TALLER N°1. SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

1. Realice una síntesis de los aspectos históricos del abastecimiento de aguas. Cuál es la importancia de este? Qué requisitos debe tener el agua para consumo humano? Qué problemática presenta el país con relación al abastecimiento de agua?

Las poblaciones comenzaron a establecerse en pueblos sedentarios; lo que permitió el desarrollo de los primeros esfuerzos para controlar y conducir el agua.Año 1500 a.C se realizó el primer transporte de agua por conductos cerrados. Siglo XIV a.C se realizó por un sistema de tubería en arcilla.Año 100 a.C, los romanos construyeron un sistema de abastecimiento de agua por gravedad. Año 25 a.C los romanos construyeron tres abastecimientos de agua suministrados por represas. Los persas desarrollaron el sistema aguas subterráneas, diseñados con el fin de reunir y transportar agua a largas distancias. Los griegos desarrollaron (acueductos, cisternas, pozos) en aguas urbanas.Siglo XIX nuevamente se hablara de sistemas de abastecimiento y saneamiento de agua.

● Importancia: identificar y resaltar la importancia del recurso hídrico en la construcción y evolución de las civilizaciones.

● Agua para consumo humano:Proporcionar la cantidad agua adecuada y estar dentro de los estándares de calidad aceptables.

● Problemática: La calidad del agua que reciben las poblaciones no es la adecuada.La oferta de agua en Colombia no está disponible en forma equitativa.

2. Cuáles son los componente de un sistema de abastecimiento? Realice un cuadro explicando la utilidad. Establezca ventajas y diferencias entre los diferentes sistemas de abastecimiento.

Componentes:- Fuentes de abastecimiento: Espacio natural desde con el cual la población puede

ser abastecida.- Obras de captación: Estructuras ubicadas en la fuente y destinados a facilitar la

obtención de agua para la población.- Obras de conducción: Tuberías usadas para transportar los caudales.- Tratamiento de agua: Conjunto de estructuras destinadas a dotar el agua de la fuente

de la calidad necesaria para el consumo humano, es decir potabilizarla. Almacenamiento: Depósitos para almacenar agua con el propósito de compensar variaciones de consumo, atender situaciones de emergencias.

- Distribución Conjunto de tuberías y accesorios destinados a conducir las aguas a toda la población.

Sistema de Abastecimiento

Ventajas Desventajas

Por gravedad sin tratamiento.

*Bajo costo de operación y mantenimiento.*No requiere operador.*Baja contaminación.

* Sales disueltas.

Por gravedad con tratamiento.

*Remueve la turbiedad. *personal capacitado.*uso de productos químicos.* Desinfección.*Mayor costo de Operación y mantenimiento *Tarifas elevadas.

Por bombeo sin tratamiento.

*Desinfección poco exigente.*Menor riesgo de enfermedades.

* personal especializado*tarifas elevadas.

Por bombeo con tratamiento.

Ninguna.*personal capacitado.*mayor costo de inversión, de operación y mantenimiento *Las tarifas del servicio altas. *Sistema complejo y de poca confiabilidad.

3. Cuáles son los factores que determinan la cantidad de agua que debe suministrar un acueducto? Explique cada uno de ellos.

Periodo de diseño: número de años durante los cuales una obra ha de prestar con eficiencia el servicio para el que se diseñó. Población de diseño: número de habitantes para los cuales ha de diseñarse el acueducto es un parámetro básico en el caudal de diseño para la comunidad.Consumo de agua: el volumen de agua utilizado por una persona en un día y se expresa en (L/hab*d).

4. Explique el funcionamiento de una planta FIME. Indique sus ventajas y desventajas con relación a los sistemas de abastecimiento tradicionales. Qué actividades se deben realizar para su óptimo funcionamiento.

Una planta FIME es una planta potabilizadora de agua que solamente consta de procesos de filtrado.

- Filtro Grueso Dinámico (FGDi) que consisten en una capa delgada de grava fina acompañada sobre un lecho de grava más gruesa y un sistema de drenaje bajo ella

- Filtro Grueso (FG) consta de otra capa de grava con diámetros variables, que se va haciendo más pequeña hacia la dirección de flujo del agua que es filtrada.

- Filtro Lento en Arena (FLA) que consiste en una capa de arena fina que reposa sobre una cama de grava y por la cual pasa el flujo de agua a filtrar lentamente.

Ventaja: baratas de construir y mantener, no utilizan químicos ni tecnología muy avanzada, útiles para instalar en zonas alejadas o de pocos recursos. Desventaja: proceso sumamente simple que no sirve para grandes ciudades ni para cargas contaminantes grandes, no podrá hacer mucho contra contaminantes químicos o biológicos.

Óptimo Funcionamiento:- Análisis previo de la zona de abastecimiento.- Captar el agua de fuentes superficiales y por medio de tuberías o canales.- condiciones físicas, para evitar inundaciones y épocas de avenía.- Monitorear constantemente el agua que llega desde la fuente hasta la planta.- Controlar y medir el caudal

5. A partir de la resolución 1096 del 17 de Noviembre de 2000 realice una síntesis de: 5.1. Planeación de proyectos de abastecimiento de aguas.

Paso 1: Definir el nivel de complejidad del sistema para cada uno de sus componentes.Paso 2: Justificar el proyecto y definir de su alcance, identificando los problemáticas.Paso 3: Conocer el marco institucionalPaso 4: Conocer las acciones legalesPaso 5: estudio sobre los impactos generados por el proyecto al medio ambiente.Paso 6: Conocer los planes de ordenamiento territorial y planes de desarrollo.Paso 7: Realizar estudios previos del proyecto.Paso 8: Hacer un estudio socioeconómico.Paso 9: Realizar un diseño de todas las partes del sistema de agua potable.Paso 10: Seleccionar los materiales y equipos que se utilizaran en la ejecución del proyecto.Paso 11: Llevar a cabo la construcción e interventoría.Paso 12: Iniciar con las operaciones del sistema y su mantenimiento.

5.2. Priorización de proyectos. Llevada a cabo por las entidades territoriales, las ESP y otras entidades para identificar aquellos proyectos de gran importancia para el sector de agua potable y saneamiento básico con el objetivo de obtener recursos e inversiones que garanticen la sostenibilidad económica del proyecto.

5.3. Actores.- Dirección de Agua Potable y Saneamiento Básico del Ministerio de Desarrollo

Económico - Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial - La Participación Comunitaria. 5.4. Nivel de complejidad.

La clasificación del nivel de complejidad de un proyecto dentro de las cuatro categorías (Bajo, Medio, Medio Alto y Alto) depende del número de habitantes en la zona urbana del municipio, su capacidad económica o el grado de exigencia técnica.

5.5. Nivel de servicio. Categorización de un sistema tras la evaluación de todos sus parámetros y componentes.

5.6. Disponibilidad y manejo del recurso hídricos.

6. ¿Cuáles son los factores que condicionan el consumo de agua en una comunidad? Explique cada uno de ellos. ¿Cómo se determina el consumo neto, total y el caudal de diseño?

Factores:- Temperatura: El consumo de agua varía en función del clima.- Calidad del agua: El consumo de agua es proporcional a la seguridad que tengan los

consumidores frente a la calidad de ésta.- Características sociales y económicas: El consumo de agua es mayor en ciudades

capitales de departamento que en pueblos pequeños debido a los estándares de vida de la población.

- Servicio de alcantarillado: incrementa el consumo de agua potable, en comparación con sistemas de evacuación de excretas primarios.

- Presión en la red de distribución de agua: altas presiones en la red, mayores desperdicios en el consumo doméstico.

- Administración: controlará mejor el consumo de agua reduciendo las fugas y desperdicios, vigilando las conexiones clandestinas.

- Medidores y tarifas: causa un impacto psicológico en los usuarios, por lo que el consumo disminuye.

Consumo Neto:es la cantidad de agua usada en cada una de las actividades que se realizan en una comunidad. se determina mediante la suma de los consumos residenciales, comerciales, industriales y públicos.

- El consumo neto se aumenta en un 10% del incremento en el número de habitantes.

- El consumo neto puede incrementarse 10 20% para climas con temperatura superior a 28°C.10 y 15% para climas con temperatura entre 28°C y 20°C.No se recomienda incremento para temperaturas inferiores a 20°C.

Consumo total:

El consumo total proyectado al período de diseño debe tener en cuenta el incremento en el consumo neto y la disminución en el índice de pérdidas. Las pérdidas de agua en el sistema son la diferencia entre el volumen de agua producido y el volumen de agua utilizado por los usuarios.

Caudal de diseñoSe trabaja con tres tipos de caudales: Caudal medio diario, caudal máximo diario y caudal máximo horario.

- Caudal medio diario: caudal promedio obtenido de un año de registros. Expresado en litros por segundo.

- Caudal máximo diario: demanda máxima que se presenta en un día del año. Representa el día de mayor consumo en el año.Qmáximo diario=K1*QPromedio

- Caudal máximo horario: demanda máxima que se presenta en una hora durante un año completo.Qmáximo horario=K2*Qmáximo diario

Qmáximo horario=K1*K2*Qmedio diario

K1=Coeficiente de variación del caudal máximo diario con respecto al caudal medio diario.K2=Factor de mayoración.

7. Indique los métodos para determinar la población de diseño. Muestre un ejemplo corto de cálculo.

Tabla 6. Cesos de la población B para determinar su proyección en el tiempo.

Año 1938 1951 1964 1973 1986 1993

Población B 1200 1800 2800 3700 4800 5200

Método de comparación gráfica: comparación de manera gráfica de la población en estudio y de otras tres poblaciones con determinadas características. tendrá una tendencia de crecimiento similar al promedio del crecimiento de las otras tres, después de que se haya sobrepasado el límite de la población base. Tabla 7. Censos de cuatro poblaciones.

Año 1938 1951 1964 1973 1986 1993

Población A 1250 1880 2230 3180 3820 4090

Población B 1200 1800 2800 3700 4800 5200

Población C 2000 3200 4800 5800 7100 9600

Población D 1800 2200 4000 4500 5000 6500

Crecimiento lineal: Aumento de la población constante e independiente del tamaño de ésta.

- Pendiente de la recta (Ka)

K93-38=5200−12001993−1938

K93-38=72.73 Hab./año- Población proyectada (Pf)

Pf=Puc + Ka (Tf -Tuc)Pf=5200+72.73*(2003-1993)Pf=5927 Hab.

Tabla 8. Valores de K y población proyectada.Pci K 2003 2013 2023 2033

1938 72,73 5927 6655 7382 8109

1951 80,95 6010 6819 7629 8438

1964 82,76 6028 6855 7683 8510

1973 75,00 5950 6700 7450 8200

1986 57,14 5771 6343 6914 7486

Promedio 73,72 5937 6674 7411 8149

Crecimiento Geométrico: aumento de la población es proporcional al tamaño de ésta.

- Tasa de crecimiento anual (r)

r=0.02702- Población proyectada (Pf)

Tabla 9. Tasa de crecimiento y población proyectada.

Pci r 2003 2013 2023 2033

1938 0,02702 6789 8863 11571 15106

1951 0,02558 6694 8618 11094 14282

1964 0,02158 6437 7969 9866 12213

1973 0,01716 6165 7308 8664 10271

1986 0,01150 5830 6536 7328 8216

Promedio 0,02057 6383 7859 9704 12018

Crecimiento Logarítmico: crecimiento de la población es de tipo exponencial. Se proyecta a partir de la siguiente ecuación:

- Coeficiente Kg

Kg(1951-1938)=0.03118962

Tabla 10. Coeficiente (Kg) en intervalos de tiempo.Pci 1938 1951 1964 1973 1986 1993 Promedio

Kg 0,03118962 0,03398713 0,03096816 0,02002178 0,02002178 0,01143467 0,02460386

- Población proyectada

P2003=5939 Hab.

Tabla 11. Población proyectada.Año 2003 2013 2023 2033

Población 5939 7596 9715 12425

Método de Wappus- Tasa de crecimiento (i)

- Población proyectada

El modelo de crecimiento es válido siempre y cuando el término 200-i*(Tf-Tci) tenga un valor positivo.

Tabla 12. Población proyectada.Pci i 2003 2013 2023 2033

1938 2,27273 7982,6087 -1938,0483 -2,27280598 -7636,49517

1951 2,31293 7230,71672 -1951,05368 -2,31301623 -6923,52276

1964 2,06897 6587,28324 -1964,05931 -2,06905784 -6276,20088

1973 1,68539 6203,7594 -1973,06325 -1,68547499 -5846,81735

1986 1,14286 5832,91139 -1986,0677 -1,14291756 -5346,17257

Promedio 1,89657 6767,45589 -1962,45845 -1,89665 -6405,84174

8. Explique las características de la curva de duración de caudales y las pruebas de equilibrio para evaluar la cantidad de agua de una fuente superficial y subterránea respectivamente.Las curvas de duración de caudal permiten establecer que el caudal correspondiente al 95% del tiempo que éste es igualado (Q95) debe ser superior a dos veces el caudal medio diario del sistema de acueducto si la captación es por gravedad y en caso de captación por bombeo, el Q95 debe ser superior a dos veces el caudal máximo horario. La CDC resulta del análisis de frecuencias de la serie histórica de caudales medios diarios en el sitio de captación, estimando que si la serie histórica es suficientemente buena, la curva de duración es representativa del régimen de caudales medios de corriente y por lo tanto puede utilizarse para pronosticar el comportamiento del régimen futuro de caudales (durante la vida útil de la captación).

Fuente de abastecimiento subterránea, la capacidad del acuífero debe determinarse a partir de pruebas de equilibrio para el caudal máximo diario. Se deben hacer pozos de prueba y pruebas de bombeo y equilibrio que básicamente consisten en estimular por medio de bombeo el pozo y observar la respuesta en el descenso del nivel del agua.

9. Realice un cuadro comparativo incluyendo ecuaciones, características, ventajas y desventajas para realizar mediciones de aguas (Caudal) en corrientes superficiales.

10. Qué es una cuenca Hidrográfica? Cuál es su importancia desde el punto de vista del abastecimiento de aguas? Cuáles son sus partes y procesos dominantes? Cómo se clasifican las cuencas hidrográficas?

Área de aguas superficiales o subterráneas, que vierten a una red natural con uno o varios cauces naturales, de caudal continuo o intermitente, que confluyen en un curso mayor que, a su vez, puede desembocar en un río principal, en un depósito natural de aguas, en un pantano o directamente en el mar Importante mantener las cuencas hidrográficas saludables para así garantizar una mejor calidad de agua en ríos y embalses. La captación de agua se ve favorecida por los procesos naturales que se dan en las cuencas Partes de una cuenca hidrográfica y procesos dominantes:

- Cuenca alta: corresponde a la zona donde nace el río, gran pendiente. Hay circulación de material terreo hacia las partes bajas de la cuenca. Predomina la erosión.

- Cuenca media: es la parte de la cuenca en la cual hay un equilibrio entre el material sólido que llega traído por la corriente y el material que sale. son importantes la erosión y el transporte.

- Cuenca baja: el material extraído de la parte alta se deposita. Es el depósito de los materiales transportados.

Clasificación de las cuencas hidrográficas:- tamaño geográfico: grandes, medianas o pequeñas.- ecosistemas: áridas, tropicales, frías o húmedas.- objetivo: hidroenergéticas, agua poblacional, riego, navegación, ganaderas y

uso múltiple.- dirección de la evacuación de las aguas: exorreicas o abiertas (drenan sus

aguas al mar o al océano), endorreicas o cerradas (desembocan en lagos, lagunas o salares) y arreicas (las aguas se evaporan o se filtran antes del encauzarse en una red de drenaje).

11. Realiza una síntesis de la respuesta que tiene una cuenca Hidrográfica con relación al escurrimiento teniendo en cuenta:

o El área: Proyección Horizontal de toda el área de drenaje de un sistema de escorrentía dirigido directa o indirectamente a un mismo cauce natural, a mayor área mayor capacidad almacenamiento de agua, lo cual influirá en su escurrimiento.

o La forma: Configuración geométrica de la cuenca tal como está proyectada sobre el plano horizontal; incide en el tiempo recorrido de las aguas a través de la red de drenaje y la forma del hidrograma resultante; entre más alargada sea la cuenca menor concentración de agua va a tener, cuando presenta forma achatada tendrá mayor concentración de agua, lo cual influye con el escurrimiento que esta va a tener.

o La pendiente: las cuencas de mayores pendientes tienen una escorrentía más veloz y sus hidrogramas, por tanto, tienden a responder más rápidamente a la precipitación, incrementando los caudales.

o la orientación: cuando la cuenca presenta una orientación de norte a sur, se espera una menor cantidad de horas sol diarias reduciendo la evaporación y la evapotranspiración; para cuencas con orientación este-oeste se presenta una mayor duración de exposición solar, incrementando la temperatura y el paso del agua al ambiente.

o La cobertura vegetal: La presencia o ausencia de cubierta vegetal suelen reducir o incrementar las velocidades con que se mueve el agua en la cuenca; presencia de cobertura vegetal reduce la infiltración y aumenta escorrentía.

o La humedad antecedente: el escurrimiento aumenta si existe mayor humedad del suelo.

o La red de drenaje: la densidad de drenaje afecta al tipo de escorrentía, y así en zonas de alta densidad la escorrentía recorre la superficie rápidamente, rebajando el tiempo de concentración e incrementando el pico de crecida, al haber menor infiltración

o La urbanización: cuando se altera el medio de forma significativa a través de edificaciones, el suelo tiende a volverse impermeable, evitando la infiltración del agua, por lo que la escorrentía va a ser más alta que en terrenos donde no hay intervención del hombre.

12. Mencione los aspectos más relevantes que usted observó en las dos salidas de campo.Salida 1. Corregimiento El Placer, Cerrito, Valle del Cauca. La visita realizada el 29 de Agosto de 2015 a las instalaciones del acueducto comunitario AUSERPUB E.S.P. nos permitió identificar y ampliar los conocimientos sobre el esquema de potabilización (captación de agua, aducción, desarenadores, conducción, pos desarenadores, cloración primaria, coagulación, floculación, filtración, cloración, almacenamiento y distribución) de agua cruda en un sistema de tratamiento convencional. Así mismo, se logró determinar mediante la prueba de jarras la cantidad de reactivo (policloruro de aluminio) necesario para obtener un agua acorde a los estándares nacionales normativos vigentes.Con el recorrido se pudo establecer que los usuarios pertenecientes al acueducto AUSERPUB E.S.P. del corregimiento de El Placer, cuentan con agua de buena calidad, en cantidades suficientes y con la prestación del servicio de manera constante. Con los resultados de la prueba de jarras se determinó, que la jarra 1 (ver tabla 13) es la adecuada

para garantizar una óptima remoción de la turbiedad presente en el agua; ya que cumple con los valores máximos Permisibles de turbiedad, color y pH estipulados por la norma (ver tabla 14). Igualmente, se logró establecer que para el día 29 agosto de 2015, la empresa AUSERPUB E.S.P. tuvo que disponer de 51.840 kg de Policloruro de Aluminio (PAC), con el fin de garantizar un agua de calidad a la población del corregimiento de El Placer.

Salida 2. Corregimiento de Costa Rica, Ginebra, Valle del Cauca.Con la salida pedagógica el día 19 de septiembre de 2015 a las instalaciones del Acueducto Comunitario ASUELCAN, corregimiento de Costa Rica, municipio de Ginebra (Valle del Cauca), se pudo conocer a groso modo, el trabajo realizado por la comunidad en el aprovechamiento los residuos sólidos y abastecimiento de agua potable a la población costarricense.Con la visita al centro de acopio se pudo evidenciar el fuerte trabajo que la población de Costa Rica viene adelantando en el aprovechamiento de los residuos sólidos orgánicos y reciclables; donde, la separación en la fuente y producción de compost son los principales objetivos del proyecto comunitario. Cabe resaltar que el proyecto con residuos sólidos está funcionando como otra alternativa viable en la generación de ingresos económicos a las familias costarricenses. Con el recorrido al acueducto y microcuenca Vanegas, se logró identificar los efectos del Fenómeno del Niño sobre la quebrada Vanegas; de esta manera se logró evidenciar una importante reducción en el caudal necesario para la entrada en operación de los procesos de coagulación, floculación y sedimentación. En la microcuenca se evidenció la desaparición parcial del caudal después de la captación de agua en la bocatoma; tal razón, ha hecho que los operarios de la planta se hayan visto en la necesidad de realizar racionamientos de agua durante 4 horas al día, con el fin de promover un consumo racional del recurso entre los pobladores.