no mayor a tres meses.

5.2.4 La ubicación de la estación de bombeo (encaso de existir) dependerá del tipo de la misma.Para el caso de bombas tipo tornillo, ésta puedeestar colocada antes del tratamiento preliminar,precedida de cribas gruesas con una abertura menoral paso de rosca. Para el caso de bombascentrífugas sin desintegrador, la estación debombeo deberá localizarse después del proceso decribado.

5.2.5 El fondo del canal de las obras de llegada esgeneralmente de 10 cm a 15 cm más bajo que lasolera del emisario.

5.3 Tratamientos preliminares

5.3.1 Las unidades de tratamiento preliminar que sepueden utilizar en el tratamiento de aguasresiduales son: cribas medias, desarenadores,desengrasadores, medidor y repartidores de caudal.

5.3.2 En estas unidades se evitará al máximo el usode dispositivos mecanizados como trituradores ydesintegradores.

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5.3.3 Cribas

5.3.3.1 Las cribas tienen la finalidad de proteger lasbombas y otras unidades de la planta contra elatascamiento por sólidos gruesos y materialfibroso. Aún en los procesos de pretratamiento y detratamiento más simples como las lagunas, sonindispensables para impedir la obstrucción devertederos, facilidades de división de flujo y laformación de natas, de modo que deben utilizarse entoda planta de tratamiento.

5.3.3.2 Se diseñarán preferiblemente cribas de limpiezamanual, cuando las cantidades de material cribadosean manejables por dos turnos de cuadrillas de dosoperadores. En este caso se diseñarán lasfacilidades necesarias para una operación adecuaday segura, como:

- Una plataforma de operación y drenaje delmaterial cribado con barandas de seguridad.

- Iluminación para operación durante la noche.- Almacenamiento temporal del material cribado

durante por lo menos dos días.- Disposición final del material cribado que

debe ser enterrado y cubierto con una capa detierra de por lo menos 0,2 m.

- Las compuertas y/o vertederos que seannecesarios para poner fuera de funcionamiento(en seco) cualquiera de las unidades.

5.3.3.3 El diseño de los canales se efectuará para lascondiciones de caudal máximo horario, pudiendoconsiderarse las siguientes alternativas:

- Tres canales de igual dimensión, de loscuales dos tendrán cribas y el uno servirá deby-pass en caso de emergencia o mantenimientocorrectivo. En este caso dos de los trescanales tendrán la capacidad para conducir elmáximo horario.

- Dos canales con cribas dimensionados para elcaudal máximo horario del final del períodode diseño, pasando por una sola unidad. Eneste caso se asume que una de las unidadesestá fuera de operación.

5.3.3.4 Para el diseño de las cribas de rejas se tomarán encuenta las siguientes recomendaciones:

a) Se utilizarán barras de sección rectangularde 5 mm a 15 mm de espesor por 30 mm a 75 mm.En general las cribas de rejas gruesas tienen

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una sección mínima de 6 mm x 40 mm y máximade 13 mm x 60 mm. Las dimensiones a escogersedependen de la longitud de las barras y delmecanismo de limpieza.

b) El espaciamiento entre barras varía entre 25mm y 50 mm. Para ciudades con un sistemainadecuado de recolección de basura serecomienda un espaciamiento no mayor a 25 mmdebido a que se arroja una gran cantidad debasura al sistema de alcantarillado.

c) Las dimensiones y espaciamiento entre barrasse escogerán de modo que la velocidad delcanal antes de y a través de las barras seaadecuada. La velocidad a través de las barraslimpias debe mantenerse entre 0,4 m/s y 0,75m/s (basado en el caudal medio). Lasvelocidades deben determinarse para loscaudales mínimo, medio y máximo.

d) Determinadas las dimensiones se procederá acalcular la velocidad del canal antes de lasbarras, la misma que debe mantenerse entre0,3 m/s y 0,6 m/s, siendo 0,45 m/s un valorcomúnmente utilizado.

e) Para la determinación del perfil hidraúlicose calculará (usando una de las correlacionescomúnmente aceptadas) la pérdida de carga através de las cribas, para condiciones decaudal medio y 50% del área obstruida. Laprofundidad de flujo en el canal antes de lascribas y el borde libre se comprobarán paracondiciones de caudal máximo y 50% del áreade cribas obstruida.

f) El ángulo de inclinación de las barras seráentre 44 y 60 grados con respecto a lahorizontal.

g) En general la cantidad de material retenidoen las cribas con aberturas del orden de 25mm está comprendido entre 0,015 y 0,03 litros por m3 de agua residual. Para otrasaberturas se determinará la cantidad dematerial cribado de acuerdo con la tabla quese indica a continuación:

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TABLA X.4 Material cribado retenido segúnaberturas de cribas

ABERTURA, mm CANTIDAD l/m3

20253540

0.0380.0230.0120.009

h) Para facilitar la instalación y elmantenimiento en las cribas de limpiezamanual, las rejas serán instaladas en guíaslaterales con perfiles metálicos en U,descansando en el fondo sobre un perfil L osobre un tope formado por una pequeña gradade hormigón.

5.3.4 Desengrasadores

5.3.4.1 Los desengrasadores son tanques de permanenciacorta en los cuales se permite flotar a lasuperficie las partículas con gravedad específicamenor que la del agua. Estos tanques se deben usaren los casos de presencia de desechos industrialescon grandes cantidades de aceites y grasas.

5.3.4.2 Para la remoción de aceites animales o minerales(hidrocarburos), con una densidad de alrededor de0,8 kg/l, se debe proveer una permanencia de 3 minen las pequeñas unidades (de hasta 10 l/s), de 4min en las unidades de tamaño mediano (de 10 l/s a20 l/s) y de 5 min en las unidades de mayor tamaño.

5.3.4.3 La carga superficial recomendada es de 4 l/(s.m2)y el área se determina para el caudal máximohorario.

5.3.4.4 Los desengrasadores son generalmente de formarectangular, con una relación largo/ancho de 1,8 a1. En muchos casos se emplea el diseño con un anchocreciente hacia la salida y el fondo debe serinclinado hacia la salida, para evitar la acumula-ción de arena.

5.3.4.5 En el caso de desechos de la industria delpetróleo se podrán considerar los desengrasadorestipo API (American Petroleum Institute) con airecomprimido, para lo cual los criterios de diseñoserán debidamente justificados ante la SAPYSB.

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5.3.5 Desarenadores

5.3.5.1 Se proyectarán desarenadores con la finalidad deproteger a las unidades que están aguas abajocontra la acumulación de arena, detritos y otrosmateriales inertes y también a las bombas contradesgaste. La inclusión de desarenadores esobligatoria en las plantas que tienensedimentadores y digestores. Para sistemas delagunas de estabilización el uso de desarenadoreses opcional y podrán no ser empleados, dejandoespacio adicional para la acumulación de arena enel fondo.

5.3.5.2 Los desarenadores serán preferiblemente delimpieza manual, sin incorporar mecanismos, exceptoen el caso de desarenadores para instalacionesgrandes. Según el mecanismo de remoción losdesarenadores pueden ser a gravedad y de flujohelicoidal. Los primeros a su vez son de flujohorizontal y pueden ser diseñados como canales deforma alargada o de sección cuadrada.

5.3.5.3 Los desarenadores de flujo horizontal serándiseñados para remover partículas de diámetro medioigual o superior a 0,2 mm. Para el efecto se debetratar de controlar y mantener la velocidad delflujo alrededor de 0,3 m/s con una tolerancia del(+/-) 20%. La tasa de aplicación puede estar entre25 m3/(m2.h) y 50 m3/(m2.h), con un promediorecomendado de 40, basado en el caudal máximohorario húmedo. La relación entre el largo y laaltura de agua debe ser como mínimo 25. La alturade agua y borde libre debe comprobarse para elcaudal máximo horario.

5.3.5.4 El control de la velocidad para diferentestirantes de agua se efectuará con la instalación deun vertedero a la salida del desarenador. Estepuede ser del tipo proporcional (sutro),trapezoidal o una canaleta para medición de flujo(parshall o palmer bowlus).

5.3.5.5 Se deben proveer dos unidades como mínimo. Lavelocidad debe comprobarse para el caudal medio ydiseñarse varias unidades según sea necesario.

5.3.5.6 Para desarenadores de limpieza manual se debenincluir las facilidades necesarias (compuertas)para poner fuera de funcionamiento cualquiera delas unidades. Las dimensiones de la parte destinadaal depósito de arena deben ser determinadas enfunción de la cantidad prevista de material y la

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frecuencia de limpieza deseada (semanal, quincenalo mensual).

5.3.5.7 Los desarenadores de limpieza hidráulica no sonrecomendables a menos que se diseñen facilidadesadicionales para el secado de la arena (estanques olagunas).

5.3.5.8 Para el diseño de desarenadores de flujohelicoidal (o Geiger), los parámetros de diseñoserán debidamente justificados ante la SAPYSB.

5.3.6 Medidor y repartidores de caudal

5.3.6.1 Después de las cribas y desarenadores se debeincluir en forma obligatoria un medidor de caudalen canal abierto, pudiendo ser del tipo Parshal oPalmer Bowlus. El propósito de esta facilidad esproveer datos históricos sobre el caudal y susvariaciones, para desarrollar criterios de diseñopara futuras ampliaciones y para evaluación delfuncionamiento de los procesos de tratamiento. Nose recomienda la instalación de vertederos, ya quese llenan de arena y obstruyen con materialflotante.

5.3.6.2 El medidor de caudal debe incluir facilidades parala instalación de un limnígrafo, recomendándose elde acción mecánica, con cuerda o mecanismo derelojería. Este mecanismo debe estar instalado enuna caseta debidamente protegido.

5.3.6.3 Las estructuras de repartición de caudal debenpermitir la distribución de los caudales(considerando todas sus variaciones) en variaspartes, en el caso de tratamiento convencional y enproporción a las áreas de las unidades primarias,en el caso de lagunas de estabilización. En generalestas facilidades no deben permitir la acumulaciónde arena. Los repartidores pueden ser de lossiguientes tipos:

- Vertedero con contracciones o vertederosumergido, para el caso de instalacionespermanentes.

- Cámara de repartición de entrada central haciaarriba, con vertederos circular o cuadrado.Este tipo de facilidad tiene la ventaja depermitir el desvío de caudal de una de lasunidades (con la instalación de compuertasmanuales), durante condiciones de mantenimientocorrectivo.

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- Repartidor con tabiques en régimen crítico, elmismo que se halla ubicado en canales.

5.3.6.4 Para las facilidades antes indicadas se procederáal diseño para condiciones de caudal máximo,comprobando su funcionamiento para las condicionesde caudal mínimo al inicio de la operación.

5.4 Tratamiento primario

5.4.1 Generalidades

5.4.1.1 El objetivo del tratamiento primario es la remociónde sólidos orgánicos e inorgánicos sedimentables,para disminuir la carga del tratamiento biológico,en caso de ser necesario. Los sólidos removidos enel proceso tienen que ser procesados antes de sudisposición final, siendo los más usados losprocesos de digestión anaeróbica y lechos desecado.

5.4.1.2 Los procesos de tratamiento primarios para lasaguas residuales pueden ser: tanques Imhoff,tanques de sedimentación y tanques de flotación.

5.4.2 Tanques Imhoff

5.4.2.1 Son tanques de sedimentación primaria en los cualesse incorpora la digestión de lodos en uncompartimiento localizado en la parte inferior.

5.4.2.2 Para el diseño de la zona de sedimentación seconsiderará un volumen mínimo de 1 500 litros,utilizando los siguientes criterios:

a) Se determinará el área requerida para elproceso con una carga superficial de 1m3/(m2.h).

b) El período de retención nominal será entre 1 ha 1,5 h. Del producto de la carga superficialy el período de retención se obtendrá laprofundidad.

c) Alternativamente se dimensionará la cámara dedecantación con una tasa de 30 litros porhabitante.

d) El fondo del tanque será de sección transversalen forma de V y la pendiente de los lados,hacia la arista central será del 67% al 80%.

e) En la arista central se dejará una aberturapara el paso de los sólidos de 0,15 m a 0,2 m.

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f) El borde libre será entre 0,3 m a 0,6 m.

g) Las estructuras de entrada y salida, así comootros parámetros de diseño serán los mismos quepara los sedimentadores rectangularesconvencionales.

5.4.2.3 Para el diseño del compartimiento de almacenamientoy digestión de lodos (zona de digestión) seconsiderará un volumen mínimo de 3 000 litros,utilizando los siguientes criterios:

a) El compartimiento será dimensionado paraalmacenar lodos durante un período de 60 d, alcabo del cual se considera completa ladigestión. Para el efecto se determinará lacantidad de sólidos en suspensión removida, enforma similar que para un sedimentadorprimario. El volumen se determinaráconsiderando la destrucción del 50% de sólidosvolátiles, con una densidad de 1,05 kg/l y uncontenido promedio de sólidos del 12,5% (alpeso).

b) Alternativamente se determinará el volumen delcompartimiento de lodos considerando un espaciode 60 litros por habitante.

c) El fondo del compartimiento tendrá la forma deun tronco de pirámide, cuyas paredes tendránuna inclinación de 30° a 45° con respecto a lahorizontal.

5.4.2.4 Para el diseño de la superficie libre entre lasparedes del digestor y las del sedimentador (zonade espumas) se considerará un volumen mínimo de 1500 litros, usando los siguientes criterios:

a) El espaciamiento libre será de 0,6 m comomínimo.

b) La superficie libre total será por lo menos 20%y preferiblemente 30% del área total delcompartimiento de digestión.

c) Alternativamente se determinará el volumen dela zona de espumas usando una tasa de 30 litrospor habitante.

5.4.2.5 Las facilidades para remoción de lodos digeridosdeben ser diseñadas en forma similar que parasedimentadores primarios, considerando que loslodos son retirados para secado en forma

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intermitente. Para el efecto se deben tener encuenta las siguientes recomendaciones:

a) El diámetro mínimo de las tuberías de remociónde lodos será de 20 cm.

b) La tubería de remoción de lodos debe estar 15cm. por encima del fondo del tanque.

c) Para remoción hidraúlica del lodo se requierepor lo menos una carga hidrostática de 1,5 m.

5.4.2.6 Para dimensionamiento de tanques Imhoff circulares,pueden considerarse las siguientes recomendacionesen lo que tienen relación con el diámetro:

TABLA X.5 Recomendaciones para dimensionamientode tanques Imhoff

POBLACIÓN CONTRIBUYENTEhab

DIÁMETROm

2505007501000150020002500

2,5 – 3,53 – 4

3,5 – 4,54 – 55 – 66 – 77 - 8

5.4.3 Tanques de sedimentación

5.4.3.1 Los tanques de sedimentación pequeños deben serproyectados sin equipos mecánicos. La forma deellos puede ser rectangular (con varias tolvas delodos) y circular o cuadrado (con un diámetromáximo de 3,6 m y una tolva de lodos central, comoen el caso de los sedimentadores tipo Dortmund). Enestos casos la inclinación de las paredes de lastolvas de lodos será de por lo menos 60° conrespecto a la horizontal. La remoción de lodos espor lo general hidrostática y no requiere deequipos. Los parámetros de diseño son similares alos de sedimentadores con equipos.

5.4.3.2 El uso de tanques de sedimentación convencionalesimplica la utilización de equipos mecánicos carospara barrido de lodos y transporte a los procesosde digestión y secado, por lo cual se debe tener encuenta el costo de todas estas facilidadesadicionales que encarecen el proyecto.

5.4.3.3 Los parámetros de diseño de tanque de sedimentación

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primaria y sus eficiencias deben idealmente serdeterminados experimentalmente. Cuando se diseñentanques convencionales de sedimentación primariasin datos experimentales se utilizarán lossiguientes criterios de diseño:

a) Los canales de repartición y entrada a lostanques deben ser diseñados para el caudalmáximo horario.

b) Los requisitos de área deben determinarseusando cargas superficiales entre 30 m/d y 60m/d basado en el caudal medio de diseño, locual corresponde a una velocidad de sedimen-tación de 1,25 m/h a 2,5 m/h.

c) El período de retención nominal será entre 1,5h a 2,5 h (recomendable <2 h), basado en elcaudal medio de diseño.

d) La profundidad se obtiene del producto de losdos parámetros antes indicados y debe estarentre 3 m y 3,5 m (recomendable 3 m).

e) La relación largo/ancho debe estar entre 3 y10 (recomendable 4) y la relaciónlargo/profundidad debe ser igual o menor que30.

f) La carga hidráulica en los vertederos será de125 m3/d a 500 m3/d por metro lineal(recomendable 250), basado en el caudal mediode diseño.

g) Cuando no se disponga de datos experimentales,se usarán los criterios de la tabla X.6 paradeterminar las eficiencias de remoción delproceso:

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TABLA X.6 Porcentajes de remoción recomendados

PORCENTAJES DE REMOCONRECOMENDADOS

DBO 100 a 200mg/l

DBO 200 a 300mg/l

PERIODO DERETENCIONNOMINAL, H

DBO SS* DBO SS*

0.51.01.52.03.04.06.0

16233033374041

32455053586061

19263236404243

35505660646668

* SS = sólidos en suspensión totales, mg/l

h) El volumen de lodos primarios deben calcularsepara las condiciones de operación de cada cincoaños y para el final del período de diseño (conel caudal medio de diseño), con las remocionesde sólidos del proceso y los datos de la tablaX.7.

TABLA X.7 Recomendaciones para el cálculo delvolumen de lodos

CONCENTRACIÓN DE SOLIDOS,%

TIPO DE LODOPRIMARIO

GRAVEDADESPECIFIC

ARANGO RECOMENDADO

Con alcantarilladosanitarioCon alcantarilladocombinadoCon lodo activadode exceso

1.03

1.05

1.03

4 – 12

4 – 12

3 – 10

6

6.5

4

i) El retiro de los lodos del sedimentador debeefectuarse en forma cíclica e idealmente agravedad. En donde no se disponga de cargahidrostática se debe retirar por bombeo enforma cíclica, ya que el tamaño del equipo de

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bombeo y la velocidad requerida en losconductos, no permiten un flujo constante, porlo cual se debe usar un tipo de bomba adecuado.Para lodo primario se recomiendan en el ordenindicado las bombas rotativas de desplazamientopositivo, las bombas diafragma, las bombaspistón y las bombas centrífugas con impulsorabierto. Para un adecuado funcionamiento a lolargo de la vida de la planta, es recomendablela instalación de motores de velocidad variablee interruptores cíclicos con ciclos defuncionamiento entre 0,5 h y 4 h y tiemposentre arranque y parada por encima de 20 min.El sistema de conducción de lodos debe incluirun dispositivo para medición del caudal.Mayores detalles sobre equipos de bombeo delodos se dan en otra sección de las normas.

j) El volumen de la tolva de lodos debe sercomprobado para almacenamiento de los lodosdurante el tiempo de fuera de funcionamientodel ciclo. La velocidad en la tubería de salidadel lodo primario debe ser por lo menos 0,9m/s.

5.4.3.4 El mecanismo de barrido de lodos de tanquesrectangulares tendrá una velocidad entre 0,6 m/miny 1,2 m/min, para evitar la formación de corrientesmezcladoras.

5.4.3.5 Las características de tanque circulares desedimentación serán las siguientes:

a) Profundidad: de 3 m a 5 mb) Diámetro: de 3,6 m a 60 m (recomendable de 12 m

a 45 m)c) Pendiente de fondo: de 6% a 16% (recomendable8%)

5.4.3.6 El mecanismo de barrido de lodos de tanquescirculares tendrá una velocidad de rotación de 1 a3 revoluciones por hora, siendo 2 un valorrecomendable.

5.4.3.7 El sistema de entrada al tanque será diseñado ental forma que garantice la distribución uniformedel líquido a través de la sección transversal y seeviten cortocircuitos.

5.4.3.8 El sistema de vertederos de salida se diseñará demanera que se evite la formación de corrientes quepromuevan el arrastre de sólidos sedimentados.

5.4.3.9 Se deberá diseñar un sistema de recolección de

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natas, las que deben recogerse en un pozo especial,para transporte desde allí hasta el proceso dedigestión.

5.4.3.10 La pendiente mínima de la tolva de lodos será 1,7vertical a 1 horizontal. En el caso desedimentadores rectangulares, cuando la tolva seademasiado ancha, se deberá proveer un barredortransversal desde el extremo hasta el punto deextracción de lodos.

5.4.4 Tanques de flotación

El proceso de flotación se usa en aguas residualespara remover partículas finas en suspensión y debaja densidad, usando el aire como agente deflotación. Una vez que los sólidos han sidoelevados a la superficie del líquido, son removidosen una operación de desnatado. El proceso requiereun mayor grado de mecanización que aquel de lostanques convencionales de sedimentación, por locual su uso será restringido a casos especiales(principalmente para desechos industriales) en loscuales el proyectista haya justificado ante laSAPYSB la selección de este sistema.

5.5 Tratamientos secundarios

5.5.1 Generalidades

5.5.1.1 Para efectos de las presentes normas de diseño seconsiderarán tratamientos secundarios para lossiguientes casos:

- Para aguas residuales domésticas seconsiderarán como tratamientos secundarios losprocesos biológicos con una eficiencia deremoción de DBO por encima del 82% por: lagunasde estabilización, lodos activados (incluyendola modalidad de zanjas de oxidación), filtrosbiológicos, módulos rotatorios de contacto ylechos anaeróbicos fluidizados. En el caso dezanjas de oxidación se consideraráadicionalmente el proceso de desnitrificación,que puede llevarse a cabo en forma accesoria.Las normas para otros tratamientos (aplicaciónen el terreno y tratamientos con plantasacuáticas) y para tratamientos de lodos sedetallan en otras secciones.

- Para el caso de desechos de algunas industriasse considerarán como secundarios los procesosfísico - químicos que se diseñen sintratamiento biológico.

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5.5.1.1 Antes de emprender en el diseño definitivo de unaplanta de tratamiento secundario se observarán lasdisposiciones del Capítulo 4.3 Normas para DiseñosPreliminares (en las cuales se detallandisposiciones para caracterización de aguasresiduales, selección de procesos de tratamiento,predimensionamiento y factibilidad) y 4.4 Normaspara Estudios de Ingeniería Básica (en las cualesse detallan disposiciones para tratabilidad, etc.).

5.5.1.2 Los tratamientos secundarios a diseñarse en elEcuador serán preferiblemente de tipo biológico.Entre ellos se pueden seleccionar aquellos queutilicen biomasa en suspensión y aquellos queutilicen biomasa adherida. La selección del tipo detratamiento deberá estar debidamente justificada enel estudio de factibilidad.

5.5.1.3 Entre los métodos de tratamiento biológico conbiomasa en suspensión se preferirán aquellos quesean de fácil operación y mantenimiento y quereduzcan al mínimo la utilización de equiposmecánicos complicados o que no puedan ser reparadoslocalmente. Entre estos métodos están las lagunas ylos sistemas de lagunas de estabilización y laszanjas de oxidación de operación intermitente ycontinua. El sistema de lodos activadosconvencional y las plantas paquete de este tipopodrán ser utilizados sólo en el caso en que sedemuestre que las otras alternativas sean incon-venientes técnica y económicamente.

5.5.1.4 Entre los métodos de tratamiento biológico conbiomasa adherida se preferirán aquellos que sean defácil operación y que carezcan de equiposcomplicados o de difícil reparación. Entre ellosestán los filtros percoladores, los reactores conmódulos rotatorios y los lechos anaeróbicos decontacto.

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5.5.2 Lagunas de estabilización

5.5.2.1 Aspectos generales

a) Se entiende por lagunas de estabilización aestanques construidos de tierra, deprofundidad reducida ( < 5 m), diseñados parael tratamiento de aguas residuales, por mediode la interacción de la biomasa (algas ,bacterias, protozoarios, etc.), la materiaorgánica del desecho y otros procesosnaturales (sub modelos hidráulicos y factoresfísicos, químicos y meteorológicos). Lafinalidad de este proceso es de entregar unefluente de características múltiplesestablecidas (DBO, DQO, OD, SS, algas,nutrientes, parásitos, enterobacterias,coliformes, etc.)

b) El tratamiento por lagunas de estabilizaciónes aplicable para casos en los cuales labiomasa de algas y los nutrientes que sedescargan en el efluente, pueden serasimilados sin problema por el cuerporeceptor. El uso de este tipo de tratamientoes recomendado especialmente en los casos enlos cuales se requiere un alto grado deremoción de organismos patógenos. Para loscasos en los que el efluente descargue a unlago o embalse, estos procesos generalmenteno son recomendables, debiendo evaluarsecuidadosamente la eutrofización del cuerporeceptor antes de su consideración comoalternativa.

c) Para el tratamiento de aguas residuales ydesechos industriales se consideraránúnicamente los sistemas de lagunas que tenganunidades anaeróbicas, airadas, facultativas yde maduración, en las combinaciones y númerode unidades que se detallan en las presentesnormas.

d) No se considerarán como alternativa detratamiento las lagunas de alta producción debiomasa (conocidas también como lagunasaeróbicas o fotosintéticas), debido a que sufinalidad es la de maximizar la producción dealgas y no la de tratar el desecho líquido(ver definiciones en el capítulo 3).

e) Antes de proceder al diseño definitivo de unsistema de lagunas de estabilización, sedeberá conocer con claridad el propósito para

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el cual servirá la planta de tratamiento,habiéndose determinado el grado detratamiento tal como se ha establecido en elnumeral 4.3. Para instalaciones pequeñas seefectuará como mínimo una modelaciónbacteriana del cuerpo receptor y para eldiseño de lagunas previo al re uso, se podránadoptar directamente los criterios de calidaddel efluente, de acuerdo al tipo de re uso.

f) Para lagunas aireadas se deberán determinarlos criterios de diseño a través de unestudio de tratabilidad, según lo establecidoen el numeral 4.4.4.4. Para todo tipo deinstalaciones (cuando sea posible) esrecomendable la determinación de lamortalidad bacteriana y modelación detemperaturas, según lo recomendado en elnumeral 4.4.4.6.

g) Si bien las lagunas de estabilización hansido utilizadas en todas partes del mundo,existen algunos vacíos principalmente en elconocimiento de la remoción de la materiaorgánica (interacción entre desecho, biomasay sub modelos hidráulicos), por lo cual enlas normas que siguen se dan algunasopciones. Sin embargo la investigación sobrereducción bacteriana ha avanzado considera-blemente en los últimos años, por lo cual sedetallan normas específicas sobre esteaspecto.

h) En los cuatro títulos que siguen se dannormas para los tipos de lagunas indicadasconsiderándolas como unidades independientes.Más adelante se detallan normas de sistemasde lagunas. Las normas sobre manejo de lodosde lagunas de estabilización se presentan enel numeral 5.7.5.

5.5.2.2 Lagunas anaeróbicas

a) Las lagunas anaeróbicas son generalmenteempleadas como primera unidad de un sistema,en casos en donde la disponibilidad deterreno es limitada o para el tratamiento dedesechos domésticos con altas concentracionesy desechos industriales, en cuyo caso puedendarse varias unidades anaeróbicas en serie.

b) Debido a las altas cargas que soportan estetipo de unidades de tratamiento y a lasreducidas eficiencias, se hace necesario el

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tratamiento posterior, generalmente porunidades de lagunas facultativas en serie,para alcanzar el grado de tratamientorequerido. Para este caso se debe comprobarque la laguna facultativa secundaria no tengauna carga orgánica por encima del límite,según se establece en el numeral 5.5.2.4.Por lo general esta comprobación determinaráque la modulación de unidades del sistema(área) no sea uniforme.

c) No existe un criterio generalizado paradimensionamiento de lagunas anaeróbicas,debido a que los criterios de diseño varíanconsiderablemente, por lo cual el proyectistaestá en libertad de seleccionar uno de losmétodos o correlaciones reportadas.Alternativamente se pueden usar las siguien-tes recomendaciones para temperaturas dealrededor de 20 °C:

- Carga orgánica volumétrica: 300 gDBO/(m3.d), si el factor de olores no esde consideración se podrá incrementar a400 g DBO/(m3.d), y/o

- Período de retención nominal alrededorde 5 d;

- Profundidad entre 2,5 m y 5 m; y,- Eficiencia de remoción de DBO: 50%.

d) Se deberán diseñar un número mínimo de dosunidades en paralelo para permitir laoperación en una de las unidades mientras seremueve el lodo de la otra.

e) La acumulación de lodo se calculará con unaporte de 40 l/(Hab.año), determinándose elaño de limpieza de las lagunas, al alcanzarel 50% del tirante de agua.

f) Las lagunas anaeróbicas son menos eficientesque las facultativas en la reducción decoliformes. La remoción de coliformes sedeterminará de acuerdo con lasrecomendaciones del numeral 5.5.2.5, en casode haberse determinado experimentalmente elcoeficiente de mortalidad bacteriana.Alternativamente se podrá determinar lareducción bacteriana considerando mezclacompleta y los siguientes coeficientes demortalidad global:

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TABLA X.8 Coeficientes de mortalidad

CARGAkg DBO/(ha.d)

COEFICIENTE DE MORTALIDADl/d

400600800100012001400

0,60,550,50,460,410,37

5.5.2.3 Lagunas aireadas

a) Las lagunas airadas son generalmenteempleadas como primera unidad de un sistema,en casos en donde la disponibilidad deterreno es limitada o para el tratamiento dedesechos domésticos con altas concentracionesy desechos industriales. Estas lagunas sonmuy empleadas en climas fríos.

b) Se distinguen los siguientes tipos de lagunasairadas:

- Lagunas airadas de mezcla completa: lasmismas que mantienen la biomasa ensuspensión, con una alta densidad deenergía instalada (>15 W/m3). Sonconsideradas como un proceso incipientede lodos activados sin separación yrecirculación de lodos y la presencia dealgas no es aparente. En este tipo delagunas la profundidad varía entre 3 m y5 m y el período de retención entre 2 dy 7 d. Para estas unidades es recomenda-ble el uso de aireadores de bajavelocidad de rotación. Este es el únicocaso de laguna airada para el cualexiste una metodología de dimensiona-miento. El uso de lagunas airadas enserie no es recomendado.

- Lagunas airadas facultativas: las cualesmantienen la biomasa en suspensiónparcial, con una densidad de energíainstalada menor que las anteriores (de 1W/m3 a 4 W/m3, recomendable 2 W/m3). Estetipo de laguna presenta signos de acumu-lación de lodos, observándosefrecuentemente la aparición de burbujasde gas de gran tamaño en la superficie,por efecto de la digestión de lodos en

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el fondo. En este tipo de lagunas losperíodos de retención varían entre 7 d y20 d (variación promedio entre 10 d y 15d) y las profundidades son por lo menos1,5 m. En climas cálidos y con buenainsolación se observa un apreciablecrecimiento de algas en la superficie dela laguna.

- Laguna facultativa con agitaciónmecánica: la cual es exclusivamenteaplicable a unidades sobrecargadas deltipo facultativo en climas cálidos.Tienen una baja densidad de energíainstalada (del orden de 0,1 W/m3), lamisma que sirve para vencer los efectosadversos de la estratificación termal,en ausencia del viento. Las condicionesde diseño en estas unidades son las delagunas facultativas. El uso de losaireadores puede ser intermitente.

- Lagunas de oxidación airadas: empleadasgeneralmente en climas con cuatroestaciones. La fuente de oxígeno esprincipalmente la fotosíntesis y en elinvierno es suplementada por aireacióncon difusión de aire comprimido en elfondo. Como el diseño se efectúa paracondiciones de invierno, las cargas dediseño son generalmente bajas (del ordende 50 kg DBO/(ha.d)), las condiciones dediseño en estas unidades son las delagunas facultativas, con unaprofundidad reducida del orden de 1 m a1,5 m.

c) Los dos primeros tipos de lagunas airadasantes mencionados, deben ser seguidas delagunas facultativas diseñadas con lafinalidad de tratar el efluente de la lagunaprimaria, asimilando una gran cantidad desólidos en suspensión. Para el diseño de esaslagunas facultativas se dan recomendacionesespecíficas en el numeral 5.5.2.4.

d) Para el diseño de lagunas airadas de mezclacompleta se observarán las siguientesrecomendaciones:

- Los criterios de diseño para el proceso(coeficiente cinético de degradación,constante de auto oxidación y requisitosde oxígeno para síntesis), deben

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idealmente ser determinados a través deexperimentación, según se requiere en elnumeral 4.4.

- Alternativamente se dimensionará lalaguna airada para la eficiencia deremoción de DBO soluble establecida encondiciones de invierno y con unaconstante de degradación de alrededor de0,025 (1/(mg/l X v.d) a 20 °C, en dondeXv es la concentración de sólidosvolátiles activos en la laguna.

- En caso de que se pueda absorber laremoción la DBO con lagunas secundarias,se adoptará un período de retenciónalrededor de 2 d, determinándose lacalidad del efluente y el nivel desólidos en la laguna.

- Los requisitos de oxígeno del proceso(para síntesis y respiración endógena)se determinarán para condiciones deverano. Estos serán corregidos acondiciones estándar, por temperatura yelevación, en forma similar a ladetallada en el numeral 5.5.3 (lodosactivados).

- Se seleccionará el tipo de aireador másconveniente, prefiriéndose losaireadores mecánicos superficiales, deacuerdo con sus características,velocidad de rotación, rendimiento ycosto. La capacidad de energía requeridae instalada se determinaránseleccionando un número par deaireadores de igual tamaño y eficienciasespecificadas.

- Para la remoción de coliformes se usaráel mismo coeficiente de mortalidad netoque el especificado para lagunas facul-tativas. La calidad del efluente sedeterminará para las condiciones del mesmás frío, en la forma que se estableceen el numeral 5.5.2.5 (Diseño de Lagunaspara Remoción de Organismos Patógenos).Para el efecto se determinará el factorde dispersión por medio de la siguientecorrelación:

2881 x PR d = --------- L2

En donde:

PR = período de retención nominal

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expresado en h, yL = longitud de la laguna, en m

5.5.2.4 Lagunas facultativas

a) Según la definición de este tipo de lagunas,sus características principales son elcomensalismo entre algas y bacterias en elestrato superior y la descomposiciónanaeróbica de los sólidos sedimentados en elfondo. Por consiguiente, su ubicación comounidad de tratamiento en un sistema delagunas puede ser:

- Como laguna primaria única (caso declimas fríos en los cuales la carga dediseño es tan baja que permite una ade-cuada remoción de bacterias) o seguidade una laguna secundaria y/o terciaria(normalmente referida como laguna demaduración); y,

- Como una unidad secundaria después delagunas anaeróbicas o airadas, paracumplir el propósito de procesar susefluentes a un grado mayor.

b) Los criterios de diseño en los que se refierea temperaturas y mortalidad de bacterias sedeben determinar en forma experimental, talcomo se establece en el numeral 4.4.4.6.Alternativamente y en caso de no ser posiblela experimentación, se podrán usar lossiguientes criterios:

- La temperatura de diseño será lapromedio del mes más frío (temperaturadel agua), determinada a través decorrelaciones de las temperaturas delaire-agua.

- En caso de no existir esos datos, sedeterminará la temperatura del aguarestando de la temperatura del aire unvalor que será justificado debidamenteante el SAPYSB, el mismo que depende delas condiciones meteorológicas dellugar. Para instalaciones en el Ecuadorde características similares a los casosen donde se han procesado datos meteoro-lógicos e implementado la modelación detemperaturas, se pueden usar lossiguientes datos como guía para diseñode lagunas:

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TABLA X.9 Temperaturas para diseño de lagunasfacultativas

TEMPERATURAS, °°C

CIUDAD MES MAS FRIO AIRE AGUA INCREMENTO

QuitoGuayaquilCuencaPortoviejo

AgostoAgostoJulioAgosto

14.223.513

23.3

1724.518.724.5

2.81

5.71.2

- En donde no exista ningún dato se usarápara diseño la temperatura del aire delmes más frío.

- El coeficiente de mortalidad bacteriana(neto) será adoptado entre el intervalode 0,8 (1/d) a 1,6 (1/d) para 20° C. Serecomienda un valor alrededor de 1.

c) La carga máxima que se puede aplicar a unalaguna facultativa sin que se torneanaeróbica ha sido determinada a través demediciones de amoníaco y confirmada a travésde mediciones de clorofila y puede estimarsemediante la siguiente correlación:

CSm = 357,4 x 1,085 T-20

En donde:

CSm = carga superficial máxima en kgDBO/(ha.d), y

T = temperatura del agua mínimamensual, en °C.

d) Alternativamente cuando no se puedadeterminar la temperatura del agua, se podráestimar la carga máxima, mediante lasiguiente correlación:

CSm = 400,6 x 1,0993 Tai-20

En donde:

CSm carga superficial máxima en kg DBO/(Ha.d),y

Tai temperatura del aire del mes más frío, en°C.

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e) El proyectista adoptará una carga de diseñomenor a la determinada anteriormente, enconsideración a factores como:

- La existencia de variaciones bruscas detemperatura

- La forma de la laguna (las lagunas deforma alargada son sensibles avariaciones y deben tener menorescargas)

- La existencia de desechos industriales- El tipo de sistema de alcantarillado,

etc.

f) Para evitar el crecimiento de plantasacuáticas con raíces en el fondo, laprofundidad de las lagunas deben estar porencima de 1,2 m. La profundidad varía entre1,5 m y 2,5 m, la profundidad mínimarecomendada es de 1,5 m. Para el diseño deuna laguna facultativa primaria, elproyectista deberá proveer una alturaadicional para acumulación de lodos entreperíodos de limpieza de alrededor de 10 años.Esta altura adicional es generalmente delorden de 0,3 m y deberá ser determinadacalculando la disminución del volumen porconcepto de digestión anaeróbica en el fondo.

g) Para lagunas facultativas primarias se debedeterminar los volúmenes de lodo acumuladoteniendo en cuenta un 80% de remoción desólidos en suspensión en el efluente, con unareducción del 50% de sólidos volátiles pordigestión anaeróbica, una densidad del lodode 1,05 kg/l y un contenido de sólidos del10% al peso. Con estos datos se debedeterminar la frecuencia de remoción de lodoen la instalación.

h) Para el diseño de lagunas facultativas quereciben el efluente de lagunas airadas sedeben tener en cuenta las siguientesrecomendaciones:

- El balance de oxígeno en la laguna debeser positivo, teniendo en cuenta lossiguientes componentes:

- La producción de oxígeno porfotosíntesis

- La re aireación superficial- La asimilación de los sólidos volátiles

del afluente- La asimilación de la DBO soluble

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365

- El consumo por solubilización de sólidosen la digestión

- El consumo neto de oxígeno de lossólidos anaeróbicos

- Alternativamente la carga superficial enla laguna facultativa debe ser menor quela máxima establecida en el numeral5.5.2.4.

- Se debe determinar los volúmenes de lodoacumulado a partir de la concentraciónde sólidos en suspensión en el efluentede la laguna aireada, con una reduccióndel 50% de sólidos volátiles pordigestión anaeróbica, una densidad dellodo de 1,03 kg/l y un contenido desólidos del 2% al peso. Con estos datosse debe determinar la frecuencia deremoción de lodo en la instalación.

i) La remoción de la materia orgánica (DBO) esel aspecto en el que existe más divergencia,por lo cual el proyectista está en libertadde utilizar cualquiera de los modelosclásicos o correlaciones de carga, paradeterminar la concentración en el efluente.El uso de una de las metodologías debe estardebidamente sustentado, con indicación de laforma en que se determina la concentración deDBO (total o soluble). En el uso de correla-ciones de carga de DBO aplicada a DBOremovida, se debe tener en cuenta que lacarga de DBO removida es la diferencia entrela DBO total del afluente y la DBO solubledel efluente. Para lagunas en serie se debetomar en consideración que en la lagunaprimaria (en la cual se remueven los sólidoso la gran mayoría de la biomasa) se producela gran mayoría de la remoción de la materiaorgánica. La concentración de DBO en laslagunas siguientes permanece errática,producto de la influencia de las poblacionesde algas de cada unidad.

5.5.2.5 Diseño de lagunas para remoción de organismospatógenos

a) Las disposiciones que se detallan en lapresente sección son de aplicación paracualquier tipo de lagunas (en formaindividual o para lagunas en serie), dado quela mortalidad bacteriana y remoción deparásitos ocurren en todas las unidades y nosolamente en lagunas de maduración.

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b) En relación con parásitos en aguasresiduales, los nematodos intestinales sonconsiderados como indicadores, de modo que suremoción implica la remoción de otros tiposde parásitos. Para una adecuada remoción denematodos intestinales en un sistema delagunas se requiere un período de retenciónnominal de 10 d como mínimo.

c) La reducción de bacterias en cualquier tipode lagunas debe ser determinada en términosde coliformes fecales, como indicadores. Parael efecto el proyectista debe usar el modelode flujo disperso, con los coeficientes demortalidad netos que se han indicado para losdiferentes tipos de unidades. El uso delmodelo de mezcla completa con coeficientesglobales de mortalidad no es aceptable paradiseño de lagunas en serie, debido a losgrandes fracasos que se han evidenciado en lapráctica.

d) El factor de dispersión para uso en el modelode flujo disperso, puede ser determinadosegún la forma de la laguna. Los siguientesvalores son recomendados en función de larelación largo/ancho:

TABLA X.10 Factor de dispersión paramodelo de flujo disperso

RELACION LARGO/ANCHO FACTOR DE DISPERSIÓN d

1248

10,50,250,12

e) El coeficiente de mortalidad neto puede sercorregido con la siguiente relación dedependencia de la temperatura:

KT = K20 x 1,07 T-20

En donde:KT = coeficiente de mortalidad neto a la temperatura T, en °C; y,

K20 = coeficiente demortalidad neto a 20°C

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367

5.5.2.6 Normas generales para diseño de sistemas delagunas

a) La ubicación del sitio para un sistema delagunas debe escogerse aguas abajo de lacuenca hidrográfica, en un área sufi-cientemente extensa y fuera de la influenciade cauces sujetos a torrentes y avenidas, yen el caso de no ser posible se deberánproyectar obras de protección. El área deberáestar lo más alejada posible de urbanizacio-nes con viviendas ya existentes,recomendándose las siguientes distancias:- 1 000 m como mínimo para lagunas

anaeróbicas.- 500 m como mínimo para lagunas

facultativas y- 100 m como mínimo para sistemas con

lagunas aireadas.

b) El período de diseño de la planta detratamiento debe estar comprendido entre 20 y30 años, con etapas de implementación dealrededor de 10 años.

c) En la concepción del proyecto se deben seguirlas siguientes recomendaciones:

- El diseño debe concebirse por lo menoscon dos unidades en paralelo, parapermitir la operación en una de lasunidades durante condiciones delimpieza.

- La modulación de unidades, geometría,formas y número de celdas debe serescogida en función de la topografía delsitio, el tipo de lagunas seleccionadaspara el sistema y, en particular, de unóptimo movimiento de tierras, es decirun adecuado balance entre corte yrelleno para los diques. Se debe evitarel uso de muchas unidades ya que estoincrementa el costo y porque además laeficiencia del tratamiento no dependedel número de unidades.

- La forma de las lagunas depende del tipode cada una de las unidades. Paralagunas primarias se recomiendan formascuadradas o ligeramente rectangulares,éstas no deben ser del tipo flujo pistóndebido a que la acumulación de sólidosocurre en el inicio, tornando a la

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laguna anaeróbica. Para lagunassecundarias se recomiendan formas alar-gadas, sin que la relación largo/anchosupere el valor de 10.

d) Para otros detalles en el diseño de lasunidades se deben tener en cuenta lassiguientes recomendaciones:

- Para instalaciones en las cuales esimportante la reducción bacteriana,la entrada debe ser única y suubicación debe estar lo más alejadade la salida, con el fin deminimizar los cortocircuitos.

- Para lagunas en las cuales esimportante la reducción de lamateria orgánica, se puedenproyectar entradas múltiples, parapromover un mejor contacto entre eldesecho crudo y la biomasa.

- En general, el tipo de entrada debeser lo más simple posible, recomen-dándose un tubo con descarga sobrela superficie. No se recomienda laentrada sumergida en la mitad de lalaguna, ya que se obstruye ycomplica la operación.

- En la salida se debe instalar undispositivo de medición de caudal(vertedero y canaleta), con lafinalidad de poder evaluar elfuncionamiento de la unidad.

- Antes de la salida de las lagunasprimarias se recomienda lainstalación de una pantalla para laremoción de natas.

- La interconexión entre lagunas puedeefectuarse usando simples tuberíasdespués del vertedero o canales conuna contracción para medición decaudal. Esta última alternativa esla de menor pérdida de carga y deutilidad en terrenos planos.

- Las esquinas de los diques deben serligeramente redondeadas paraminimizar la acumulación de natas.

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- El ancho de la berma sobre losdiques debe ser por lo menos de 2,5m para permitir la circulación devehículos. En lagunas primarias elancho debe ser tal que permita lacirculación de equipo pesado, tantoen la etapa de construcción comodurante la remoción de lodos.

- No se recomienda el diseño detuberías y válvulas de vaciado delas lagunas debido a que sedeterioran por la falta de uso. Parael vaciado de las lagunas serecomienda la instalación temporalde sifones.

- El borde libre recomendado paralagunas de estabilización es de 0,5m. Para casos en los cuales sepuedan producir oleajes por laacción del viento se podráconsiderar una altura mayor.

e) Se debe comprobar el funcionamiento de laslagunas para las siguientes condicionesespeciales:

- La primera etapa de implementación delsistema debe comprobarse para elfuncionamiento durante las condicionesde puesta en operación inicial. Elbalance hídrico en la laguna (afluenteevaporación infiltración>efluente) debeser positivo durante los primeros mesesde funcionamiento.

- La influencia de un caudal pico en eldesempeño de una laguna debe serdeterminado a través de un análisis deruteo de flujo, considerando lacapacidad de embalse de la laguna.

f) Para el diseño de los diques se deben teneren cuenta las siguientes disposiciones:

- Se debe efectuar el número de sondeosnecesarios para determinar en formacabal el tipo de suelo y de los estratosa cortarse en el movimiento de tierras.En esta etapa se efectuarán las pruebasde mecánica de suelos que se requieran(se debe incluir infiltración en elsitio) para un adecuado diseño de los

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diques y formas de impermeabilización.Para determinar el número de perfora-ciones se tendrá en consideración latopografía y geología del terreno,observándose como mínimo las siguientesrecomendaciones:

- Para lagunas de hasta 1 ha el númeromínimo de perforaciones es 4.

- Para sistemas de varias celdas el númeromínimo de perforaciones estarádeterminado por el número de cortes delos ejes de diques más una perforaciónen el centro de cada unidad. Paraterrenos de topografía accidentada enlos que se requieren cortes pronunciadosse incrementarán los sondeos según seanecesario.

- Los diques deben diseñarse comprobandoque no se produzca volcamiento y existaestabilidad en las condiciones másdesfavorables de operación, incluyendoun vaciado rápido.

- Se deben calcular las sub presiones enlos lados exteriores de los taludes paracomprobar si la pendiente exterior delos diques es adecuada y determinar lanecesidad de controles como:impermeabilización, recubrimientos ofiltros de drenaje.

- En general los taludes exteriores de losdiques deben tener una inclinación entre1:1,5 y 1:2. Los taludes interiores sonmenos inclinados, entre 1:2 y 1:3(vertical : horizontal).

- De los datos de los sondeos se debeespecificar el tipo de material a usarseen la compactación de diques y capa deimpermeabilización, determinándoseademás las minas de los diferentesmateriales que se requieran.

- La cota de fondo de las lagunas deberáestar por lo menos 20 cm por encima delnivel freático.

g) Para instalaciones grandes (50 000 hab. omás), se deben considerar las siguientesfacilidades adicionales:

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- Casa del operador y bodega demateriales.

- Laboratorio diseñado con la finalidad deefectuar análisis de aguas residuales,para control de los procesos de trata-miento.

- Para lagunas aireadas se debe consideraradicionalmente la construcción de unacaseta de operación, con área de oficinay espacio para los operadores mecánicoeléctricos, en la cual debe instalarseuna consola de operación de los motoresy demás controles que sean necesarios.

- Se debe gestionar con la entidadresponsable la instalación o reubicaciónde una estación meteorológica(idealmente de tercer orden), dentro delsitio.

- Para lagunas aireadas se debe considerarla iluminación y asegurar elabastecimiento de energía en formacontinua (los cortes de servicio nodeben superar las 2 h). Para el efectose debe estudiar la conveniencia deldiseño de una subestación eléctrica.

- La instalación debe ser protegida contradaños por efecto de la escorrentía,diseñándose una cuneta de coronación encaso de que la topografía del terrenoasí lo requiera.

- La planta debe contar con una cerca demalla o alambre de púas y letrerosadecuados.

5.5.3 Procesos de lodos activados

5.5.3.1 Aspectos generales

a) En la presente sección se norman aspectoscomunes tanto al proceso convencional delodos activados como a todas sus variaciones,incluyendo el proceso de aeración prolongada(y zanjas de oxidación). Más adelante en elnumeral 5.5.3.2 se dan disposicionesespecíficas adicionales para proyectos dezanjas de oxidación.

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b) Para efectos de las presentes normas seconsideran opciones utilizables, todasaquellas que tengan una eficiencia deremoción de la DBO igual o mayor al 85%.Entre las posibles variaciones se podráseleccionar la aeración prolongada por zanjasde oxidación, en razón a su bajo costo. Laselección de otro tipo de proceso sejustificará mediante un estudio técnico-económico, en el cual se considerarán por lomenos los siguientes aspectos:

- El costo de los procesos de tratamientodel líquido, incluyendo:

- Tratamientos preliminares y primarios- Tanques de aeración y sedimentadores

secundarios- El costo de los procesos de tratamiento

de los lodos, incluyendo la cantidad delodo producido por cada proceso

- El costo de los equipos de la planta- Los costos operacionales de cada

alternativa- La dificultad de operación y las

necesidades de operadores más o menoscalificados

- La calidad del efluente

c) Para el diseño de cualquier variante delproceso de lodos activados, se tendrán enconsideración las siguientes disposicionesgenerales:

- Los criterios fundamentales del procesocomo: edad de lodos, requisitos deoxígeno, producción de lodo, eficienciay densidad de la biomasa, deberán serdeterminados idealmente en formaexperimental, tal como se establece enel numeral 4.4.

- Alternativamente se podrán usarparámetros de diseño, en caso de nohaberse realizado estudios de tratabili-dad.

- Para efectos de la eficiencia seconsidera al proceso de lodos activadosconjuntamente con el sedimentadorsecundario o el efluente líquidoseparado de la biomasa.

- El diseño del tanque de aeración seefectúa para las condiciones de caudal

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medio. El proceso deberá estar encapacidad de entregar la calidadestablecida para el efluente en lascondiciones del mes más frío.

d) Para el tanque de aeración se comprobará losvalores de los parámetros indicados abajo yen caso de no haberse efectuado estudios detratabilidad se podrá usar paradimensionamientouno o varios de los siguientes parámetros:

TABLA X.11 Parámetros para diseño detanques de aireación

TIPO DE PROCESORETENCIONNOMINAL

h

EDAD DELODOS

d

CARGAVOLUMÉTRICAKg DBO/m3

ConvencionalAireación decrecienteAireación escalonadaAlta capacidadAireación prolongadaMezcla completaZanja de oxidación

4 – 84 – 83 – 51 – 2

16 – 363 – 5

20 – 36

4 – 154 – 154 – 152 – 4

20 – 304 – 1530 – 40

0.3 – 0.60.3 – 0.60.6 – 0.91.1 – 30.2 – 0.30.8 – 2.00.2 – 0.3

e) Adicionalmente se deberán tener enconsideración los siguientes parámetros:

TABLA X.12 Parámetros para diseño detanques de aireación

TIPO DE PROCESOREMOCIÓNDE DBO

%

SSTA

Kg/m3

Kg DBO

KgSSVTA.d% DE

RETORNO

ConvencionalAireacióndecrecienteAireaciónescalonadaAlta capacidadAireaciónprolongadaMezcla completaZanja de oxidación

85 – 9585 – 9585 – 9580 – 9090 – 9585 – 9590 – 95

1.5 – 31.5 – 32 - 43 - 53 - 63 – 63 – 6

0.2 – 0.40.2 – 0.40.2 – 0.40.4 – 1.50.05 –0.15

0.2 – 0.60.05 – 0.1

25 – 5025 – 5025 – 5030 – 100100 – 30025 – 100100 – 150

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f) Para la determinación de la capacidad deoxigenación del proceso se deberán tener encuenta las siguientes disposiciones:

- Los requisitos de oxígeno del procesodeben ser calculados para lascondiciones de operación de verano ydeben ser suficientes para abasteceroxígeno para síntesis de la materiaorgánica (remoción de DBO), pararespiración endógena y paranitrificación. En los casos en loscuales se produce desnitrificación(diseño especial en zanjas deoxidación), se descontará el aporte deoxígeno por este concepto.

- Estos requisitos están dados encondiciones de campo y deben sercorregidos a condiciones estándar de:nivel del mar, cero por ciento desaturación, temperatura estándar de 20 °Cy una atmósfera de presión, con el usode las siguientes relaciones:

N20 = Nc/F

F = á x È T-20 (Csc x ß - Cl)/9,02

Csc = Cs (P - p)/(760 - p)

p = exp (1,52673 + 0,07174 T - 0,000246T2)

P = 760 exp (-E/8 005)Cs = 14,652 - 0,41022 T + 0,007991 T2 -

0,000077774 T3

En donde:

N20 = requisitos de oxígeno en condiciones estándar, en kg O2/d

Nc = requisitos de oxígeno en condicionesde campo, en kg O2/d

F = factor de corrección

á = factor de corrección que relacionalos coeficientes de transferencia deoxígeno del desecho y el agua. Suvalor será debidamente justificadosegún el tipo de sistema deaeración. Normalmente se usa un

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valor de 0,9 para aeración mecánica;

È = factor de dependencia de temperaturacuyo valor se toma como 1,02 paraaire comprimido y 1,024 paraaeración mecánica;

Csc = concentración de saturación deoxígeno en condiciones de campo(presión P y temperatura T);

ß = factor de corrección que relacionalas concentraciones de saturacióndel desecho y el agua (encondiciones de campo). Su valorserá debidamente justificado segúnel tipo de sistema de aeración.Normalmente se asume un valor de0,95 para aeración mecánica;

Cl = nivel de oxígeno en el tanque de aeración. Normalmente se asumeentre 1 mg/l y 1,5 mg/l. En ninguna circunstancia sepermitirá un nivel de oxígeno menora 0,5 mg/l;

Cs = concentración de saturación deoxígeno en condiciones al nivel delmar y temperatura T;

P = Presión atmosférica de campo (a laelevación de lugar),en mm Hg;

p = presión de vapor del agua a latemperatura T, en mm Hg;

E = Elevación del sitio en metros sobreel nivel del mar.

- El uso de otras relaciones debe serdebidamente justificado ante la SAPYSB.

- La corrección a condiciones estándarpara sistemas de aeración con airecomprimido será similar a la anteriorpero además teniendo en cuenta lascaracterísticas del difusor, el flujo deaire y las dimensiones del tanque.

g) Para plantas de tamaño pequeño y mediano sepreferirán los sistemas de aeración mecánicasuperficial. Los sistemas de difusión de airecomprimido serán considerados comoalternativa solamente para plantas de grantamaño. En todo caso la selección del tipo deaireador será debidamente justificada técnica

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y económicamente.

h) Para sistemas de aeración mecánica seobservarán las siguientes disposiciones:

- La capacidad instalada de energía paraaeración se determinará relacionando losrequisitos de oxígeno del proceso (kgO2/d) al rendimiento del aireadorseleccionado (kg O2/kWh), ambos encondiciones estándar, con la respectivacorrección por eficiencia en el motor yreductor. El número de motores será pary de igual tamaño, con una capacidadigual a la de fabricación estándar.

- Se debe asegurar que el rendimiento delos aireadores haya sido determinado enun tanque con agua limpia y una densidadde energía entre 30 W/m3 y 50 W/m3. Losrendimientos están normalmenteexpresados en kg O2/kWh y las siguientescondiciones:

- Nivel del mar- Cero por ciento de saturación y- Temperatura de 20° C- El conjunto motor-reductor debe ser

escogido para un régimen defuncionamiento de 24 h. Serecomienda un factor de servicio de1 para el motor y de 2 sobre lapotencia nominal del motor, para elreductor.

- El rotor de aeración debe ser de aceroinoxidable, pulido con abrasión de arenapara dar un acabado tipo metal blanco,pintado con pintura anti corrosiva yterminado con dos manos de materialepóxico anticorrosivo y dos manos deesmalte epóxico.

- La capacidad instalada al eje será laanteriormente determinada, pero sin laseficiencias del motor y reductor develocidad.

- La densidad de energía (W/m3) sedeterminará relacionando la capacidadinstalada al eje con el volumen de cadatanque de aeración. La densidad debe estarseleccionada para permitir una velocidad decirculación del licor mezclado, de modo que

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no se produzca la sedimentación de sólidos,lo cual depende tanto del volumen como dela forma del tanque. Para mantenervelocidades entre 25 cm/s y 30 cm/s serecomiendan las siguientes densidades (enw/m3)

TABLA X.13 Valores de densidad paratanques de aeración

RELACION PROFUNDIDAD :ANCHOVOLUMEN DEL TANQUE, m3

1:2,5 1:3 1:4

20050010002000

40251712

2616128

191286

La ubicación de los aireadores debe ser tal queexista una interacción de sus áreas de influencia.

i) Para sistemas con difusión de aire comprimidose procederá en forma similar, pero teniendoen cuenta las siguientes recomendaciones:

- Para la selección del rendimiento sedeben tomar en cuenta los siguientesfactores:

- El tipo de difusor (burbuja fina ogruesa)

- Las constantes características de cadadifusor

- El rendimiento de cada unidad deaeración

- El flujo de aire en condiciones estándar- La eficiencia de absorción de cada

difusor- La localización del difusor y la

profundidad del líquido y,- El ancho del tanque- La potencia instalada del compresor será

determinada considerando la carga sobreel difusor más pérdidas de carga porflujo de aire a través de las tuberías yaccesorios. La capacidad instalada será1,5 veces la capacidad nominal.

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5.5.3.2 Sedimentador secundario

a) El sedimentador secundario es parteintrínseca del proceso de lodos activados (enfuncionamiento continuo) y cumple la doblefunción de clarificar el licor mezclado paradescarga del efluente final y de concentrarel lodo activado (biomasa) para su retorno alproceso.

b) Para asegurar que los clarificadores finalescumplan con esta función de espesadores, sedebe proveer suficiente área para que lossólidos sean aplicados a una tasa inferior oigual a la tasa con la cual son retirados delfondo del tanque.

c) Por consiguiente el diseño de un sedimentadorsecundario debe considerar que los sólidosaplicados son transportados al fondo pormedio de dos mecanismos: sedimentación porgravedad y transporte global debido al retirodel lodo del fondo del tanque. Los criteriosde diseño para sedimentadores secundariosdeben idealmente ser determinadosexperimentalmente a través de pruebas desedimentación.

d) En ausencia de pruebas de sedimentación, elproyectista frecuentemente se ve forzado ausar cargas (hidráulica o de sólidos) para eldimensionamiento de estos tanques. En estoscasos se deben tener en cuenta las siguientesrecomendaciones:

- El diseño se debe efectuar para caudalesmáximos, por cuanto se pierde una grancantidad de sólidos si se excede lacarga de diseño.

- Se recomienda efectuar un cálculo deruteo de flujo a través de los procesosanteriores, con el fin de determinarcómo se reduce la influencia del caudalde pico.

- Para todas las variaciones del procesode lodos activados (excluyendo aeraciónprolongada) se recomiendan los siguien-tes parámetros:

- Carga hidráulica (Q medio), m/d 16-23- Carga hidráulica (Q máximo), m/d 40-48- Carga de sólidos (Q medio), kg/(m2.h 3-6

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- Carga de sólidos (Q máximo), kg/(m2.h 9- Profundidad, en m 3,5-5- Para sedimentadores secundarios después

de aeración prolongada se recomiendanlos siguientes parámetros:

- Carga hidráulica (Q medio), m/d 8-16- Carga hidráulica (Q máximo), m/d 24-32- Carga de sólidos (Q medio), kg/(m2.h 1-5- Carga de sólidos (Q máximo), kg/(m2.h) 7- Profundidad, m 3,5-5- Las cargas hidráulicas anteriormente

indicadas están basadas en el caudal dellíquido sin considerar la recirculación,puesto que la misma es retirada delfondo al mismo tiempo y no tieneinfluencia.

e) Para decantadores secundarios circulares sedeben tener en cuenta las siguientesrecomendaciones:

- Los decantadores con capacidades dehasta 300 m3 pueden ser diseñados sinmecanismo de barrido de lodos, debiendoser de tipo cónico o piramidal, con unainclinación mínima de las paredes de latolva de 60 grados (tipo Dortmund). Paraestos casos la remoción de lodos debeser hecha a través de tuberías con undiámetro mínimo de 150 mm.

- Los decantadores circulares conmecanismo de barrido de lodos debendiseñarse con una tolva central paraacumulación de lodos de por lo menos 0,6m de diámetro y profundidad máxima de 4m. Las paredes de la tolva deben teneruna inclinación de por lo menos 60grados.

- El fondo de los decantadores circularesdebe tener una inclinación de alrededorde 1:12 (vertical: horizontal).

- El diámetro de la zona de entrada en elcentro del tanque debe seraproximadamente 15% a 20% del diámetrodel decantador. Las paredes del pozo deingreso deben profundizarse por lo menosa la mitad de la profundidad del tanque,para una buena distribución del licormezclado, pero deben estar a una alturasuficiente para no dispersar el lodo ya

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sedimentado.

- La velocidad de rotación del mecanismode barrido de lodos no debe ser superiora 2 revoluciones por hora.

f) Los decantadores secundarios rectangularesserán la segunda opción después de loscirculares. Para estos casos se deben teneren cuenta las siguientes recomendaciones:

- La relación largo /ancho debe ser 4/1como mínimo.

- La relación ancho/ profundidad debe sersuperior a 2/1.

- Para instalaciones pequeñas (hasta 300m3) se podrán diseñar sedimentadoresrectangulares sin mecanismos de barridode lodos, en cuyo caso se diseñaránpirámides o tolvas de lodo en todo elfondo.

g) Para zanjas de oxidación se admite el diseñode la zanja con sedimentador secundarioincorporado, para lo cual el proyectistadeberá justificar debidamente los criteriosde diseño.

h) Para las facilidades de retorno de lodos, sedeben tener en cuenta las siguientesrecomendaciones:

- Para decantadores circulares, el retornode lodo será continuo, pudiendo usarselas bombas centrífugas o tipo tornillo.La capacidad instalada de la estación debombeo de lodo de retorno será por lomenos el 100% por encima de la capacidadoperativa. La capacidad de bombeo serásuficientemente flexible (con motores develocidad variable o número de bombas)de modo que se puede operar a la plantaen todas las condiciones a lo largo dela vida de la planta.

- Para decantadores rectangulares conmecanismo de barrido de movimientolongitudinal, se considerará la remociónde lodo en forma intermitente, entreperíodos de viaje del mecanismo.

- El lodo de retorno debe ser bombeado aun cajón de repartición con compuertasmanuales y vertederos, del cual se pueda

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separar el lodo de exceso.

- Alternativamente se puede controlar elproceso descargando el lodo de excesodirectamente del tanque de aeración,usando la edad de lodo como parámetro decontrol. Por ejemplo si la edad de lodoes 20 d, se deberá desechar 1/20 delvolumen del tanque de aeración cada día.Siendo esta la única forma de operaciónen el caso de zanjas de oxidación consedimentador incorporado. En este casoel licor mezclado debe ser retirado enforma intermitente (de 6 a 8 retiros) aun tanque de concentración (en el casode zanjas de oxidación) o a unespesador, en el caso de otros sistemasde baja edad de lodo.

5.5.3.3 Zanjas de oxidación

a) Las zanjas de oxidación son aplicables apequeñas y grandes comunidades y constituyenuna forma especial de aeración prolongada conbajos costos de instalación por cuanto no esnecesario el uso de decantación primaria y ellodo estabilizado en el proceso puede serdesaguado directamente en lechos de secado.Este tipo de tratamiento es además de simpleoperación y capaz de absorber variacionesbruscas de carga. Dadas las característicasdel proceso, su eficiencia de tratamiento esmás alta que en las demás variantes delproceso de lodos activados, normalmente enlos siguientes intervalos:

- DBO entre el 95% y 98%- DQO entre el 90% y 95%- Nitrificación sobre el 95%

b) Los criterios de diseño para zanjas deoxidación son los enunciados en la secciónanterior (lodos activados) en lo que serefiere a parámetros de diseño del reactor ysedimentador secundario y requisitos deoxígeno. En el presente numeral se danrecomendaciones adicionales propias de esteproceso de tratamiento.

c) Para instalaciones de hasta 12 000 habitantesequivalentes de diseño se pueden diseñarzanjas de tipo convencional, con rotoreshorizontales. Para este caso se deben teneren cuenta las siguientes recomendaciones:

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- La forma de la zanja convencional esovalada, con un simple tabique nosoportante en la mitad. Para unaadecuada distribución de las líneas deflujo, se recomienda la instalación depor lo menos dos tabiques semicirculareslocalizados en los extremos, a 1/3 delancho del canal

- La entrada puede ser un simple tubo condescarga libre, localizadopreferiblemente antes del rotor. Encasos en los cuales se tengan más de doszanjas se deberá considerar una caja derepartición de caudales.

- El rotor horizontal a seleccionarse debeser de tales características que permitala circulación del líquido con unavelocidad de por lo menos 25 cm/s. Eneste caso la profundidad de la zanja nodeberá ser mayor que 1,5 m, para unaadecuada transferencia de momento. No esnecesario la profundización del canaldebajo de la zona de aeración.

- Los rotores son cuerpos cilíndricos devarios tipos, apoyados en cajas derodamiento a sus extremos, por lo cualsu longitud depende de la estructura yestabilidad de cada modelo. Para rotoresde longitud mayor a 3 m se recomienda enuso de apoyos intermedios. Los apoyos enlos extremos deben tenerobligatoriamente cajas de rodetes autoalineantes, capaces de absorber lasdeflexiones del rotor sin causarproblemas mecánicos.

- La determinación de las característicasdel rotor como: diámetro, longitud,velocidad de rotación y profundidad deinmersión, debe efectuarse de modo quese puedan suministrar los requisitos deoxígeno al proceso en todas lascondiciones operativas posibles. Para elefecto se deben disponer de las curvascaracterísticas de rendimiento delmodelo considerado, en condicionesestándar. Los rendimientos estándar derotores horizontales son del orden de1,8 kg O2/kWh a 2,8 kg O2/kWh.

- El procedimiento normal es diseñar

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primero el vertedero de salida de lazanja, el mismo que puede ser de alturafija o regulable y determinar elintervalo de inmersiones del rotor, paralas diferentes condiciones de operación.

- Para instalaciones de hasta 20 l/s sepuede considerar el uso de zanjas deoperación intermitente, sin sedimentado-res secundarios. En este caso se debeproveer almacenamiento del desecho porun período de hasta 2 h, ya sea en elinterceptor o en una zanja accesoria.

- El conjunto motor-reductor deben serescogidos de tal manera que la velocidadde rotación sea entre 60 RPM y 110 RPM yque la velocidad periférica del rotorsea alrededor de 2,5 m/s.

d) Para instalaciones mayores que 12 000habitantes se deberá considerarobligatoriamente la zanja de oxidaciónprofunda (reactor de flujo orbital) conaireadores de eje vertical y de bajavelocidad de rotación. Estos aireadorestienen la característica de transferirmomento a la masa líquida en forma eficientede modo que imparten una velocidad adecuada yun flujo del tipo helicoidal. Para este casose deben tener en cuenta las siguientesrecomendaciones:

- La profundidad de la zanja será 5 m y elancho 10 m como máximo. La densidad deenergía deberá ser superior a 10 W/m3.

- Los reactores pueden tener formas variadas,siempre que se localicen los aireadores enlos extremos y en forma tangencial a lostabiques de separación. Se dan como guíalos siguientes anchos y profundidades delos canales:

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TABLA X.14 Dimensiones de canales parazanjas de oxidación

HABITANTES EQUIVALENTES ANCHOm

PROFUNDIDADm

10000250005000075000100000200000

56,2588910

1,502

3,54

4,55

- En relación con la forma de los canales

se dan las siguientes recomendaciones:

- La profundidad del canal debe estarentre 0,8 y 1,4 veces el diámetrodel rotor seleccionado.

- El ancho de los canales debe estarentre 2 y 3 veces el diámetro delrotor.

- La longitud desarrollada del canalno debe sobrepasar 250 m.

- Para los aireadores de eje verticalse dan las siguientes recomendacio-nes:

- La velocidad de rotación paraaireadores pequeños debe estar entre36 RPM y 40 RPM y para aireadoresgrandes entre 25 RPM y 40 RPM.

- La distancia entre el fin deltabique divisorio y los extremos delas paletas del rotor debe seralrededor de 1,5% del diámetro totaldel rotor (incluyendo las paletas).

- La profundidad de inmersión delrotor debe estar entre 0,15 m y 0,2 m.

- La densidad de energía en la zona demezcla total debe estar entre 20W/m3 y 60 W/m3.

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- Se pueden considerar zanjas deoxidación de funcionamiento continuocon zonas de desnitrificación antesde una zona de aeración. Para elefecto hay que considerar lossiguientes aspectos:

- Se debe descontar de los requisitosde oxígeno del proceso, la cantidadde oxígeno que aporta ladesnitrificación.

- En el diseño de sedimentadoressecundarios, para zanjas condesnitrificación se debe asegurar unrápido retiro del lodo, para impedirla flotación del mismo.

- El vertedero de salida debe estarlocalizado al final de la zona dedesnitrificación.

- Las normas de diseño parasedimentadores secundarios seencuentran en la sección de lodosactivados.

5.5.4 Filtros percoladores

5.5.4.1 Los filtros percoladores deberán diseñarse de modoque se reduzca al mínimo la utilización de equiposmecánicos. Para ello se preferirá las opciones deutilizar lechos de piedra, distribución delefluente primario (tratado en tanques Imhoff) pormedio de boquillas, sedimentadores secundarios sinmecanismos de barrido (con tolvas de lodos) yretorno del lodo secundario al tratamientoprimario.

5.5.4.2 El tratamiento previo a los filtros percoladoresserá: Cribas, desarenadores y sedimentaciónprimaria (convencional o con tanques Imhoff).

5.5.4.3 Los filtros podrán ser de alta o baja carga, paralo cual se tendrán en consideración los parámetrosde diseño que constan en la Tabla X.15.

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TABLA X.15 Parámetros de diseño parafiltros percoladores

TIPO DE CARGAPARÁMETRO

BAJA ALTA

Carga hidráulica, m/dCarga orgánica, kg DBO/(m3.d)Profundidad (lecho de piedra),m (medio plástico),mRazón de recirculación

1 – 40,08 – 0,32

1,5 – 3

0

10 – 400,32 – 11 – 2

hasta 12 m1 - 2

5.5.4.4 En los filtros de baja carga la dosificación debeefectuarse por medio de sifones, con un intervalode dosificaciones de 5 min. Para los filtros dealta carga la dosificación es continua por efectode la recirculación y en caso de usarse sifones,el intervalo de dosificaciones será inferior a 15s.

5.5.4.5 Se utilizará cualquier sistema de distribución quegarantice la repartición uniforme del efluenteprimario sobre la superficie del medio decontacto, evitándose la mecanización innecesaria.

5.5.4.6 Cuando se usen boquillas fijas, se las ubicará enlos vértices de triángulos equiláteros que cubrantoda la superficie del filtro. El dimensionamientode los conductos de distribución dependerá de sila distribución es intermitente o continua.

5.5.4.7 Se permitirá cualquier medio de contacto quepromueva el desarrollo de la mayor cantidad de biopelícula y que permita la libre circulación dellíquido y del aire, sin producirse obstrucciones.El medio de contacto deberá tener una superficieexterna mínima de 40 m2 por m3 de lecho. Cuando seutilicen piedras pequeñas el tamaño mínimo será de25 mm y el máximo de 75 mm Para piedras grandes sutamaño oscilará entre 10 cm y 12 cm.

5.5.4.8 Se diseñará un sistema de ventilación de modo queexista una circulación natural del aire, pordiferencia de temperatura a través del sistema dedrenaje y a través del lecho de contacto.

5.5.4.9 El sistema de drenaje debe cumplir con lossiguientes objetivos:

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- Proveer un soporte físico al medio decontacto- Recolectar el líquido, para lo cual el fondo

debe tener una pendiente entre el 1% y el 2%.- Permitir una recirculación adecuada de aire,

para lo cual el proyectista deberá presentarlos cálculos justificativos correspondientes.

5.5.4.10 El sistema de drenaje deberá cumplir con lassiguientes recomendaciones:

- Los canales de recolección de agua deberántrabajar con su sección transversal no másdel 50% llena.

- Deben ubicarse pozos de ventilación en losextremos del canal central de ventilación.

- En caso de filtros de gran superficie debendiseñarse pozos de ventilación en laperiferia de la unidad. La superficie abiertade estos pozos será de 1 m2 por cada 250 m2 desuperficie de lecho.

- El área total de las aberturas en el tope delsistema de drenaje no debe ser menor al 15 %del área total del filtro.

- En filtros de baja carga sin recirculación,el sistema de drenaje deberá diseñarse demodo que se pueda inundar el lecho, con lafinalidad de controlar el desarrollo deinsectos.

5.5.4.11 Se deben diseñar obligatoriamente facilidades desedimentación secundaria. El propósito de estasunidades es de separar la biomasa producida en elfiltro. El diseño es similar al de sedimentadoresprimarios con la excepción de que la carga dediseño es basada en el flujo de la planta más elflujo de recirculación. La carga superficialrecomendada debe estar por debajo de 48 m/d basadaen el caudal máximo.

5.5.5 Módulos rotatorios de contacto

5.5.5.1 Son unidades que tienen un medio de contactocolocado en módulos cilíndricos que rotanalrededor de su eje. Los módulos generalmenteestán sumergidos hasta un 40% de su diámetro demodo que al rotar permiten que la bio película seponga en contacto alternadamente con el efluenteprimario y con el aire. Las condiciones deaplicación de este proceso es similar a las de

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filtros biológicos en lo que se refiere aeficiencias.

5.5.5.2 Para impedir la obstrucción con arena y materialflotante se debe incluir cribas (con unaseparación entre barras menor a la normal) ydesarenadores. Debido a que la velocidad derotación de los módulos no es suficiente paramantener los sólidos en suspensión, este procesodebe estar precedido de tratamiento primario.

5.5.5.3 Los módulos rotatorios pueden tener los siguientesmedios de contacto:

- Discos de madera, material plástico o metalubicados en forma paralela de modo queprovean una alta superficie de contacto parael desarrollo de la bio película.

- Cestas de alambre de forma cilíndrica llenasde esferas de material liviano (v. gr. bolasde poliuretano).

5.5.5.4 Se dará preferencia a los módulos de fabricaciónnacional y a aquellos cuyo mecanismo de rotaciónpueda recibir mantenimiento local, puesto que losmódulos importados tienen un elevado costo.

5.5.5.5 Para diseño de estas unidades se deben observarlas siguientes recomendaciones:

- Carga hidráulica entre 0,08 m/d y 0,16 m/d- La velocidad periférica de rotación para

aguas servidas municipales debe mantenersealrededor de 0,3 m/s

- El volumen mínimo de las unidades deben serde 4,88 litros por cada m2 de superficie demedio de contacto.

- Para módulos en serie se utilizará un mínimode cuatro unidades.

5.5.5.6 El efluente de los módulos debe tratarse en unsedimentador secundario, para separación de labiomasa. Los criterios de diseño de esta unidadson similares a los del sedimentador secundario defiltros biológicos.

5.6 Otros tipos de tratamiento

5.6.1 Aplicación sobre el terreno y re uso agrícola

5.6.1.1 La aplicación en el terreno de aguas residuales

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pre tratadas es un tipo de tratamiento que puede ono producir un efluente final. Para el uso deestos tratamientos con propósitos de re usoagrícola en el Ecuador, es necesario que secumplan con las recomendaciones de la OMS, quedeterminan la remoción de nematodos intestinales yde coliformes fecales a los siguientes niveles,según el tipo de re uso:

a) Para irrigación de productos que se consumencrudos, campos deportivos y parques públicos,se requiere la reducción completa denematodos intestinales y de coliformesfecales a niveles de 1 000 organismos por 100ml o menos. En este caso se recomienda un pretratamiento por lagunas de estabilización.

b) Para irrigación de productos cerealíferos,cosechas para procesamiento industrial y paraalimento de animales, pastizales y árboles,se requiere la reducción completa denematodos intestinales y no se establece unnivel para los coliformes. En este caso serecomienda un pre tratamiento por lagunas deestabilización con un período de retención de10 d como mínimo.

c) Para riego localizado de los productosindicados en la categoría anterior, en dondeno ocurre la exposición de trabajadores y elpúblico, no se establecen límites paranematodos y coliformes fecales, pero se debeconsiderar la posibilidad de que por la faltade control y vigilancia, se encuadren esporá-dicamente en las dos categorías antesmencionadas.

5.6.1.2 Antes de proceder al diseño de un sistema deaplicación de aguas residuales sobre el terreno,se procederá a efectuar un estudio defactibilidad, con el aporte del sector agrícola yde suelos, en el cual se considerarán por lo menoslos siguientes aspectos:

- Evaluación de los suelos: problemas desalinidad, infiltración, drenaje, etc.

- Evaluación de la calidad del agua: posiblesproblemas de toxicidad, tolerancia decultivos, etc.

- Tipos de cultivos, formas de irrigación,necesidades de almacenamiento, obras deinfraestructura, costos y rentabilidad.

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5.6.1.3 Los tres principales procesos de aplicación en elterreno son: riego a tasa lenta, infiltraciónrápida y flujo superficial. Para un adecuadodiseño de los sistemas de aplicación en el te-rreno, el proyectista deberá buscar una cuidadosainteracción con los sectores: agrícola, de suelosy económico. En los siguientes numerales se danlineamentos generales para diseño.

5.6.1.4 Para el sistema de riego de tasa lenta se sugierenlos siguientes parámetros de diseño:

a) Se escogerán suelos que tengan un buendrenaje y una permeabilidad de por lo menos 5cm/d.

b) Pendiente del terreno: para cultivos 20% comomáximo y para bosques hasta el 40%.

c) Profundidad de la capa freática: mínimo 1,5 my preferiblemente más de 3 m.

d) Pre tratamiento requerido: según loslineamientos del numeral anterior.

e) Requisitos de almacenamiento: se debeanalizar cuidadosamente efectuando un balancehídrico. Las variables a considerarse son porlo menos:

- Capacidad de infiltración- Régimen de lluvias- Tipo de suelo y de cultivo- Evapotranspiración y evaporación- Carga hidráulica aplicable- Períodos de descanso- Tratamiento adicional que se produce en

el almacenamiento, etc.

f) La carga de nitrógeno se comprobará de modoque al efectuar un balance hídrico, laconcentración calculada de nitratos en lasaguas subterráneas sea inferior a 10 mg/l(como nitrógeno).

g) La carga orgánica será entre 11 y 28 kgDBO/(ha.d), para impedir el desarrolloexagerado de biomasa. Las cargas bajas seutilizarán con efluentes secundarios y lascargas altas con efluentes primarios.

h) Los períodos de descanso usualmente varíanentre 1 y 2 semanas.

i) Se preferirán los dos primeros tipos de

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cultivos indicados en el numeral 5.6.1.1. conla rotación alternada que requiera unadecuado manejo de los suelos. Para defensade la calidad del agua subterránea sepreferirán los cultivos con alta utilizaciónde nitrógeno.

5.6.1.5 Para los sistemas de infiltración rápida serecomiendan los siguientes parámetros:

a) Se requieren suelos capaces de infiltrar de10 cm/d a 60 cm/d, como arena, limosarenosos, arenas limosas y grava fina. Serequiere también un adecuado conocimiento delas variaciones de nivel freático.

b) El pre tratamiento requerido es primario comomínimo y debe escogerse de acuerdo con loslineamentos del numeral 5.6.1.1.

c) La capa freática debe estar entre 3 m y 4,5 mde profundidad, como mínimo.

d) La carga hidráulica puede variar entre 2 cm y10 cm por semana, dependiendo de variosfactores.

e) Se debe determinar el almacenamientonecesario considerando las variablesindicadas en el numeral anterior. Se debenmantener períodos de descanso entre 5 d y 20d para mantener condiciones aeróbicas en elsuelo. Los períodos de aplicación seescogerán manteniendo una relación entre 2:1a 7:1 entre períodos de descanso y deaplicación.

f) La carga orgánica recomendada debe mantenerseentre 10 y 60 kg DBO/(ha.d)

5.6.1.6 Para los sistemas de flujo superficial serecomiendan los siguientes parámetros:

a) Se requieren suelos arcillosos de bajapermeabilidad.

b) La pendiente del terreno debe estar entre el2% y el 8% (preferiblemente el 6%), Serequiere una superficie uniforme sinquebradas o cauces naturales, de modo que lasaguas servidas puedan distribuirse en unacapa de espesor uniforme en toda el área deaplicación. La superficie deberá cubrirse conpasto o cualquier otro tipo de vegetaciónsimilar que sea resistente a las condiciones

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de inundación y que provea un ambienteadecuado para el desarrollo de bacterias.

c) El nivel freático debe estar 0,6 m por debajocomo mínimo, para permitir una adecuadaaeración de la zona de raíces.

d) El pre tratamiento requerido es primario comomínimo y debe escogerse de acuerdo con loslineamentos del numeral 5.6.1.1.

e) El almacenamiento debe determinarse siguiendolos lineamentos indicados en el numeral5.6.1.3. Este análisis definirá la cargahidráulica a utilizarse.

f) Se pueden usar cargas orgánicas de hasta 76kg DBO/(ha.d). El sistema de aplicación debeser intermitente, con una relación de 2:1entre los períodos de descanso a períodos deaplicación. Antes del corte o utilización dela vegetación para alimento de animales sedebe permitir un período de descanso de 2semanas como mínimo.

5.6.2 Tratamientos con plantas acuáticas

5.6.2.1 Aunque hay abundante bibliografía sobre el uso deplantas acuáticas para el tratamiento de aguasresiduales, existen varios aspectos aún noresueltos que limitan la aplicación de estos sis-temas de tratamiento, por lo cual el proyectistadeberá justificar cuidadosamente la selección deestos procesos, teniendo en consideración loslineamentos que se dan a continuación.

5.6.2.2 La tecnología del uso de plantas flotantes (principalmente la Eichhornia Crassipes), paramejorar la calidad de efluentes de lagunas deestabilización u otros procesos de tratamiento, esaplicable para climas cálidos como los de la costay oriente ecuatorianos. Para climas más fríos losrequisitos de área se incrementan conside-rablemente.

5.5.6.3 El uso de plantas flotantes no es aplicable alagunas tratando desechos crudos, debido a que laslagunas son diseñadas de formas especialesincompatibles con las requeridas por unidadesprimarias para una adecuada remoción de sólidos.

5.5.6.4 El uso de plantas emergentes en combinación confiltros arenosos o de piedra se debe considerartodavía en una etapa de desarrollo y no

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constituyen una alternativa confiable hasta que secontestan preguntas sobre aspectos claves como:remoción de bacterias y parásitos y de operaciónante condiciones variables.

5.5.6.5 En caso de utilizarse plantas acuáticas flotantescomo la Eichhornia Crassipes, se deben diseñarlagunas de forma alargada para facilitar lacosecha de las plantas. El proyectista debeconsiderar que en condiciones climáticas similaresa las de la costa ecuatoriana se producen entre 200 kg/(ha.d ) y 250 kg/(ha.d)(peso seco), osea entre 4 t/(ha.d) y 5 t/(ha.d) de plantascon un 95% de humedad. La disposición de estagran cantidad de material pone una seria barreraen el uso de este sistema.

5.5.6.6 El proyectista deberá justificar cuidadosamente eluso de por lo menos los siguientes criterios:

- Tasa de aplicación hidráulica- Forma y dimensiones de la laguna de plantas

flotantes- Remoción de compuestos orgánicos y debacterias- Forma de procesamiento y disposición de las

plantas

5.6.3 Filtros intermitentes de arena

5.6.3.1 Son unidades que fueron usadas desde hace muchosaños para el tratamiento de efluentes primarios osecundarios. Actualmente su uso está restringido aefluentes de lagunas de estabilización. La únicainstalación que se conoce fue construida en elUruguay hace muchos años, ha sido discontinuadapor problemas operativos.

5.6.3.2 En caso de utilizarse este proceso, se deben teneren cuenta las siguientes recomendaciones:

a) Pre tratamiento: primario como mínimo.Recomendable secundario por lagunas deestabilización.

b) Carga hidráulica: de 0,08 m/d a 0,2 m/d paraefluente primario y de 0,2 m/d a 0,4 m/d paraefluente secundario.

c) Lecho filtrante: material granular lavado conmenos del 1% por peso de materia orgánica. Laarena tendrá un tamaño efectivo de 0,35 mm a1 mm y un coeficiente de uniformidad menorque 4 (preferiblemente 3,5). La profundidad

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del lecho podrá variar entre 0,6 m y 0,9m.

d) El sistema de drenaje consiste en tubos conjuntas abiertas o con perforaciones y un tubode ventilación al extremo, aguas arriba. Lapendiente de los tubos será entre 0,5% y el1%. Bajo las tuberías se colocará un lechode soporte constituido por grava o piedratriturada de 0,6 cm a 3,8 cm de diámetro.

e) La distribución del afluente se efectuará pormedio de canaletas o por aspersión. Se debencolocar placas protectoras de hormigón paraimpedir la erosión del medio filtrante.

f) El afluente debe dosificarse con unafrecuencia mínima de 2 veces al día,inundando el filtro hasta 5 cm de profun-didad.

g) El número mínimo de unidades es dos. Paraoperación continua, una de las unidades debeser capaz de tratar todo el caudal, en tiempode mantenimiento de la otra unidad, oalternativamente se debe proveeralmacenamientodel desecho durante el período demantenimiento.

5.6.4 Tratamientos anaeróbicos de flujo ascendente

5.6.4.1 Estos procesos de tratamiento son una modificacióndel proceso de contacto anaeróbico desarrolladohace varias décadas y consisten en un reactor enel cual el afluente es introducido a través de unsistema de distribución localizado en el fondo yfluye hacia arriba atravesando un medio decontacto anaeróbico. En la parte superior existeuna zona de separación de fases y el efluenteclarificado sale por la parte superior. Lostiempos de permanencia en estos procesos sonrelativamente cortos. Existen básicamente dostipos de reactores de flujo ascendente:

1) El de lecho fluidizado, en el cual el mediode contacto es un material granular(normalmente arena). El afluente se aplica enel fondo a una tasa controlada (generalmentese requiere de recirculación) para producirla fluidización del medio de contacto y labiomasa se desarrolla alrededor de los granosdel medio.

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2) El reactor de flujo ascendente con manto delodos (conocido como UASB = upflow anaerobicsludge blanket process), en el cual eldesecho fluye hacia arriba a través de unazona de manto de lodos.

5.6.4.2 Para determinar las condiciones de aplicación serequiere analizar las ventajas y desventajas delproceso.Las principales ventajas del proceso son:

- eliminación del proceso de sedimentación- relativamente corto período de retención- producción de biogas y- aplicabilidad a desechos de altaconcentración.

Las principales desventajas del proceso son:

- muy limitada remoción de bacterias yaparentemente nula remoción de parásitos

- sensibilidad de los sistemas anaeróbicos acambios bruscos de carga y de temperatura

- difícil aplicación del proceso a desechos debaja concentración

- problemas operativos que implican lanecesidad de operación calificada para elcontrol del proceso y el deterioro demateriales por efecto de la corrosión

- necesidad de tratamiento posterior,principalmente porque el proceso transformael nitrógeno orgánico a amoníaco, lo cualimpone una demanda de oxígeno adicional ypresenta la posibilidad de toxicidad

- la única instalación que ha sido construidaen el país, se encuentra en la Ciudad deChone y de ninguna manera puede considerarseun éxito

De un análisis realista de una gran cantidad deinformación existente sobre el proceso seestablecen las siguientes condiciones deaplicación:

a) La práctica de uso de estos procesos en eltratamiento de aguas residuales de ciudadesde varios tamaños, no tiene un historialsuficientemente largo como para considerarlosde tecnología establecida. La variante porlechos fludizados presenta menor experienciaque la variante por flujo ascendente conmanto de lodos.

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b) Sin embargo el uso de los mismos para eltratamiento de desechos industrialesconcentrados aparece actualmente aceptable.

c) Previo al diseño definitivo es recomendableque los criterios de diseño sean determinadosexperimentalmente, con el uso de plantaspiloto.

5.6.4.3 Antes de proceder al diseño de estos procesos detratamiento se deberán haber cumplido con lasdisposiciones del numeral 4.2.1 sobre ladeterminación del grado de tratamiento.

5.6.4.4 Para orientación en los diseños preliminares deplantas con lechos anaeróbicos fluidizados (dematerial granular), se dan los siguientesparámetros:

a) El tratamiento previo debe ser cribas ydesarenadores.

b) Carga orgánica: entre 1,6 kg DBO/(m3.d) y 4,8kg DBO/(m3.d).

c) Medio de contacto: partículas de 0,5 mm a 1mm de diámetro, con densidades entre 1,3 g/cm3

y 3 g/cm3. Son preferibles las partículas debaja densidad.

d) Expansión del lecho: del 5% al 20%.

e) Distribución uniforme del flujo

f) Se requiere la recirculación del efluentepara mantener un grado uniforme de expansión.

5.6.4.5 Para orientación en los diseños preliminares deplantas con lechos anaeróbicos de manto de lodos,se dan los siguientes parámetros:

a) Cargas de diseño:

entre 10 kg DBO/(m3.d) y 15 kg DBO/(m3.d) para30°C

entre 5 kg DBO/(m3.d) y 10 kg DBO/(m3.d) para20 °C



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b) Altura del manto de lodo: entre 2 m y 2,5 m.

c) Carga volumétrica: entre 0,6 m3 y 3,8 m3 porm3 de reactor.

d) Carga hidráulica: entre 0,04 m/h y 0,16 m/h.

e) Tiempo de retención: entre 5 h y 17 h.

5.6.4.6 Para los diseños de estas unidades el proyectistadeberá justificar la determinación de valores paralos siguientes aspectos:

a) Eficiencias de remoción de la materiaorgánica, de coliformes y nematodosintestinales.

b) La cantidad de lodo biológico producido y laforma de disposición final.

c) El diseño de los orificios de distribución enel fondo.

d) La cantidad de gas producida y losdispositivos para control y manejo.

e) Los requisitos mínimos de post-tratamiento

f) Para este tipo de proceso será indispensablela presentación de un manual de operación ymantenimiento, con indicación de losparámetros de control del proceso, eldimensionamiento del personal y las califica-ciones mínimas del personal de operación ymantenimiento.

5.6.5 Desinfección

5.6.5.1 La reducción de bacterias se efectuarápreferiblemente con el uso de lagunas deestabilización. La desinfección de aguasresiduales no es recomendable en el Ecuador, enconsideración a aspectos técnicos como:- El crecimiento bacteriano posterior a la

desinfección con cloro

- La poca disponibilidad de cloro para sistemasde agua potable

- La posibilidad de formación de compuestosórgano clorados, y

- El alto costo

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5.6.5.2 Solamente en el caso en el que el cuerpo receptordemande una alta calidad bacteriológica y no seaposible la construcción de lagunas, se considerarála desinfección de efluentes secundarios en formaintermitente y con cloro. Tal es el caso decuerpos receptores usados para actividadesrecreativas con contacto directo. La desinfecciónde desechos crudos o efluentes primarios no esconsiderada una opción técnicamente aceptable, porel alto consumo de cloro por presencia de lossólidos disueltos.

5.6.5.3 En caso de diseñarse facilidades de cloración elproyectista deberá presentar justificativos enrelación con los siguientes aspectos:

- La dosis de cloro- El tiempo de contacto y diseño de la

correspondiente cámara- Los detalles de las facilidades de

dosificación, inyección, almacenamiento ydispositivos de seguridad

5.7 Tratamientos de lodos

5.7.1 Generalidades

5.7.1.1 Para proceder al diseño de facilidades detratamiento de lodos, se realizará un inventariode producción de lodos en los procesos detratamiento de la planta, debiéndose tener encuenta las siguientes recomendaciones:

- El inventario se realizará para condicionesde caudales y concentraciones medias ytemperaturas correspondientes al mes máscaliente.

- Para lodos primarios se determinará elvolumen y masa de sólidos en suspensióntotales y volátiles teniendo en consideraciónlos porcentajes de remoción, contenido desólidos y densidades indicadas en el numeral5.4.3.3.

- Para procesos de tratamiento biológico comolos de lodos activados y filtros biológicosse determinará la masa de lodos biológicosproducidos por síntesis de la materiaorgánica menos la cantidad destruida porrespiración endógena.

- En los procesos de lodos activados condescarga de lodos directamente desde eltanque de aeración, se determinará el volumende lodo producido a partir del parámetro de

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399

la edad de lodos. En este caso la concentra-ción del lodo de exceso es la misma que ladel tanque de aeración.

- En los procesos de lodos activados condescarga del lodo de exceso antes del tanquede aeración, se determinará el volumen delodo producido a partir de la concentracióndel lodo re circulado del fondo delsedimentador secundario.

5.7.1.2 Se tendrá en consideración además las cantidad delodos de fuentes exteriores, como tanquessépticos.

5.7.1.3 Los lodos de zanjas de oxidación y aeraciónprolongada no requieren otro proceso detratamiento que el de desaguado, generalmente enlechos de secado.

5.7.1.4 Los lodos de otros sistemas de tratamiento delodos activados y de filtros biológicos necesitanser estabilizados. Para el efecto se escogeránprocesos que sean de bajo costo y de operación ymantenimiento sencillos. Se evitará al máximo eluso de mecanismos importados tales como filtros alvacío, centrífugas, secadores, filtros prensas,incineradores, etc., pues todos ellos noconstituyen una tecnología apropiada para el Ecua-dor.

5.7.1.5 Para la estabilización de lodos biológicos seevitará la digestión aeróbica debido a los altoscostos iniciales y de operación. Se preferirá ladigestión anaeróbica, pudiendo considerarse lassiguientes alternativas:

- Digestión anaeróbica en dos etapas conrecuperación de gas.

- Sistemas de digestión anaeróbica abiertos(sin recuperación de gas), como:

- Digestores convencionales abiertos y

- Lagunas de lodos

7.5.1.6 Para procesamiento de lodos estabilizados seconsiderarán las siguientes opciones:

- Lechos de secado y transporte del lodo seco.

- Almacenamiento en lagunas y disposición en elterreno del lodo sin deshidratar.

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400

5.7.2 Digestión anaeróbica

5.7.2.1 La digestión anaeróbica es un proceso detratamiento de lodos que tiene por objeto laestabilización, reducción de volumen einactivación de organismos patógenos de lodos. Ellodo ya estabilizado puede ser procesado sinproblemas de malos olores. Para efectos de laspresentes normas, se considerará el proceso dedigestión anaeróbica forzosamente para lossiguientes casos:

- Para lodo de plantas primarias.

- Para lodo primario y secundario de plantas detratamiento con filtros biológicos.

- Para lodo primario y secundario de plantas delodos activados (exceptuando los casos deplantas de aeración prolongada).

5.7.2.2 Para casos en los cuales se desea recuperar el gasdel proceso, se diseñará un proceso de digestiónde dos etapas, teniendo en cuenta las siguientesrecomendaciones:

- El volumen del digestor de la primera etapase determinará adoptando una carga entre 1,6kg SSV/(m3.d) y 8 kg SSV/(m3.d), las mismasque corresponden a valores de tasas altas. Para las condiciones de la costa y el orientese usarán cargas más altas y parainstalaciones en la sierra se usarán cargasmás bajas.

- El contenido de sólidos en el lodo tiene graninfluencia en el tiempo de retención desólidos. Se comprobará el tiempo de retenciónde sólidos en la primera etapa, de acuerdocon los valores que se indican y si es delcaso se procederá a reajustar la carga:

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TABLA X.16 Tiempos de retención de sólidosen función de la temperatura

TEMPERATURA, °°C TIEMPO DE RETENCION, d

1824303540

2820141010

- La primera etapa será diseñada sincalentamiento, pero se considerará mezclaintermitente por medio de una bombacentrífuga de impulsor abierto. El digestorde la primera etapa será de hormigón, concubierta fija.

- El volumen de la segunda etapa será igual alde la primera. El digestor de la segundaetapa tendrá una cubierta flotante, diseñadapara mantener una presión uniforme del gas,por efecto del peso de la cubierta y pesoadicional requerido. La cubierta seráinstalada descansando sobre topes de hormigóndimensionados para resistir el esfuerzocortante.

- Adicionalmente, el digestor de segunda etapadeberá tener facilidades de rebose y pararemoción del sobre nadante en por lo menostres niveles superiores. El sobre nadanteserá retornado a los procesos de tratamiento.

- Otros detalles a considerarse en el diseño dedigestores son:

- La forma de los tanques puede serovalada, circular o cuadrada.

- El fondo de los digestores cilíndricosdebe tener una pendiente hacia el centrode por lo menos 1:6. El lodo digerido esretirado del fondo del tanque, alcentro.

- La profundidad varía entre 6 m y 14 m. Para tanques cilíndricos de 15 m a 18 mde diámetro, la profundidad generalmentevaría entre 5 m y 6 m. Para tanques demayor capacidad generalmente se

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402

especifican profundidades alrededor de10 m.

- Los digestores deben tener facilidadesde limpieza y mantenimiento. Serecomienda la instalación de un pozo deinspección central.

- El proyectista deberá justificar el diseño delas facilidades de recuperación de gas,teniendo en consideración por lo menos lossiguientes aspectos:

- Facilidades de medición de gas- Trampas de llamas y otros sistemas deseguridad- Almacenamiento de gas- Manómetros, trampas de gotas y quemadores degas.

5.7.2.3 Para casos en los cuales no se desea recuperar elgas del proceso, se diseñará un proceso dedigestión abierto de una etapa, teniendo en cuentalas siguientes recomendaciones:

- El volumen del digestor se determinaráadoptando una carga entre 0,4 kg SSV/(m3.d) y1,6 kg SSV/(m3.d), las mismas que correspondena valores de tasas bajas. Para lascondiciones de la costa y el oriente seusarán cargas más altas y para instalacionesen la sierra se usarán cargas más bajas.

- El contenido de sólidos en el lodo tiene graninfluencia en el tiempo de retención desólidos. Se comprobará el tiempo de retenciónde sólidos, de acuerdo con los valores que seindican y si es del caso se procederá areajustar la carga:

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TABLA X.17 Tiempos de retención de sólidosen lodos

TEMPERATURA, °°C TIEMPO DE RETENCION, d

2025303540

4737332423

- Los digestores abiertos pueden ser de formade tanque circular o cuadrado o en forma delaguna de lodos.

5.7.3 Lagunas de lodos

5.7.3.1 Las lagunas de lodos pueden emplearse comodigestores o para almacenamiento. Su profundidadgeneralmente varía entre 3 m y 5 m y su superficiese determinará con el uso de una carga superfi-cial entre 0,1 kg SSV/(m3.d) y 0,25 kgSSV/(m2.d). Para evitar la presencia de malosolores se deben usar cargas hacia el lado bajo.

5.7.3.2 Los requisitos de volumen para una laguna paradigestión de lodos se determinan con losparámetros anteriormente indicados para digestoresde baja carga.

5.7.3.3 Las facilidades de lagunas de lodos debendiseñarse teniendo en cuenta las siguientesconsideraciones:

- Los diques y fondo de estas lagunas sonpreferiblemente diseñadas con recubrimientode losetas de hormigón.

- Los taludes de los diques pueden ser de mayorpendiente que para lagunas de estabilización.El fondo de las mismas debe tener pendientehacia una tolva central.

- Se deben incluir facilidades para remocióndel lodo digerido en el fondo y del sobrenadante, en por lo menos tres nivelessuperiores.

- En forma similar que para lagunas deestabilización se deberán incluir facilidades

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404

para limpieza, circulación de vehículos,rampas de acceso, etc.

5.7.4 Aplicación de lodos sobre el terreno

5.7.4.1 Los lodos estabilizados provenientes del procesode zanjas de oxidación y de digestión anaeróbicatienen un valor como abono y podrán ser aplicadosen estado líquido directamente sobre el terreno,siempre que se haya removido por lo menos el 55%de los sólidos volátiles suspendidos.

5.7.4.2 Para el efecto se escogerán sitios ubicados a porlo menos 500 m de la vivienda más cercana. Elterreno deberá estar protegido contra laescorrentía de aguas lluvias y no deberá teneracceso al público.

5.7.4.3 El terreno deberá tener una pendiente inferior al6% y su suelo deberá tener una tasa deinfiltración entre 1 cm/h y 6 cm/h, estar biendrenado, de composición química alcalina o neutra,debe ser profundo y de textura fina y con un nivelfreático ubicado a por lo menos 10 m deprofundidad.

5.7.4.4 En la misma forma que para la disposición de aguasresiduales sobre el terreno se deberá tener encuenta que para una adecuado diseño, elproyectista deberá buscar una cuidadosa inter-acción con los sectores: agrícola, de suelos yeconómico, en la determinación de por lo menos lossiguientes aspectos:

- Concentración de metales pesados en los lodosy compatibilidad con los niveles máximospermisibles.

- Cantidad de cationes en los lodos y capacidadde intercambio iónico.

- Tipos de cultivos y formas de riego, etc.

5.7.5 Remoción de lodos de lagunas deestabilización

5.7.5.1 Para remoción de lodos de lagunas primarias, seprocederá al drenado mediante el uso de sifones.Las lagunas deberán drenarse hasta alcanzar elmínimo nivel, en estas condiciones el lodo quedaráexpuesto al ambiente. La operación de secado debeescogerse en la estación seca y tiene una duraciónno mayor a dos meses. Durante esta operación elagua residual debe idealmente tratarse sobrecar-

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405

gando una batería paralela.

5.7.5.2 El lodo del fondo debe dejarse secar a laintemperie. El mecanismo de secado esexclusivamente por evaporación y su duracióndepende de las condiciones ambientales,principalmente de la temperatura. En condicionesde climas cálidos y templados, el lodo de unalaguna se seca en períodos entre 4 y 6 semanas,formando grietas en forma similar a la de lechosde secado.

5.7.5.3 Una vez que se ha logrado un contenido de sólidosde alrededor del 35%, el lodo es manejable y puedeser removido en forma manual o con la ayuda deequipo pesado. Para instalaciones grandes esrecomendable la remoción de lodo con cargadoresfrontales y volquetas.

5.7.5.4 El lodo seco debe almacenarse en pilas de hasta 2m de altura previo a su uso como abono. Los lodossecos tienen gran demanda como abono y solamenteen el caso de no ser factible el uso agrícola, sedebe proceder a su disposición idealmente en elrelleno sanitario de la ciudad.

5.7.6 Lechos de secado

5.7.6.1 Los lechos de secado son generalmente el métodomás simple y económico de deshidratación de lodosestabilizados aeróbicamente (zanjas de oxidación)o anaeróbicamente (digestión anaeróbica).

5.7.6.2 Previo al dimensionamiento de los lechos secalculará la masa y el volumen de lodosestabilizados, por año. En el caso de zanjas deoxidación el contenido de sólidos en el lodo esconocido. En el caso de lodos digeridos anaeróbi-camente, se determinará la masa de lodosconsiderando una reducción de sólidos volátilesentre el 50% y 55%. La gravedad específica de loslodos digeridos varía entre 1,03 y 1,04. Si bienel contenido de sólidos en el lodo digeridodepende del tipo de lodo, los siguientes valoresse dan como guía:

- Para lodo primario digerido: de 8% a 12% desólidos.

- Para lodo de procesos biológicos incluidolodo primario: de 6% al 10% de sólidos.

5.7.6.3 Los requisitos de área de lechos de secado sedeterminan adoptando una profundidad de aplicación

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entre 20 cm y 30 cm y calculando el número deaplicaciones por año. Para el efecto se debentener en cuenta los siguientes períodos deoperación:

- Período de aplicación: 4 h a 6 h

- Período de secado: entre 3 y 4 semanas paraclimas cálidos y entre 4 y 6 semanas paraclimas más fríos.

- Período de remoción del lodo seco: entre 1 y2 semanas para instalaciones con limpiezamanual (dependiendo de la forma de loslechos) y entre 1 d y 2 d para instalacionespavimentadas en las cuales se puede empujarel lodo seco, con un tractor pequeño.

- Período de preparación y mantenimiento: de 1d a 2 d por aplicación para lechos de arena.Un día por aplicación para lechos conladrillos (con juntas de arena) y una semanapor año para lechos pavimentados con drenajecentral.

5.7.6.4 Adicionalmente se comprobarán los requisitos deárea teniendo en cuenta las siguientesrecomendaciones:

TABLA X.18 Requisitos de áreas para lechosde secado

TIPO DE LODO Kg SOLIDOS/(m2.AÑO)

PrimarioPrimario y filtrospercoladoresPrimario y lodos activadosZanjas de oxidación

120 – 200100 – 16060 – 100110 – 200

5.7.6.5 En relación con detalles de diseño de lechos desecado, se deben tener en cuenta las siguientesrecomendaciones:

- Los tanques pueden ser construidos demampostería, de concreto o de tierra (condiques), de una profundidad total de 30 cm a40 cm. El ancho de los lechos esgeneralmente entre 3 m y 6 m pero parainstalaciones grandes puede sobrepasar los 10m.

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- El medio de drenaje no es de importancia enrelación con el secado, ya que el mecanismode secado es casi exclusivamente porevaporación, sin embargo sirve para drenaragua de lluvias cuando los lechos están fuerade operación. Este medio generalmente es de0,3 m de espesor y debe tener los siguientescomponentes:

- El medio de soporte recomendado estáconstituido por una capa de 15 cmformada por ladrillos colocados sobre elmedio filtrante, con una separación de 2cm a 3 cm llena de arena. La arena es elmedio filtrante y debe tener un tamañoefectivo de 0,3 mm a 1,3 mm y un coe-ficiente de uniformidad menor que 5.

- Debajo de la arena se debe colocar unestrato de grava graduada entre 1,6 mm y51 mm (1/16" y 2"), de 0,2 m de espesor.

- Los drenes deben estar constituidos portubos de 100 mm colocados debajo de lagrava, en pequeñas zanjas.

- Alternativamente se pueden diseñarlechos pavimentados con losas dehormigón o losetas prefabricadas, conuna pendiente de 1,5% hacia un canalcentral de drenaje. La forma de estoslechos es de 5 m a 15 m de ancho, por 20m a 45 m de largo.

- Para cada lecho se debe proveer unatubería de descarga con su respectivaválvula de compuerta y loseta en elfondo, para impedir la destrucción dellecho.

5.8 Criterios de descarga de efluentes industriales alsistema de alcantarillado

5.8.1 Los efluentes industriales pueden seraceptados en un sistema de alcantarillado siempreque cumplan con requisitos de descarga que tienenel propósito de defender al sistema de alcan-tarillado y a los procesos de tratamiento.

5.8.2 En el caso de aceptarse un efluenteindustrial al alcantarillado público, este nocontendrá los siguientes elementos:

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a) Desechos que puedan causar un peligro deexplosión en el sistema de alcantarillado oen la planta de tratamiento.

b) Sólidos en suspensión en concentracionestales que produzcan una acumulación desedimentos en el sistema de alcantarillado, ode tal tamaño que puedan obstruir los conduc-tos, bombas y otros equipos.

c) Substancias que ataquen químicamente a loscolectores y que produzcan daños a lasestructuras del sistema de alcantarillado ytratamiento.

d) Substancias tóxicas en concentraciones queinhiban los procesos biológicos de la plantade tratamiento.

5.8.3 Además de los requisitos indicados, se podráaceptar la descarga de un desecho líquidoindustrial en el alcantarillado público, paratratamiento combinado con los desechos domésticos,siempre que se observen los límites de carga delos diferentes parámetros contemplados en lasbases de diseño de la planta de tratamiento, tantoal final del período de diseño, como cada cincoaños desde el inicio de la operación de la planta.Se exigirá el tratamiento de los desechosindustriales antes de la descarga alalcantarillado público cuando se sobrepasen loslímites indicados.

5.8.4 Para todas las industrias que tengan procesosindustriales con descargas violentas (nouniformes) se exigirá como mínimo una compensaciónde caudales consistente en un tanque dimensionadopara permitir una descarga uniforme en 24 h, confacilidades de mezcla y un cribado de rejas conuna separación no mayor a 3 cm.

Los efluentes de industrias individuales, de conjuntos deindustrias o de parques industriales podrán ser aceptados enel alcantarillado público, para tratamiento combinado en unaplanta municipal, con los pre tratamientos indicados ysiempre que se cumplan con las limitaciones indicadas y queademás no se excedan los límites que se indican acontinuación:

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TABLA X.19 Límites para descargas de efluentesindustriales a sistemas dealcantarillado

PARAMETRO UNIDAD LIMITE MÁXIMO

TemperaturaAceites y grasaspHSólidos en suspensiónSólidos sedimentablesSustancias solubles en hexanoDBO 5 d, 20 °CSulfatosCianurosArsénicoCadmioCromo exavalenteHierroMercurioNíquelPlomoCobreZincCloroformoPentaclorofenolHidrocarburosCloro activoPesticidas

°Cmg/lU

mg/lml/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/l

451005 - 912001050100050010,10,025200,0120,5150,11200,51

5.8.6 La Entidad encargada del control deberásolicitar o efectuar los análisis y mediciones enlas descargas industriales, para asegurar que secumplan con las disposiciones indicadas en lasnormas de acuerdo con las disposiciones vigentes.

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APENDICE Z




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412

DECIMOPRIMERA PARTE (XI)

ESTACIONES DE BOMBEO

1. OBJETO

1.1 Estas disposiciones proporcionan al IngenieroSanitario un conjunto de criterios básicos para eldiseño de estaciones de bombeo de agua paraconsumo humano y de aguas residuales.

2. ALCANCE

2.1 Las presentes disposiciones se refieren aestaciones de bombeo de agua para consumo humano yde aguas residuales.

3. DEFINICIONES

3.1 Estación de bombeo. Conjunto de estructuras,equipos y accesorios que permiten elevar el aguadesde un nivel inferior a uno superior, o queintroducen energía de presión en un sistemahidráulico.

3.2 Cámara húmeda. Ambiente en el cual se ha dispuestoel líquido, también se le conoce con el nombre depozo de succión.

3.3 Cámara seca. Ambiente en el cual se han dispuestolos equipos de bombeo.

3.4 Elevación estática de succión. Es la distanciavertical existente, desde el nivel de suministrodel líquido, al eje de la bomba, cuando esta seencuentra por encima del nivel de suministro.

3.5 Columna estática de succión. Es la distanciavertical existente, desde el nivel de suministrodel líquido, al eje de la bomba, cuando esta seencuentra por debajo del nivel de suministro.

3.6 Columna estática de descarga. Es la distanciavertical existente, desde el eje de la bomba alpunto de entrega libre del líquido.

3.7 Columna estática total. Es la distancia verticalexistente, desde el nivel de suministro hasta elnivel de descarga libre del líquido.

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3.8 Columna de fricción. Es aquella necesaria paravencer la resistencia que oponen las tuberías,válvulas y accesorios, que van a la bomba o salende ella.

3.9 Columna de velocidad. Es la distancia de caídanecesaria para que un líquido adquiera una ciertavelocidad.

3.10 Elevación de succión. Es la suma de la elevaciónestática de succión y la columna de fricción, dela parte de la succión de la bomba; se la conocecomo succión negativa.

3.11 Columna de succión. Es la diferencia de losvalores de: columna de succión estática y pérdidaspor fricción de la parte de la succión, se laconoce como succión positiva.

3.12 Columna de descarga. Es la suma de las columnas dedescarga estática, las pérdidas por fricción en ladescarga y la columna de velocidad en la descarga.

3.13 Altura dinámica total de bombeo. Corresponde a lasuma de la columna estática total, la columna defricción, la columna de velocidad y la presión desalida, siempre y cuando esta última no se hayaconsiderado en la columna estática total.

3.14 Altura neta positiva de aspiración disponible. Esla característica del sistema de bombeo yconstituye la energía que tiene el líquido en latoma de aspiración de la bomba, independientementedel tipo de bomba, por encima de la energía dellíquido y debido a su presión de vapor.

3.15 Altura neta positiva de aspiración requerida. Esuna característica de la bomba y constituye laenergía necesaria para llenar la parte deaspiración y vencer las pérdidas por rozamiento ypor el aumento de velocidad, desde la conexión deaspiración de la bomba, hasta el punto en que seañade más energía.

3.16 Cavitación. Presión en la tubería de aspiraciónpor debajo de la presión de vapor, que produceruidos, vibraciones y disminuciones del caudal dela bomba, debidos a valores insuficientes de laaltura neta positiva de aspiración disponible enel sistema.

3.17 Potencia absorbida o potencia al freno. Es laprecisada por la bomba para realizar unadeterminada cantidad de trabajo.

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4.1 El diseño de estaciones de bombeo se encuadrará,en general, dentro del proceso descrito en laprimera parte de estas disposiciones para laejecución de un proyecto; es decir, se deberánrealizar estudios de pre factibilidad,factibilidad y definitivos, de acuerdo a lo que laSAPYSB determine.

4.2 Generalidades

4.2.1 Selección del sitio de emplazamiento

4.2.1.1 La selección del sitio de emplazamiento de unaestación de bombeo se hará en base de un análisisdetallado de la situación presente y futura de lazona, tomado en cuenta aspectos como los siguien-tes: topografía, características geológicas,características de los suelos, zonas aledañas,comunicaciones, peligros potenciales, tales comoinundaciones, incendios, vientos, sismos, etc.,protección del líquido, funcionamiento hidráulico,disponibilidad de energía y crecimiento oexpansión de la estación. La selección final delsitio debe ser el resultado de un equilibrio entrelas necesidades técnicas, aspectos económicos y elimpacto ambiental.

4.2.2 Consideraciones generales

4.2.2.1 Las estaciones de bombeo de aguas para consumohumano serán diseñadas de tal manera que lacalidad del agua no sufra alteracionesdesfavorables, protegiendo adecuadamente ellíquido a bombear.

4.2.2.2 En estaciones de bombeo de aguas claras, desdefuentes superficiales, el diseño de las obras detoma y del pozo de succión debe prever que losmateriales flotantes y los sedimentos que se pro-duzcan sean dispuestos convenientemente.

4.2.2.3 Cuando sea necesario bombear aguas servidas, antesde la remoción de arena, el diseño del pozo desucción debe recibir especial atención,previniendo dispositivos para retener materialesflotantes.

4.2.2.4 Cuando se requiera proyectar un edificio para laestación de bombeo, este tendrá una arquitecturaacorde con el medio exterior, disponiéndose un

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cerramiento que impida el acceso de personasextrañas o de animales.

4.2.2.5 El edificio de la estación de bombeo debe serfuncional, con suficiente número de aberturas quepermitan el paso de equipos y personas, adecuadaventilación e iluminación natural.

4.2.2.6 La elevación del piso de acceso principal de laestación de bombeo, debe estar como mínimo 0,5 m.sobre el nivel de la máxima inundación.

4.2.2.7 Las estructuras subterráneas de una estación debombeo, serán del tipo impermeable.

4.2.2.8 Los pisos de las cámaras secas subterráneastendrán una pendiente mínima del 2%, hacia unsumidero, en el cual se dispondrá una bomba, deaccionamiento manual o preferiblemente eléctricade accionamiento automático, para disponer lasaguas provenientes de fugas de bombas, válvulas,etc. La descarga de esta bomba se llevará porencima del nivel máximo del pozo de succión.

4.2.2.9 En lugares adecuados del edificio se dispondrá degabinetes y extintores de incendios, por lo menosuno de estos dispositivos irá en el local de losmotores.

4.2.2.10 Para el cálculo estructural de los edificios,cámaras y cimentaciones, se tomarán en cuentaaspectos tales como: geológicos, mecánica de sue-los, esfuerzos sísmicos, efectos de cargas, impac-tos, vibraciones, etc. que originen los motores.


5.1 Cámara seca y cámara húmeda

5.1.1 Las estaciones de bombeo, excepto lasestaciones reforzadoras, podrán estar constituidaspor uno o dos tipos de cámaras. En caso deestaciones con dos tipos de cámaras, la unaservirá para la disposición del líquido y deldispositivo de succión de la bomba (cámara húmedao pozo de succión) y la otra servirá para alojarlos equipos de bombeo (cámara seca). En el caso deestaciones de un solo tipo de cámara, en esta sedispondrán el líquido, el dispositivo de succión ylos equipos de bombeo.

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5.1.2 Salvo el caso de pozos profundos, cuando seempleen bombas tipo hélice o cuando el diseño lojustifique, el pozo de succión y la cámara debombas, se diseñarán preferentemente separados.

5.1.3 En estaciones de bombeo de aguas claras, elfondo del pozo de succión tendrá una pendiente del2% al 5% hacia el sumidero, en el cual irá lasucción de las bombas, para de esa forma facilitarsu vaciado y evitar la acumulación de sólidos.

5.1.4 En estaciones de bombeo de aguas servidas, elfondo del pozo de succión, tendrá una pendientemínima de 45 a 60 grados, hacia los dispositivosde succión de las bombas.

El área horizontal de la tolva, que así se forma,no será mayor que lo necesario para una adecuadainstalación y funcionamiento de la succión.

5.1.5 En el bombeo de aguas claras, los pozos desucción contarán con accesos convenientes y deltipo cubierto, para evitar toda posibilidad decontaminación del líquido desde el exterior.

5.1.6 En el caso de bombeo de aguas servidas, elpozo de succión tendrá acceso solamente desde elexterior del edificio, para evitar lacontaminación del ambiente con gases y olores.Cuando el pozo de succión esté equipado con rejasy otros mecanismos, se diseñaran escaleras deseguridad y de fácil acceso.

5.1.7 Las cámaras de bombas, o cámaras secas,tendrán accesos que permitan una fácilcirculación.

5.1.8 En el caso de bombeo de aguas claras y paraefectos de reparación y mantenimiento de lascámaras húmedas y dispositivos de succión, se debediseñar dicha cámara dividida en dos sectores, lasmismas que permanecerán interconectadas durante sufuncionamiento normal.

5.1.9 Para el caso de bombeo de aguas servidas degran magnitud y para efectos de reparación ymantenimiento de las cámaras húmedas y de losdispositivos de succión, se debe diseñar un pozode succión de emergencia o como alternativautilizar el colector de llegada como estanque dealmacenamiento. El pozo de succión de emergenciadeberá disponer su respectivo equipo de bombeo ysu volumen será el mínimo compatible con el

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funcionamiento de la estación.

5.1.10 La entrada del líquido al pozo de succión debediseñarse de tal manera que se evite la formaciónde burbujas de aire y turbulencias, protegiendo deesa forma la presencia de problemas de cavitación.

5.2 Capacidad

5.2.1 La capacidad de la estación de bombeo serásuficiente para manejar el caudal de diseñoprevisto para la etapa correspondiente. Elproyecto considerará la forma como se realizaránlas futuras ampliaciones de la capacidad de laestación de bombeo.

5.2.2 En estaciones de bombeo de aguas servidas esnecesario conocer, con cierta exactitud, loscaudales máximos, medios y mínimos, presentes yfuturos. La capacidad del sistema de bombeo nodeberá exceder a la de los colectores que llegan ala estación. La capacidad de la estación deberápermitir el bombeo del caudal máximo instantáneoal final de la etapa de diseño.

5.2.3 En el caso de estaciones de bombeo de aguasclaras, con excepción de los pozo profundos, lacapacidad de la cámara húmeda debe ser lanecesaria para permitir que las tuberías desucción, presentes y futuras, guarden lasseparaciones adecuadas, para evitar interferenciasy turbulencias.

5.2.4 El diseño de las cámaras de bombeo de aguasresiduales deberá proveer la capacidadestrictamente necesaria, para impedir laacumulación indebida de las aguas a bombearse.

5.2.4.1 Si las bombas son de velocidad variable, de modoque la capacidad de la bomba se ajuste al caudalque ingresa al pozo de succión, el volumen necesa-rio para dicho pozo, será el mínimo requerido parapermitir los cambios de capacidad de bombeo.

5.2.4.2 Si las bombas son de velocidad constante, la capa-cidad de la cámara húmeda se determinará en baseal mínimo ciclo, permisible por el fabricante delos equipos, entre arranques consecutivos de losmotores. Para motores de inducción y como valoresreferenciales en la tabla XI.1 se indican loslapsos de tiempo entre arranques consecutivos.

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TABLA XI.1 Lapsos de arranque de motores

POTENCIA MOTORESkW

LAPSO ENTRE ARRANQUESmin

< 1515 a 7575 a 200> 200

10 a 1515 a 2020 a 30

Consultar al fabricante

5.2.5 El arranque y parada de las bombaspreferentemente se realizará en forma automática,que impida que el nivel del agua en la cámarahúmeda exceda los límites establecidos. Para ellose deberá observar lo indicado en instrumentos decontrol, que se indican posteriormente en estasnormas.

5.2.6 La capacidad de una estación de aguas lluviasse determinará en base del hidrograma afluente ala estación.

5.2.6.1 El hidrograma afluente, a su vez, podrá deter-minarse por cualquier método adecuado para lacuenca de drenaje estudiada, por ejemplo, elmétodo racional, el método del hidrogramaunitario, el del "Soil Conservation Service",modelos computarizados, etc. En todo caso, elproyectista presentará la debida justificaciónpara la selección del método adoptado.

5.2.7 El análisis hidraúlico que se realice. paraestablecer la capacidad de la estación, deberáconsiderar el efecto de las pérdidas de cargaproducidas por los accesorios en la curva delsistema y por consiguiente los efectos en lascurvas características de las bombas.

5.3 Ventilación

5.3.1 Toda estación de bombeo debe ser provista deun adecuado sistema de ventilación. Todos losambientes a los cuales puede tenerse acceso ydonde la atmósfera se presente alterada,especialmente los locales subterráneos, deberáncontar con sistema de ventilación forzada. Dichaventilación forzada debe proveer, como mínimo,seis renovaciones de aire por hora, en el caso deque funcione continuamente; y, de treintarenovaciones por hora, si el funcionamiento esintermitente.

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5.3.2 En zonas de bajas temperaturas o con excesosde humedad, es aconsejable prever sistemas decalefacción o deshumidificación, respectivamente,de los ambientes donde se realizan las tareas deoperación de la estación de bombeo.

5.3.3 En el caso de estaciones de bombeo de aguasresiduales, cuando el compartimiento de bombasestá ubicado por debajo de la superficie delterreno, es necesario una ventilación mecánica,tanto para la cámara de bombas, como para el pozode succión. Estas cámaras deben serindependientes, sin interconexión de ambientes.Además es conveniente la instalación de entradas ysalidas múltiples de aire, adecuadamenteprotegidas, que eviten el ingreso de insectos,roedores y otros animales dañinos.

5.3.4 En el caso de estaciones de bombeo de aguasresiduales se considerarán las siguientesrecomendaciones adicionales:

a) No deben utilizarse reguladores de tiro nirejillas finas u otras obstrucciones en elinterior de los conductos de aire, a fin deevitar posibles taponamientos de ellos.

b) Los interruptores que accionan los equipos deventilación deben ser ubicados en lugares defácil acceso, convenientemente protegidos yseñalizados.

c) Al igual que todo interruptor eléctrico,aquellos que accionan los equipos de ventila-ción, serán de un tipo que no genere chispaseléctricas ni ningún otro peligro deexplosión o ignición de gases.

5.4 Equipos de bombeo

5.4.1 El número, tipo y capacidad de las bombas yde los equipos auxiliares dependerá del caudal, desus variaciones y de la seguridad del sistema ytendrá amplia capacidad para cubrir los caudalesmínimos y máximos. Como mínimo se instalarán dosbombas, cada una de las cuales debe tener unacapacidad para cubrir el caudal total necesario.Se exceptúan las pequeñas estaciones de bombeo, osea aquellas que sirvan a no más de 200 viviendas,donde puede admitirse un período suficiente desuspensión de pocas horas de bombeo, como parapermitir realizar reparaciones sin perjudicar alservicio; en este caso se preverá el espacio parainstalar una segunda bomba adicional de iguales

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características.

5.4.1.1 Para el caso de pozos profundos, con bombas accio-nadas por motores eléctrico-sumergibles, se insta-lará un solo equipo de bombeo, pero en el presu-puesto respectivo se preverá la adquisición deotro equipo similar.

5.4.1.2 Dentro de los tipos de bombas a emplearse,preferentemente se deben utilizar del tipocentrífugo y para ciertas condiciones de caudal yaltura, se pueden utilizar bombas del tipo detornillo.

5.4.2 En el caso de estaciones de bombeo de aguasclaras, si se utilizan dos unidades de bombeo, esnecesario que ambas tengan la misma capacidad. Sise usan más de dos bombas, funcionando enparalelo, su curva combinada de operación deberáajustarse a la curva del sistema, de tal forma quecuando una de ellas está fuera de servicio, lasrestantes tengan una capacidad combinada igual almáximo caudal a bombearse.

5.4.3 En estaciones de bombeo de aguas residuales,si se utilizan dos unidades de bombeo, siendo unade ellas de emergencia, es necesario que ambastengan la misma capacidad. Si se usan más de dosbombas, funcionando en paralelo, deben escogersede tal manera que su curva combinada de operaciónse ajuste a la curva del sistema. Se contemplaráuna bomba adicional de reserva, interconectada alsistema, cuya capacidad sea igual a la de mayorcaudal de las otras bombas.

5.4.4 En estaciones reforzadoras de presión, parasistemas de agua potable, las bombas seráncontroladas de tal manera de que no se produzcanpresiones negativas en las líneas de succión.

5.4.4.1 Cuando estas bombas estén en operación normal, lapresión en dicha línea no será inferior a 12 m decolumna de agua. Debiéndose disponer deinterruptores automáticos, sensibles a la presión,para que pare la operación de la bomba, cuando lapresión en la línea de succión sea inferior a 5 mde columna de agua. Dichos interruptores debentener un amplio lapso entre el corte y la puestaen marcha de la bomba.

5.4.5 Las bombas que operen con aguas servidas sintratar, preferiblemente deben estar precedidas porrejas fácilmente accesibles, cuyas aberturaslibres impidan el paso de sólidos que no puedan

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ser impulsados por las bombas. Comúnmente lasrejas deben tener aberturas de 0,025 m a 0,075 m,de modo que la velocidad a través de ellas noexceda de 0,8 m/s a 0,9 m/s.

5.4.5.1 Cuando las rejas estén ubicadas debajo del niveldel suelo, es necesario proveer medios para lafácil remoción del material retenido, así como delas propias rejas. En estaciones grandes o muyprofundas, es preferible la instalación de dosunidades de rejas con capacidad adecuada.

5.4.5.2 Para garantizar la estabilidad de la operación delsistema de bombeo, se debe evitar utilizar bombascon curvas características que produzcan más de unpunto de corte con la curva del sistema.

5.4.6 Altura negativa de succión

5.4.6.1 Dentro de lo posible se debe evitar el diseño deestaciones de bombeo con elevación estática desucción o altura negativa de succión; puesto queello implica el uso de dispositivos de cebado delas bombas. Si es inevitable su uso, elproyectista debe presentar en detalle los cálculoshidráulicos respectivos, en los que se incluirá lademostración de que la altura neta de aspiraciónrequerida sea menor que la disponible.

5.4.6.2 El agua utilizada para el cebado de las bombas,debe ser de la misma calidad que la entregada porellas.

5.4.6.3 En el caso de aguas residuales no debe diseñarsecon elevación estática de succión, ya que losdispositivos de cebado tienden a obstruirse. Sóloen el caso de pequeñas instalaciones y previa laaprobación de la SAPYSB, se permitirá el uso debombas autocebantes para aguas residuales.

5.4.7 Las bombas que se utilicen para manejar aguasservidas, deben dejar pasar por lo menos esferasde 75 mm de diámetro y por lo tanto las tuberíasde succión y de descarga de las bombas serán comomínimo de 100 mm de diámetro.

5.4.8 Cada bomba, en lo posible, debe tener supropia tubería de succión. En algún caso,debidamente justificado las tuberías de succión seacoplarán a un múltiple de succión a 45 grados.

5.4.9 Cada bomba debe estar provista dedispositivos como vacuómetros y manómetros, en lastuberías de succión y de descarga respectivamente.

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Además es conveniente, que a la descarga generalde la estación de bombeo, por lo menos, se acopleun medidor de caudales. Si la estación de bombeoes operada por motores eléctricos es indispensableque se disponga de un medidor general de consumo.

5.4.10 El sistema de bombas y controles de las estacionesprincipales de bombeo de aguas servidas yespecialmente de las estaciones de bombeo operadascomo integrantes de las plantas de depuración,deben seleccionarse para funcionar con caudalescuya variación se aproxime al caudal de llegada alpozo de succión.

5.4.11 Instrumentos de control para operación de lasbombas

5.4.11.1 La instrumentación a utilizarse en estaciones debombeo, tanto de aguas claras como de aguas servi-das, dependerá de la magnitud y complejidad dedichas estaciones. Esta instrumentación incluyeaquellos controles: manuales o automáticos, parala operación de las bombas y el funcionamiento delas alarmas que deben darse por la presencia deciertas situaciones de niveles en los depósitosdel líquido.

5.4.11.2 Los controles que se utilicen, igualmente depen-diendo de la magnitud de la estación, deben sersimples, directos y confiables.

5.4.11.3 Los controles automáticos sirven para arrancar oparar los motores de las bombas, en base a lasituación de los niveles del líquido en losdepósitos.

5.4.11.4 El control del nivel del líquido en los depósitos,para arranque o parada automática de los motores,se debe proyectar con un sistema confiable, que nosea afectado por las características físicas,químicas o biológicas del líquido ni por lascondiciones del medio ambiente.

5.4.11.5 Es conveniente que a más de los controlesautomáticos, se proyecte la instalación decontroles manuales, para la operación de lasbombas a criterio del operador de las mismas.

5.4.11.6 Las alarmas sirven para dar señales o avisos delas situaciones de niveles que se están dando enla estación de bombeo, especialmente ensituaciones peligrosas. Por tanto el proyecto debeprever por lo menos sistemas de alarmas para los

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siguientes casos:

a) Un nivel excesivamente alto en el pozo desucción, que sea superior al nivel dearranque de la última bomba, en secuencianormal.

b) Un nivel excesivamente bajo en el pozo desucción, correspondiente al nivel mínimo desumergencia, el cual se encuentra por debajodel nivel de parada de las bombas.

c) Un nivel excesivamente alto en el depósito deentrega del líquido, correspondiente avalores de niveles que permitan que ellíquido salga por los desbordes.

5.4.11.7 Para los casos en que se produzcan situacionescomo las indicadas en los literales b y c delnumeral 5.4.11.6, se debe diseñar un sistema deemergencia que desconecte el funcionamiento de losmotores.

5.4.11.8 Si los equipos de bombeo se han diseñado parafuncionamiento con velocidad variable, se debeprever una alarma que reaccione cuando falle elsistema de control de la velocidad.

5.4.11.9 En estaciones de bombeo pequeñas, en las que senecesite sólo una bomba para cubrir el caudal deentrada, se podrá utilizar la bomba de reserva pormedio de un alternador automático, cuando se re-quiera disminuir aún más el nivel del pozo desucción.

5.4.11.10 Cuando se ha dispuesto de más de dos bombas, labomba de reserva se la puede hacer funcionar, pormedio de un alternador automático, con las otrasbombas, para de esa manera reducir el nivel delpozo de succión.

5.4.11.11 Para los proyectos de gran magnitud, especialmenteaquellos en los cuales existen grandes distanciasentre las fuentes de suministro y los puntos deentrega del líquido, el diseño debe comprendercontroles parciales y totales, con transmisión dedisposiciones de operación a través detelecomunicaciones del tipo confiable y quecuenten además con sistemas computarizados. Paraestos casos se deberá preparar los manuales deoperación y mantenimiento, así como lascaracterísticas requeridas por el personal quelaborará en dichos sistemas.

5.4.11.12 Para equipos de bombeo de pozo profundo se debedisponer de equipos guarda nivel, que permiten

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parar el funcionamiento de la bomba cuando elnivel baje por debajo del nivel de bombeo yarrancar nuevamente la bomba cuando los niveles enel pozo se hayan recuperado adecuadamente.

5.5 Diseño eléctrico, electrónico y de sistemas

5.5.1 Las instalaciones eléctricas, electrónicas,sistemas computarizados y transmisión de datos quese requieran para el funcionamiento, operación,control y alarmas, deben ser diseñadas porIngenieros en las diferentes ramas, que cuentencon la licencia profesional respectiva.

5.5.2 El grado de automatización y la flexibilidadde operación introducidos en el diseño, así comoel grado de complejidad de las instalaciones debenser compatibles con la disponibilidad de mano deobra y personal técnico calificados que existan enla zona, preferentemente, caso contrario debepreverse el personal que requiera la preparación yel entrenamiento adecuado.

5.5.3 Preferiblemente la energía requerida para laestación de bombeo debe ser provista por losmunicipios o empresas eléctricas. Debiendoseleccionarse un generador de emergencia, paraproveer la energía necesaria, en casos de fallasde la energía principal, especialmente para elcaso de estaciones de bombeo de aguas servidas.

5.5.4 El voltaje necesario en la estación de bombeose seleccionará de modo que sea compatible con eltamaño del motor de la bomba más grande de laestación.

5.5.5 En caso de que el voltaje disponible en lared principal sea mayor que el voltaje autilizarse, debe preverse una subestacióntransformadora.

5.5.5.1 Los voltajes que más comúnmente se utilizan en unaestación de bombeo son: 480, 2 400 y 4 160 V. Sólopara estaciones muy pequeñas se consideraránvoltajes de 240 V.

5.5.5.2 Los motores más grandes que 150 kw son comúnmenteoperados a 2 400 o 4 160 V y generalmente soncontrolados por arrancadores magnéticos.

5.5.5.3 Los voltajes correspondientes a la máxima potenciason 2 400 V para 1 875 kW y 4 160 V para 3 375 kW.

5.5.5.4 Para potencias inferiores a 150 kW el voltaje de

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operación es usualmente 480 V.

5.5.5.5 Los equipos eléctricos preferiblemente seránseleccionados con un factor de potencia igual omayor al 80%. En caso contrario será necesariocalcular y especificar un banco de condensadores.

5.5.6 El equipo eléctrico ubicado en localescubiertos, donde pueda producirse acumulación degases, debe tener características tales, que no seproduzca ningún riesgo de explosión o de igniciónde gases.

5.5.7 La estación de bombeo debe ser adecuadamenteiluminada, mediante luz natural y artificial.

5.5.8 Cuando la falta de energía determinecondiciones perjudiciales para la estación debombeo, deberán preverse medidas de emergencia, afin de evitar las inundaciones de las cámaras debombas y del sistema en general.

5.5.9 Las estaciones de bombeo automáticas estaránprovistas, cuando ello sea factible, de señalesaudiovisuales automáticas, que indiquensituaciones de funcionamiento de la misma.

5.5.10 Toda estación controlada a distancia será operadaeléctricamente y estará provista de aparatos queindiquen y registren su comportamiento.

5.5.11 Cuando el proyecto lo requiera se preveránsubestaciones eléctricas, junto a las estacionesde bombeo, para asegurar el suministro de energía.

5.6 Tuberías, válvulas y accesorios

5.6.1 Tuberías de succión y descarga

5.6.1.1 En estaciones de bombeo la velocidad del agua, enlas boquillas de succión y de descarga de labomba, estará preferentemente entre 3 m/s a 4,25m/s. Se pueden utilizar velocidades mayores, enesos puntos de la bomba, para cargas totales debombeo superiores a los 30 m.

5.6.1.2 La velocidad en la tubería de succión de la bomba,preferentemente debe estar entre 1,2 m/s a 1,8m/s.

5.6.1.3 La velocidad en la tubería de descarga de labomba, preferentemente debe estar entre 1,8 m/s a2,4 m/s. En ningún caso será menor a 0,6 m/s.

5.6.1.4 El tramo inicial de una tubería de descarga de una

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bomba de aguas servidas, dispuesta en el sentidovertical, debe ser lo más corta posible, paraevitar la sedimentación de sólidos en el caso deque se detenga el bombeo.

5.6.1.5 El diámetro de la tubería de bombeo deberáseleccionarse en base a un análisis combinado deaspectos hidráulicos y económicos.

5.6.1.6 Los acoplamientos de las tuberías y accesorios, enel interior de la estación de bombeo, preferente-mente se realizarán con uniones herméticas conbridas. Debiéndose prever la instalación de juntasde expansión que permitan fácilmente la remociónde accesorios y bombas.

5.6.1.7 En el diseño de líneas de conducción por bombeo setomarán en cuenta todas las previsiones indicadaspara el trazado, accesorios y obras de arte, indi-cadas en la quinta parte de estas normas.

5.6.1.8 Cuando se intercale en la red de alcantarilladouna estación de bombeo, la tubería de descarga dela bomba que entrega el líquido a un pozo derevisión, debe ubicarse a una altura no mayor que0,6 m. sobre el fondo del pozo.

5.6.1.9 El diámetro de la tubería de succión, preferente-mente, debe ser uno o dos diámetros comercialesmayor que el diámetro de la boquilla de la bomba.El diámetro de la tubería de descarga, en el inte-rior de la estación de bombeo, debe ser por lomenos igual o un diámetro comercial mayor que laboquilla de descarga de la bomba. Diámetros dife-rentes a los indicados deben ser justificadostomando en cuenta los valores de la velocidad y deaspectos económicos.

5.6.1.10 En el lado de la succión se deben utilizar reduc-ciones de tipo excéntrico.

5.6.1.11 Los aumentos o reducciones en el lado de ladescarga deben ser del tipo graduable y concéntri-cos.

5.6.1.12 Debe disponerse un mínimo de codos y piezasespeciales, para conexión de las tuberías desucción y de descarga a las boquillas de lasbombas.

5.6.1.13 La tubería de succión se debe disponer en formahorizontal o con pendiente uniforme hacia arribadesde el pozo de succión.

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5.6.1.14 No debe utilizarse codos en el plano horizontaldirectamente acoplados a la boquilla de succión dela bomba; si ello se requiere, se debe disponer,entre el codo y la boquilla, un tramo recto detubería de por lo menos 4 a 6 veces el diámetro dela tubería.

5.6.1.15 Las reducciones y aumentos es preferible acoplar alas boquillas de succión y de descarga de labomba.

5.6.1.16 Los codos que se dispongan en el lado de lasucción deben ser de radio largo.

5.6.1.17 Cuando se requiera la disposición de válvulas depie, con elevación estática de succión, debetenerse una sumergencia mínima de 0,9 m.

5.6.1.18 Para reducir las pérdidas por entrada, en el ladode la succión, es preferible acampanar el extremode la tubería de succión.

5.6.1.19 Si el líquido tiene materia suspendida y se deseaque ésta en lo posible sea retenida, se deberáutilizar una cernidera en el lado de la succión,lo más cerca de la bomba, la cual tendrá una áreaneta abierta de por lo menos cuatro veces el áreatransversal de la tubería.

5.6.1.20 En lo posible cada bomba deberá tener su línea desucción separada: si esto no es posible, deberáacoplarse al múltiple de succión a 45 grados.

5.6.1.21 Las conexiones al múltiple de descarga deberán sera 45 grados.

5.6.1.22 Se deberá diseñar una sumergencia adecuada en talforma que entre la boca de succión y el nivelmínimo del líquido exista una altura suficiente,para evitar la entrada de aire a la tubería desucción. Esta altura puede estimarse en base de latabla No. 5.6

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428

TABLA XI.2 Alturas mínimas de sumergencia

VELOCIDAD TUBERÍAm/s

SUMERGENCIA MINIMAm

0,61,52

2,53

3,54

4,5

0,5 (*)0,831,221,642,12,583,083,6

(*) Valor mínimo

5.6.1.23 Se debe tener cuidado que el líquido no llegue ala succión de las bombas con velocidades excesivasen direcciones ortogonales a la dirección de lasucción. Para esto se diseñarán pantallasdeflectoras.

5.6.1.24 Se debe dejar un espacio libre de por lo menos 3/4D, siendo D el diámetro de la boca de succión dela bomba, a cada lado de la succión de la bomba yun espacio comprendido entre D/2 a D/4, entre laboca de succión y el fondo del pozo de succión.

5.6.1.25 Para el caso de estaciones de bombeo de aguasservidas, dependiendo de las característicastopográficas, se diseñará, en lo posible, unadescarga de emergencia. Para el caso de aguasclaras se debe prever en lo posible la instalaciónde by-pass.

5.6.2 Válvulas

5.6.2.1 En las líneas de conducción de aguas claras, laclave del tubo deberá alinearse con la clave de laválvula, para reducir a un mínimo el atrapamientode aire.

5.6.2.2 En las líneas de conducción de aguas servidas y deaguas con sólidos sedimentables, la solera de latubería deberá alinearse con la de la válvula,para impedir la acumulación de sólidos.

5.6.2.3 En estaciones de bombeo donde exista columna está-tica de succión, se deberá instalar una válvula decompuerta, entre la bomba y el pozo de succión,para permitir la remoción de la bomba.

5.6.2.4 En el lado de descarga de una bomba se instalarán,

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en ese orden, los siguientes accesorios: unaválvula de retención y una válvula de compuerta.

5.6.2.5 En estaciones de bombeo de aguas claras, conelevación estática de succión y que carezcan dedispositivos de cebado, se instalará una válvulade pie.

5.6.2.6 En la descarga de bombas verticales tipo sifón sedeberá instalar válvulas aliviadoras o de admisiónde aire, que se dispondrá en la parte superior delsifón.

5.6.2.7 En estaciones de bombeo con elevación estática desucción, se debe evitar el uso de válvulas decompuerta en la tubería de succión; si se lo hacees mejor colocar el vástago de la válvula en posi-ción horizontal o vertical hacia abajo.

5.6.2.8 Las válvulas de retención a base de disco convaivén es preferible que se las instalehorizontalmente, cuando se estén manejandolíquidos con sólidos sedimentables.

5.6.3 Protección contra golpe de ariete

5.6.3.1 En todo proyecto de estaciones de bombeo se deberáincluir un análisis detallado de la magnitud y delos posibles efectos del golpe de ariete, en lasinstalaciones de la estación y en la tubería debombeo.

5.6.3.2 En caso de considerarse necesario y dependiendo dela magnitud del problema, el análisis hidráulicopara determinar las presiones máximas y mínimas,la forma y velocidad de las ondas de presión yotros problemas inherentes al golpe de ariete,puede realizarse utilizando métodos gráficos,integración aritmética o programas de computación.Para este análisis se debe contar con toda lainformación necesaria, incluyendo las curvas deinercia de las bombas.

5.6.3.3 La magnitud de la sobre presión generada por elgolpe de ariete puede determinarse con cualquierade las fórmulas aceptadas y conocidas. Una de lasfórmulas que ha recibido suficiente verificaciónexperimental es la siguiente:

)/Et KD + 1 ( Q1 D 1846/ =P 0,52

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En donde:

P = Sobre presión por golpe de ariete,en m;

Q = Caudal en l/s;D = Diámetro interior de la tubería, encm;K = Módulo de elasticidad del agua, en

kg/cm2;E = Módulo de elasticidad del materialde la tubería, en kg/cm2;t = Espesor de las paredes de latubería,

en cm.

5.6.3.4 Debe hacerse un cuidadoso análisis técnico-económico para escoger el método más convenientede protección del sistema contra los efectos delgolpe de ariete.

5.6.3.5 El método de protección escogido debe garantizarque la tubería de bombeo esté en capacidad deresistir la sobre presión por el golpe de ariete.

5.6.3.6 Los métodos generalmente utilizados para limitarla magnitud del golpe de ariete son lossiguientes:

a) Válvula de retención, en la tubería dedescarga, con brazo y peso exteriores, para evitarel cierre violento del disco de la válvula. Estesistema puede utilizarse en estaciones de bombeopequeñas y medianas, que tengan tuberías dedescarga relativamente cortas (menos de 500 m) ypequeñas cargas estáticas de bombeo ( 15 m a 20m).

b) Válvula de retención de vaivén, a base deresortes, en la descarga de las bombas. Este tipode válvula tiene efecto y aplicación similar a ladel literal a).

c) Válvulas aliviadoras de presión, que permitanel retorno de una parte del caudal al pozo desucción. Estas válvulas se usan principalmentecomo protección adicional, para casosrelativamente sencillos.

d) Válvulas de control positivo. Se utilizan paracasos más complicados de control de golpe deariete y consisten en válvulas de retención decono, que se cierran gradualmente a base deenergía hidráulica, cuando falla la energía

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eléctrica.

e) Válvulas de retención instaladas en paralelo,en un desvío o by-pass, que permitan el retornodel flujo a través del desvío, a una velocidadreducida.

f) Tanque de equilibrio, que produciría descargade agua en el caso de un descenso de la presióndentro del tubo y que se llenaría en el caso deuna sobre presión.

g) Cámaras de aire comprimido conectadas luego dela válvula de retención, que equilibran la presiónen la tubería, abasteciéndole agua cuando hayasobre presiones.

5.6.4 Para reducir el ruido y las vibracionesdurante la operación de una bomba, se puedenutilizar tramos flexibles de tubería, montar labomba sobre material resistente, cámaras de aireen la descarga, aliviadores de presión y otrosmétodos de efectividad probada.

5.7 Instalaciones complementarias

5.7.1 Con el propósito de facilitar la movilizaciónde los equipos electromecánicos, la estación debombeo deberá disponer de mono rieles, puentesgrúa y otros dispositivos. Se deberá prever laholgura necesaria dentro de la estación pararealizar las operaciones de montaje y desmontajede las piezas más voluminosas. Además, se dejaránlas aberturas en los entrepisos o en las cubiertaspara la introducción de aquellos elementos.

5.7.2 Las estaciones de bombeo deben disponer delas instalaciones sanitarias adecuadas para el usode los operadores de las mismas.

5.7.3 Dependiendo de la magnitud de la estacióndebe preverse otro tipo de instalaciones, talescomo: vestuarios, duchas y oficinas. Si se usaagua potable de una red pública, debe evitarse lasconexiones cruzadas y los posibles sifonamientosque contaminarían la fuente pública.

5.7.4 Igualmente dependiendo de la magnitud de laestación de bombeo, se proyectarán bodegas ytalleres, cuya capacidad y equipamiento dependeráde su importancia, de su ubicación con respecto acentros poblados, de la complejidad de susequipos, etc.

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APENDICE Z




Normas de diseño para sistemas de agua potable yeliminación de residuos líquidos. IEOS, 1986.

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