Propuesta de Normas de Diseño de Sistemas de Agua Potable … · 2017-01-13 · Normas de Diseño...
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Normas de Diseño Sistemas de Abastecimiento de Agua Potable para Poblaciones Rurales Agosto, 2014 Servicio Autónomo Nacional de Acueductos y Alcantarillados SANAA
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Normas de Diseño Sistemas de Abastecimiento de Agua Potable para Poblaciones
Rurales
Agosto, 2014
Servicio Autónomo Nacional de Acueductos y Alcantarillados
SANAA
Contenido
PROLOGO .............................................................................................................. 8
GENERALIDADES ................................................................................................. 9 1. Objetivo de la Norma de Diseño de Sistemas de Agua Potable para Poblaciones Rurales ........................................................................................... 10 2. Ámbito de Aplicación ................................................................................... 10 3. Normas de Diseño ........................................................................................ 10
4. Componentes de un Sistema de Abastecimiento de Agua Potable ........ 10 5. Consideraciones Sobre la Vulnerabilidad y Riesgos ................................ 10 6. Participación Comunitaria ........................................................................... 11 7. Sostenibilidad de los Sistemas de Agua .................................................... 12 8. Pasos para el Diseño de Sistemas de Agua Potable Rural ...................... 12
8.1. Estudio Preliminar ....................................................................................... 12 8.2. Topografía y planos de diseño ................................................................... 13 8.3. Expediente de Proyecto ............................................................................... 13
CAPITULO I .......................................................................................................... 14 1.1. Aspectos de Oferta y Demanda ................................................................... 14
1.2. Proyecciones de Población .......................................................................... 14
1.2.1 Población Actual ...................................................................................... 14
1.2.2 Población Futura ..................................................................................... 15
1.3. Dotaciones y Demanda de Agua para Consumo .................................... 15 1.3.1 Dotaciones ................................................................................................. 15
1.4. Variaciones Diarias y Horarias ..................................................................... 16
1.4.1 Caudal Medio Diario (QM)...................................................................... 16
1.4.2 Consumo Máximo Diario (QMD) .......................................................... 16 1.4.3 Consumo Máximo Horario (QMH) ..................................................... 16
1.4.4 Caudal de Diseño ..................................................................................... 16
CAPITULO II ......................................................................................................... 17
2. FUENTES DE ABASTECIMIENTO ............................................................... 17 2.1. Fuentes de Abastecimiento .......................................................................... 17 2.2. Tipos de Fuentes de Producción ................................................................ 18
2.3 Fuentes Superficiales ..................................................................................... 18 2.3.1 Cantidad de agua. .................................................................................... 18
2.3.2 Calidad de Agua Superficial ................................................................. 18 2.3.3 Manantiales ............................................................................................... 19
2.3.4 Ríos, Quebradas y Lagos ...................................................................... 19 2.3.5 Captación ................................................................................................... 19 2.3.6 Tipos de Obra. .......................................................................................... 20
2.3.6.1 Caja Colectora (Referirse al plano tipo en Anexo No. 5, para detalles) ...................................................................................................................... 20
2.3.6.2 Presa ........................................................................................................... 21
2.3.6.3 Presa de Tablones (referirse al plano tipo para detalles) ............. 23 2.4 Fuentes de Aguas Subterráneas ................................................................. 24
2.4.1 Pozos .................................................................................................................... 24
2.4.2 Localización de los Pozos. .................................................................. 27
2.4.2.1 Pruebas de Bombeo y Aforo ........................................................... 27
2.4.2.2 Seguridad y Vulnerabilidad ......................................................................... 28
CAPITULO III ........................................................................................................ 29 3. LINEAS DE CONDUCCIÓN .......................................................................... 29
3.1. Líneas de Conducción ................................................................................... 29
3.2. Conducción por gravedad ............................................................................. 29 3.2.1. Diseño de la Línea conducción por gravedad ................................. 30
3.2.1.1. Cálculo de la Pérdida de Carga por Fricción .............................. 30
3.2.1.2. Obras complementarias ................................................................... 31
3.2.1.3. Velocidad: ............................................................................................. 33
3.2.1.4. Presiones .............................................................................................. 33
3.2.1.5. Soportes y Anclajes: ......................................................................... 33
3.2.1.6. Dimensiones de zanjas: ................................................................... 34 3.3. Línea de Conducción por Bombeo ............................................................. 34
3.3.1. Criterios de Diseño para Líneas de Conducción por Bombeo ... 34
3.3.2. Velocidades de Diseño: ......................................................................... 35
3.3.3. Golpe de Ariete ......................................................................................... 35
3.4. Trazado de la Línea de Conducción ........................................................... 35
CAPITULO IV ........................................................................................................ 36 4. ESTACIONES DE BOMBEO ......................................................................... 36
4.1. Consideraciones Generales de Estaciones de Bombeo ....................... 36
4.1.1. Diseño de Estaciones de Bombeo desde Fuentes Superficiales 38
4.1.2. Equipo de Bombeo para Pozos en General ..................................... 38 4.1.3. Estaciones de Bombeo de Pozos Profundos .................................. 39
4.2. Potencia del Motor .......................................................................................... 39
4.2.1. Tuberías y Válvulas en Succión y Descarga de las Bombas ....... 40
4.2.1.1 Succión ........................................................................................................ 40
4.2.1.2 Descarga ..................................................................................................... 41
4.2.1.3 Equipo Eléctrico ......................................................................................... 41
4.2.1.4 Motores Eléctricos ..................................................................................... 41
4.2.1.5 Energía ........................................................................................................ 42
CAPITULO V ......................................................................................................... 42
5. PROCESOS DE POTABILIZACION DEL AGUA ............................................. 42 5.1 Calidad del Agua Cruda y Grado de Tratamiento Requerido .............. 42
5.2 Selección de Procesos de Tratamiento Convencional ......................... 44
5.2.1 Filtración lenta .............................................................................................. 44
5.2.2 Filtración Directa ......................................................................................... 45 5.2.3 Filtración en múltiples etapas (FIME) ..................................................... 48
5.2.4 Tratamiento Convencional por Filtración rápida completa (Aireación, Coagulación, Floculación, sedimentación, filtración y desinfección) ................................................................................................................ 50
CAPITULO VI ........................................................................................................ 52 6 DESINFECCIÓN DEL AGUA ........................................................................ 52
6.1 Sustancias Utilizadas para la Desinfección ............................................. 52 6.1.1 Período de Contacto ............................................................................... 53
6.1.2 Dosificación .............................................................................................. 54 6.2 Dimensionamiento del Dosificador en Solución (Hipocloroso) ......... 54
CAPITULO VII ....................................................................................................... 54 7 ALMACENAMIENTO ..................................................................................... 54
7.1 Alcances ............................................................................................................. 54
7.2 Finalidad ............................................................................................................. 54 7.3 Cálculo de la Capacidad de Almacenamiento ......................................... 55
7.4 Ubicación ........................................................................................................... 55 7.4.1 Elevación Mínima ..................................................................................... 55
7.4.2 Componentes o Instalaciones en el Tanque de Almacenamiento 55
7.4.3 Materiales de Construcción Para Tanques. ..................................... 57
7.4.4 Protección de los Tanques. .................................................................. 58
CAPITULO VIII ...................................................................................................... 58
8 LINEA Y RED DE DISTRIBUCIÓN ................................................................ 58 8.1 Diseño de la Línea de Distribución ............................................................ 58
8.2 Diseño de la Red de Distribución ............................................................... 59
8.2.1 Diseño Hidráulico .................................................................................... 59
8.2.1.1 Presiones .............................................................................................. 59 8.2.1.2 Caudales ............................................................................................... 59
8.2.1.3 Tipos de Redes ................................................................................... 59 8.2.1.4 Diámetro................................................................................................ 60 8.2.1.5 Cálculo de la Pérdida de Carga ...................................................... 60
8.2.1.6 Análisis de Red ................................................................................... 60 8.2.1.7 Tubería y Accesorios ........................................................................ 61
8.2.1.8 Ubicación de Válvulas ....................................................................... 61
8.2.2 Criterios Sobre el Trazado de la Red de Distribución ................... 61
8.2.3 Cobertura Sobre Tuberías ..................................................................... 62
8.2.4 Selección de la Tubería .......................................................................... 62 8.2.5 Acometidas de Consumo o Conexiones Domiciliarias ................. 62
8.2.6 Llaves Públicas ........................................................................................ 62
8.2.7 Accesorios y Obras Complementarias de la Red de Distribución. 63
8.2.7.1 Válvulas de Limpieza o Purga. ............................................................. 63
8.2.7.2 Válvula Reductoras de Presión y Cajas Rompe Presión. ............. 63 8.2.7.3 Anclajes ...................................................................................................... 63
ANEXO No. 1 Guía para Estudios de Prefactibilidad ................................. 64
A.1.1 Información Básica para el Diseño de Sistemas de Agua Potable64 A.1.1.1 Aforo ........................................................................................................... 64 A.1.1.2 Calidad de Agua Cruda .......................................................................... 64
A.1.1.3 Encuesta de Población y Vivienda ..................................................... 64
A.1.2 Criterios para Determinar la Factibilidad de un Proyecto ................. 64
ANEXO No. 2 Guía para Levantamiento Topográfico y Dibujo de Planos 66
A.2.1 Topografía ..................................................................................................... 66
A.2.1.1 Reconocimiento Previo ........................................................................ 66 A.2.1.2 Levantamiento de las Distintas Estructuras del Proyecto ......... 66
A.2.1.2.1 Sitio de Toma .................................................................................... 66
A.2.1.2.2 Línea de Conducción ...................................................................... 67
A.2.1.2.3 Sitio de Tanque ................................................................................ 68
A.2.1.2.4 Línea y Red de Distribución .......................................................... 68 A.2.1.3 Errores Angulares .................................................................................. 68
A.2.1.4 Cálculos Topográficos ......................................................................... 69 A.2.2 Planos Topográficos ............................................................................... 69 A.2.3 Planos Hidráulicos .................................................................................. 70
A.2.3.1 Presa (Obra de toma) ............................................................................ 70 a) Planta .............................................................................................................. 70
b) Corte Longitudinal (Escala 1:40, 1:50) ................................................... 71 c) Corte Transversal (Escala 1:40, 1:50) .................................................... 71
A.2.3.2 Caja de Captación .................................................................................. 72
a) Planta(Escala 1:40, 1:50). .......................................................................... 72 b) Corte Longitudinal (Escala 1:40, 1:50). .................................................. 72
c) Corte Transversal ........................................................................................ 72 A.2.3.3 Fuentes Subterráneas .......................................................................... 73
A.2.3.4 Línea de Conducción (Escala perfil horizontal: 1:1000 a 1:2000); Escala vertical: 1:100, 1:200, 1:500, 1:1000 ...................................................... 74
a) Perfil ................................................................................................................ 74
b) Planta .............................................................................................................. 75 A.2.3.5 Tanque de Almacenamiento ............................................................... 76
a) Planta Escala: 1:40 ...................................................................................... 76
b) Corte Longitudinal (Escala 1:40 ó 1:50). ............................................... 77
c) Corte Transversal (Escala 1:40 ó 1:50). ................................................. 77
d) Otros Datos ................................................................................................... 78 A.2.3.6 Plano de Red de Distribución y Línea de Distribución ................ 78
a) Planta .............................................................................................................. 78 b) Plano de Esquinas ....................................................................................... 79
A.2.3.7 Estaciones de Bombeo ........................................................................ 79
A.2.3.7.1 Estaciones de Bombeo para Aguas Superficiales ................. 79 A.2.3.7.2 Estaciones de Bombeo de Pozos Profundos .......................... 80
A.2.3.7 Planos Tipo .......................................................................................... 81
ANEXO No. 3 Guía para la Elaboración del Expediente de Proyecto . 82
Expediente del Proyecto .................................................................................... 82
A.3.1 Documentación Técnica ...................................................................... 82 A.3.1.1 Memoria Descriptiva .......................................................................... 82
A.3.1.2 Memoria Técnica ................................................................................ 82
A.3.1.3 Planos de diseño ................................................................................ 83 A.3.1.4 Presupuesto ......................................................................................... 84
A.3.1.5 Listado de tubería y accesorios ..................................................... 84 A.3.2 Especificaciones técnicas de materiales ........................................ 84
A.3.3 Especificaciones técnicas de construcción ................................... 84
A.3.4 Documentación Legal ........................................................................... 84
ANEXO No. 4 DETALLES PERFORACIÓN DE POZO .............................. 85
4.1. DETALLE RANURAS ................................................................................... 85 4.2. EJEMPLO DISEÑO DE POZO Y PERFIL GEOLÓGICO ....................... 86
4.3. TABLA DE INTERVALOS DE LECTURA DE CAUDALES Y NIVELES .................................................................................................................................. 87
ANEXO No. 5 Planos Tipo ............................................................................... 87
CRÉDITOS
SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDÚCTOS Y ALCANTARILLADOS
(SANAA)
COMITÉ DE NORMAS TECNICAS DEL SANAA
Ing. Ricardo Velásquez L. (Coordinador) Ing. Pedro Ortiz Bardales Ing. Julio Velarde Mendoza Dr. Rodolfo Ochoa Álvarez Ing. Javier Rivera Garay Ing. Juan Carlos Godoy
COMISION TECNICA INTERINSTITUCIONAL RAS-HON – SANAA – CICH – AIDIS Capítulo Honduras
Ing. Luis René Eveline H. Gerencia General SANAA Secretario Ejecutivo del CONASA
COOPERANTES
PROLOGO
La posición de Gerente General del SANAA y Secretario Ejecutivo del CONASA,
en cumplimiento a los preceptos de la Ley Marco del Sector Agua Potable y
Saneamiento nos brinda entre otras ventajas la oportunidad de contribuir al
ordenamiento de la actividad de diseño y construcción de sistemas de agua
potable y saneamiento, ámbito en el cual se desenvuelven numerosos actores que
tradicionalmente han actuado sin una referencia técnica oficializada, con
resultados a menudo insatisfactorios. A pesar de los esfuerzos hasta ahora
aislados para generar normativas y con tal objetivo en mente, hemos iniciado un
proceso con la elaboración y entrega de este primer producto, focalizado en la
zona Rural.
Para el pueblo hondureño y en especial para los usuarios, los prestadores y los
titulares de los servicios, la disponibilidad de normas oficiales facilita el diseño, la
gestión de financiamiento y la construcción de obras, asimismo contribuye a que
las inversiones sean más efectivas y que los beneficios sean los previstos.
La Sociedad Civil Organizada y el Sector Privado, que a menudo promueven o
construyen infraestructura para el acceso o mejora de estos servicios, contarán
con una herramienta para facilitar y controlar la calidad de los diseños que llevarán
a la práctica.
Los Consultores por su parte dispondrán de un marco técnico de referencia y una
guía práctica para la conceptualización y dimensionamiento de sistemas rurales y
sus diferentes estructuras, incluyendo recomendaciones sobre métodos y
procedimientos de diseño.
Manifestamos nuestro más sincero agradecimiento a las instituciones del Sector
Público y Privado, Sociedad Civil Organizada y Universidades, que con sus ideas,
comentarios y observaciones enriquecieron este documento que con mucho
agrado y satisfacción entregamos a la Nación, comprometiéndonos a su mejora
continua y a la pronta elaboración de otros trabajos complementarios.
Comayagüela, Municipio del Distrito Central, _________ de 2014.
LUIS RENÉ EVELINE HERNÁNDEZ
GERENTE GENERAL SANAA
SECRETARIO EJECUTIVO DEL CONASA
GENERALIDADES
Las presentes Normas de Diseño de Sistemas de Agua Potable para Zonas
Rurales han sido actualizadas y ampliadas por el Servicio Autónomo Nacional de
Acueductos y Alcantarillados (SANAA), tomando como base un anteproyecto de
normas elaborado dentro del Grupo Temático de Calidad del Agua, de la Red de
Agua y Saneamiento de Honduras (RAS-HON), de julio de 2012, bajo la
coordinación de una comisión integrada por el SANAA, el Colegio de Ingeniero
Civiles de Honduras (CICH) y la Asociación Interamericana de Ingeniería Sanitaria
y Ambiental (AIDIS-Capítulo Honduras).
Asimismo se utilizaron como referencia trabajos y guías de diseño para programas
específicos de construcción de sistemas rurales, bajo la conducción de un
experimentado equipo de Ingenieros nombrado por la Gerencia General del
SANAA e incorporando recomendaciones brindadas por instituciones del
Gobierno, sociedad civil y universidades.
Dichas acciones se enmarcan en el ejercicio de las atribuciones del SANAA,
establecidas en la Ley Marco del Sector Agua Potable y Saneamiento y su
Reglamento (Decreto No. 118-2003), en su carácter de Ente Técnico de Apoyo al
Sector Agua Potable y Saneamiento, entre las cuales se establece proponer la
adopción de las normas, criterios y especificaciones para el diseño y construcción
de la infraestructura de agua y saneamiento urbano y rural.
Es competencia del SANAA impulsar la oficialización de las presentes normas a
fin de que sean de aplicación en todos los trabajos de diseño de obras e
instalaciones hidráulicas por parte del Gobierno y los particulares dentro de la
República de Honduras, que tengan por objeto dotar de servicios de
abastecimiento de agua potable a comunidades rurales (menores a 2,000
habitantes), mediante sistemas convencionales por llave domiciliaria. Para los
Sistemas no convencionales (destinados a la población rural dispersa menores de
200 habitantes) se requiere de una normativa especial.
Toda norma debe ser dinámica a fin de adaptarse a los avances del conocimiento,
las prácticas y la tecnología en el campo del abastecimiento de agua potable; por
consiguiente es tarea del SANAA revisar estas normas periódicamente para
impulsar su actualización continua.
1. Objetivo de la Norma de Diseño de Sistemas de Agua Potable para
Poblaciones Rurales
Fijar los requisitos mínimos de ingeniería para la conceptualización y
dimensionamiento de la infraestructura de agua potable a nivel rural, a fin de
asegurar que su capacidad, estabilidad, vulnerabilidad y seguridad estructural
sean acordes con las condiciones particulares del sitio del proyecto. Asimismo
establecer recomendaciones en cuanto a métodos y procedimientos de diseño,
recomendar parámetros, coeficientes y fórmulas.
2. Ámbito de Aplicación
Estas normas se aplicarán en todos los trabajos de diseño de obras e
instalaciones hidráulicas que realicen o pretendan realizar el Gobierno y los
particulares dentro de la República de Honduras, que tengan por objeto dotar de
servicios de abastecimiento de agua potable a comunidades rurales (menores a
2,000 habitantes), con sistemas de llave domiciliar.
3. Normas de Diseño
Las presentes normas, deben ser utilizadas para el estudio y diseño de los
diferentes componentes que conforman los sistemas de abastecimiento de agua
potable, con el fin de garantizar que estos se realicen dentro de un marco técnico
adecuado, de alta calidad y eficiencia que produzcan obras con seguridad
estructural, buen funcionamiento, relaciones con el medio ambiente durables,
sostenible en el tiempo y con costos que garanticen los mayores beneficios a la
inversión prevista.
4. Componentes de un Sistema de Abastecimiento de Agua Potable
Micro cuenca - área de recarga
Fuente de abastecimiento.
Línea de conducción.
Potabilización.
Almacenamiento.
Línea de Distribución
Red de Distribución
5. Consideraciones Sobre la Vulnerabilidad y Riesgos
En el diseño de sistemas rurales se deben identificar vulnerabilidades y riesgos
potenciales que amenacen las estructuras propuestas y señalarlas en el estudio, e
incluir el diseño y presupuesto, obras y medidas de protección que las minimicen,
tomando como referencia las Guías de Vulnerabilidad emitidas por la OPS/OMS.
6. Participación Comunitaria
Para la ejecución de proyectos rurales se recomienda el modelo de participación
comunitaria, que históricamente ha demostrado gran eficacia. Bajo este modelo,
paralelamente al desarrollo de las obras se realiza una intervención social dirigida
a los miembros de la comunidad, el prestador de servicio y el Fontanero, para
organizar, motivar, persuadir, movilizar, educar y capacitar antes, durante y
después del proyecto, específicamente en temas de:
Antes del proyecto: constituir una Junta Administradora que actuará como
interlocutor local durante la construcción; asimismo la comunidad debe ser
informada de los alcances del proyecto y los compromisos que les atañen,
especialmente el pago de una tarifa, la desinfección del agua y la participación
comunitaria.
Durante el proyecto la comunidad debe ejecutar los compromisos de
participación comunitaria consistentes principalmente en el aporte de
materiales y mano de obra local, se debe nombrar un Fontanero.
Para después del proyecto la Junta Administradora y el Fontanero deben ser
capacitados para administrar, operar y mantener los sistemas una vez
recibidos. La población debe quedar preparada para aprovechar los beneficios
del proyecto para mejorar sus condiciones de salud y calidad de vida, mediante
la inducción de cambios positivos de hábitos, tales como la higiene personal y
doméstica, el uso de la letrina, el cuidado del ambiente y la cuenca y el uso
racional del agua. Asimismo se deben abordar temas de transparencia,
regulación y legislación en general.
Independientemente de las ventajas económicas, la participación comunitaria
facilita el que la comunidad se empodere de las obras recibidas, las valorice y
cuide como propias que son, durante la etapa de operación, evitando su deterioro
y colapso prematuro.
La participación comunitaria no necesariamente ocurre de manera espontánea;
generalmente se requiere de un agente capacitado que brinde acompañamiento
cercano y orientación para la toma de decisiones, y motive a emprender acciones
concretas y oportunas para la ejecución sincronizada y eficiente de las obras y
para usufructuar y operar los sistemas de forma sostenible.
7. Sostenibilidad de los Sistemas de Agua
El fundamento de la sostenibilidad de los sistemas rurales se construye durante la
intervención social descrita en el numeral 7, incidiendo primordialmente en las
áreas sociales más susceptibles como: educación, medio ambiente, salud, agua,
saneamiento y proyectos productivos. La estrategia fundamental para alcanzar la
sostenibilidad de los sistemas comunitarios de agua es involucrar a los usuarios
del proyecto, para cuidar y dar mantenimiento permanente a todas las estructuras
del sistema, así como proteger las zonas productoras de agua.
8. Pasos para el Diseño de Sistemas de Agua Potable Rural
8.1. Estudio Preliminar
Antes de proceder al diseño de sistemas de agua potable rural es indispensable
contar con información básica, confiable y precisa sobre:
Aforo de caudal en el sitio de toma propuesto, en período de estiaje si se
trata de fuentes superficiales, mediante pruebas de bombeo si se trata de
pozos.
Calidad del agua: se deberán realizar análisis del agua de la fuente o
fuentes propuestas fin de diseñar el tratamiento adecuado. Estos análisis
deben realizarse tanto en época seca como en época lluviosa, para
identificar las variaciones de la calidad de agua.
Croquis del sistema incluyendo longitudes, elevaciones y ubicación
aproximada de las estructuras propuestas.
Datos de población y viviendas, a fin calcular las demandas actual y
futura.
Encuesta Socioeconómica: recoge la información necesaria para evaluar
la actitud de la comunidad hacia el proyecto y las necesidades de
reforzamiento de conocimientos y capacidades, así como la situación de
los derechos de servidumbre y/o propiedad relacionados con la fuente y
las estructuras propuestas.
El Anexo No. 1 presenta una guía para la realización del estudio preliminar, cuyo
objetivo es calificar la factibilidad técnica, económica y social del proyecto.
8.2. Topografía y planos de diseño
El diseño parte de la información topográfica que incluye la localización las
estructuras del sistema, desde las obras de captación hasta las conexiones
domiciliarias. El Anexo No. 2 presenta una guía para realizar los levantamientos
topográficos y dibujo de planos.
8.3. Expediente de Proyecto
Al final del diseño la información básica, la memoria técnica, los planos de diseño
y el presupuesto y documentos de soporte deben presentarse de una forma
organizada y estándar, siguiendo la guía presentada en el Anexo No. 3.
CAPITULO I
1.1. Aspectos de Oferta y Demanda
Tomando en cuenta la durabilidad y vida útil de las tuberías, accesorios,
materiales de construcción y el período que conlleva el diseño y la construcción,
se ha determinado un período de diseño de 20 años para todas las partes del
sistema, a excepción de los equipos de bombeo que se diseñarán para 10 años.
Para sistemas que ya cumplieron con su período de diseño y requieran mejoras,
se deberán evaluar las estructuras existentes e incorporar en el nuevo diseño
aquellas cuya capacidad sea congruente con los requerimientos de sistema
mejorado.
TABLA No. 1.1
PERIODO DE DISEÑO
DESCRIPCIÓN
PERIODO DE DISEÑO (años)
Obra de Toma 20
Líneas de Conducción y sus elementos 20
Plantas potabilizadoras 20 años, en forma modulada
Tanques de Almacenamiento 20
Líneas de distribución 20
Estaciones de Bombeo
Estructuras 20
Equipos 10
Red de Distribución 20
Pozos Perforados 10 a 15
1.2. Proyecciones de Población
1.2.1 Población Actual
Deben recolectarse los datos de población y vivienda disponibles de servicios
públicos de la localidad; a partir de la información se puede calcular el número
promedio de habitantes por vivienda.
La población actual será la reportada en una encuesta de población y vivienda,
verificando con el producto de multiplicar el número de viviendas resultante del
levantamiento topográfico, por la densidad habitacional obtenida en la encuesta,
tomando la cifra mayor.
1.2.2 Población Futura
En caso de contar con información histórica de población se proyectará en base a
la tasa de crecimiento calculada con los datos disponibles; en caso de no contar
con datos históricos se utilizará la tasa de crecimiento recomendada por el INE en
la zona del proyecto.
Para hacer tal cálculo se utilizará el método aritmético y en caso de que la curva
de crecimiento histórico así lo justifique, se utilizará el método geométrico.
En caso de tratarse de asentamientos bien delimitados donde no se prevé
aumento del número de viviendas, se aplicará el método de saturación,
multiplicando el número de viviendas por la densidad habitacional adoptada por el
diseñador.
Toda proyección de crecimiento poblacional deberá ser presentada dentro de la
memoria técnica acompañada de los cálculos y gráficos de tendencia.
1.3. Dotaciones y Demanda de Agua para Consumo
1.3.1 Dotaciones
Con el objeto de que los abastecimientos de agua presten un servicio adecuado
durante cualquier época del año, se deberán tomar en cuenta los requisitos
detallados a continuación:
Dotaciones para el diseño
A. Para cuando se tengan datos de los patrones de consumos y demandas de
la localidad en estudio, se utilizarán los datos reales sin exceder de 120
litros por persona por día.
B. Para cuando no existen datos de los patrones de consumos y demandas
de la localidad en estudio, se asignará una dotación de 75 a 100 litros por
persona por día, dependiendo de las condiciones climáticas y disponibilidad
de agua para el proyecto.
C. En Proyectos con bombeo bajo condiciones especiales (energía solar,
rueda hidráulica, otros) o con severa limitación de la fuente de suministro,
se podrá asignar una dotación de 50 litros por persona día, para atender las
necesidades básicas de consumo e higiene.
1.4. Variaciones Diarias y Horarias
1.4.1 Caudal Medio Diario (QM)
El caudal medio diario, expresado en l/s.
1.4.2 Consumo Máximo Diario (QMD)
Consumo máximo diario se calculará afectando al consumo medio diario por un
coeficiente de variación diaria (Cvd).
1.4.3 Consumo Máximo Horario (QMH)
Consumo máximo horario. Se calculará afectando al caudal medio diario por el
coeficiente de variación horaria (Cvh).
En caso de disponer de datos reales de variación de caudales, se utilizarán los
datos reales.
1.4.4 Caudal de Diseño
Para determinar el caudal de diseño el proyectista deberá considerar las pérdidas
que se presentan en cada uno de los componentes, la cantidad total de agua
perdida se fija como un porcentaje del consumo medio diario, cuyo valor no
deberá ser mayor del 20%. El porcentaje máximo está considerado para sistemas
en donde hay planta de potabilización.
Los caudales de diseño para los diferentes componentes del sistema de
abastecimiento de agua potable serán los que se muestran en la Tabla de Caudal
de Diseño:
TABLA No. 1.2
CAUDAL DE DISEÑO
Componente Caudal de diseño (l/s)
Fuente y Obra de
captación
Caudal Máximo Diario (QMD) y para la capacidad de los
vertedores considerar los flujos mínimos y máximos sobre aforos
de la fuente
Línea de conducción por
gravedad
Caudal Máximo Diario (QMD)
Línea de conducción por
bombeo (impulsión)
Consumo Máximo Diario (QM) ajustado a las horas de bombeo
Potabilizadora Caudal Máximo Diario (QMD)
Línea de Distribución Caudal Máximo Horario (QMH)
Red de distribución Caudal Máximo Horario (QMH)
NOTA: Para Construcciones de plantas nuevas, deberán incorporar un estudio
específico. Así mismo para plantas de tratamiento tipo paquete. Este estudio de
variaciones de calidad del agua en un ciclo estacional, debe realizarse como parte
del estudio de factibilidad previo al diseño y construcción de la planta, de tal
manera que el grado de tratamiento que la fuente requiere ya esté definido antes
de licitar o contratar la realización del proyecto. Los parámetros de diseño de la
planta también deben ser determinados en esta etapa, mediante pruebas de
tratabilidad (pruebas de jarras), de tal manera que se pueda especificar
claramente en los términos de referencia del proyecto, el grado de tratamiento que
la fuente requiere y los parámetros bajo los cuales se debe proyectar cada una de
las unidades que van a conformar el sistema.
El análisis y selección de alternativas de potabilización en función de la calidad de
la fuente de abastecimiento, debe seguir los criterios que se indicaran en la
sección de Procesos de Potabilización.
CAPITULO II
2. FUENTES DE ABASTECIMIENTO
2.1. Fuentes de Abastecimiento
A fin de determinar la o las fuentes de abastecimiento de agua para consumo
humano, se deberán realizar los estudios que aseguren la calidad y cantidad de
agua que requiere el sistema, entre los que incluyan: identificación de fuentes
alternativas, ubicación geográfica, topografía, rendimientos mínimos, variaciones
anuales y vulnerabilidad.
La selección de la fuente debe hacerse teniendo en cuenta en primer lugar el
costo de potabilización. Adicionalmente, se debe procurar que la ubicación permita
el fácil acceso y las labores de operación y mantenimiento. Deben programarse
varios muestreos de la fuente, que abarquen un ciclo estacional completo, para
identificar los parámetros que pudiesen constituir un problema.
Otro componente de importancia a considerar cuando se trata de aguas superficiales, es
la necesidad de incorporar un proceso de filtración básicamente para el periodo de
invierno, donde normalmente las turbiedades son altas, lo que de ocurrir obligará
necesariamente a incurrir en mayores costos de Inversión y Operación de los sistemas.
2.2. Tipos de Fuentes de Producción
La fuente de abastecimiento superficial a utilizarse deberá asegurar el caudal
máximo diario para el período de diseño más el caudal ecológico. Son muchas las
metodologías y los conceptos existentes respecto al caudal mínimo ecológico o
caudal mínimo remanente, que debe ser estimado para el sostenimiento del
ecosistema aguas abajo de un sitio específico. Al no haber un estudio sobre el
caudal ecológico se considerará un excedente para la conservación del
ecosistema. Además debe investigarse los caudales mínimo y máximo, mediante
aforos directos y recopilación de datos existentes. En el caso de que la fuente no
cubra el caudal mínimo necesario, se hará necesario la construcción de obras de
almacenamiento, analizar o disminuir la dotación de agua adoptada en el diseño o
complementar con otra fuente disponible.
2.3 Fuentes Superficiales
2.3.1 Cantidad de agua.
El caudal requerido para el funcionamiento del sistema debe ser igual o mayor al
caudal aforado en verano, para cubrir las necesidades de la comunidad durante en
el período de diseño y además, producir un caudal ecológico que permita la
conservación del ambiente, flora y fauna, aguas abajo de la obra de toma.
El caudal requerido Qmin, se calculará, considerando como base el valor mínimo de
10% para el caudal ecológico.
2.3.2 Calidad de Agua Superficial
La calidad del agua de un sistema de suministro no se evalúa o conceptúa por un
dato puntual o de una sola muestra, sino con base en las siguientes actividades:
Evaluación de características Biológicas y microbiológicas
Evaluación de características físico-químicas
Evaluación de características Orgánicas e Inorgánicas con significado para la
salud.
Estas evaluaciones deberán realizarse tanto en la época lluviosa como en la
época seca.
2.3.3 Manantiales
Los manantiales termales solo pueden utilizarse cuando los análisis demuestren
que no presentan minerales en valores fuera de Norma Nacional, en caso
contrario se incluirá tratamiento. Para temperaturas mayores de lo indicado en la
Norma Técnica Nacional para Agua Potable vigente, el diseño deberá incluir
estructuras de enfriamiento.
2.3.4 Ríos, Quebradas y Lagos
Para el abastecimiento de ríos, quebradas y lagos se deberá obtener la siguiente
información:
a. Datos hidráulicos: caudal máximo para el cálculo del vertedero de crecidas.
b. Usos de suelo: Para conocer para determinar posibles focos de
contaminación.
c. Datos hidrológicos: Investigación de datos básicos de precipitación,
evaporación, infiltración de la cuenca, sobre los usos del agua actuales y
probables futuros
2.3.5 Captación
Características del Lugar
Para protección de la obra de captación y calidad del agua, el lugar escogido
deberá reunir las siguientes condiciones.
a.) Aguas arriba del lugar escogido no existirá ninguna forma de contaminación, ya
sea animal, humana, industrial, minera, etc.
b.) Se debe procurar que el lugar escogido este bien reforestado así como el resto
de la cuenca.
c.) En caso de ríos o quebradas se escogerá un tramo recto, evitando las curvas y
con pendiente suave. De preferencia hacerse en alguna garganta.
d.) Cuando se diseñe una presa los taludes a ambos lados no deberán ser
verticales pues esto favorece los derrumbes, sino más bien, con una
inclinación suave que permita el empotramiento. Si tal empotramiento puede
hacerse en roca, mucho mejor.
e.) Se le dará preferencia a los manantiales ya que estos nos garantizan una
mejor calidad de las aguas no obstante se debe considerar la desviación de
aguas lluvias arriba del manantial.
f.) La microcuenca debe tener problemas mínimos de erosión y el cauce debe
ofrecer estabilidad en una distancia considerable aguas arriba y aguas abajo
del sitio de toma.
2.3.6 Tipos de Obra.
De acuerdo con la fuente escogida se construirá la obra de toma que más se
adapte a nuestras necesidades. Básicamente, generalmente se utilizan dos tipos
de estructuras: presas y cajas de captación, otra alternativa es la presa de
tablones.
2.3.6.1 Caja Colectora (Referirse al plano tipo en Anexo No. 5,
para detalles)
Son recipientes cerrados, e impermeables construidos de ladrillo rafón, concreto y
piedra. Se utilizan para la recolección de agua de manantiales mediante el uso de
un canal que lleva el flujo hasta la caja. En algunos casos especiales, la caja se
alimentará de ríos grandes, parte de los cuales está siendo desviado hacia ella.
En casos en que la toma sea directa, la caja será dimensionada de acuerdo con
las necesidades de almacenaje de la comunidad.
En el diseño, se tomaran en cuenta las siguientes condiciones:
a) Se construirá la caja de un material impermeable.
b) La caja se diseñará de acuerdo a la producción de la fuente garantizando el
flujo del manantial.
c) Deberá estar provisto de tubería de salida, rebose, limpieza y drenaje con la
capacidad suficiente. Además llevará boca de inspección.
d) La caja estará a un nivel menor que la salida a la superficie del manantial
para no crear una presión que se oponga al libre flujo del agua.
e) La caja debe proveerse de un filtro.
f) Todas las aberturas de la caja estarán protegidas para evitar la entrada de
agentes externos superficiales.
2.3.6.2 Presa
Para la captación en quebradas se construirán preferentemente presas de
derivación con caja toma bajo el vertedero de rebose. En el dimensionamiento de
presas intervendrán varios factores entre ellos:
a) La producción de la fuente.
b) Ancho del cauce.
c) Perfil del terreno.
2.3.6.2.1 Dimensionamiento de Vertederos
Los caudales para diseño de vertederos se estimarán en base a la información
hidrológica disponible, en caso de no haber información, se utilizaran los
siguientes valores:
Qmínimo = Qaforo
Qmedio = 10 Qmínimo
Qmáximo = 100 Qmínimo
El vertedero de rebose se diseñará para el “Qmedio” y el vertedero de crecidas
para el “Qmáximo”.
Para tal dimensionamiento de los vertederos se utilizará la fórmula de Francis para
vertederos rectangulares
Cuando la relación grosor de la cresta del vertedero dividido entre la altura de
lámina de agua sobre el vertedero es mayor de 0.67 se considera un vertedero de
cresta ancha.
Para facilidad de construcción la altura del vertedero de rebose no será menor de
0.10 m y la longitud no será menor de 0.30m. La altura del vertedero de crecidas
no será menor de 0.30 m y la longitud no será menor que 1.00 m.
2.3.6.2.2 Dimensionamiento de la Altura de Presa (h) y Base (B)
En ningún caso la altura de la presa hasta el vertedero de rebose, será menor de
0.50 m. El largo de la base o cimentación y el emplantillado será igual al ancho del
río. La altura de la cimentación será como mínimo 0.30 m y del emplantillado de
0.20 m. (referirse al plano tipo para detalles en la sección de Anexo No.4).
Establecida la altura de la presa de acuerdo con el nivel del agua y la forma del
cauce, es posible determinar el ancho de la base B, donde la base (L) aparece en
función a la altura (h).
El diseñador además deberá verificar si con su dimensionamiento hay seguridad y
estabilidad contra el deslizamiento, volteo y falla por capacidad de soporte del
suelo, o requerimiento de incorporar un dentellón contra erosión en la sección del
emplantillado de la presa aguas arriba o abajo.
En función de las características de la fuente en el punto de la obra de toma, se
deberán proponer medidas que reduzcan los riesgos y azolvamiento de la obra de
captación.
Al momento de diseñar la represa el ingeniero deberá tomar en cuenta los
siguientes factores de seguridad:
Factor de seguridad al deslizamiento mayor de 1.5
Factor de seguridad al volteo mayor de 2
Factor de seguridad para capacidad de soporte del suelo mayor de 3.
2.3.6.2.3 Dimensiones de la Cresta
La cresta de la presa tendrá un ancho de 0.30 m y su longitud será determinada
por la forma del cauce. Se ha establecido un empotramiento mínimo de 0.50m si
es en talud rocoso y de 1 m si se empotra en tierra.
2.3.6.2.4 Tuberías y Accesorios
a) Salida: El tubo recolector media caña de 100mm (4”) PVC como mínimo, irá
unido a otro de 100mm (4”) HG y de éste se pasará, mediante los
accesorios necesarios, a la tubería de salida la cual será siempre de HG y
tendrá igual diámetro que la línea de conducción. La válvula de control se
colocará en su respectiva caja, fuera del muro y en un lugar accesible.
b) Limpieza: La limpieza se llevará a cabo por medio de dos tubos de 100mm
(4”) HG como mínimo, los cuales saldrán a un costado del vertedero y se
cerraran por medio de tapones hembra en los extremos.
2.3.6.2.5 Tanquilla
Esta estructura irá directamente bajo el vertedero. Tendrá el mismo espesor del
vertedero (0.30m) y su cuerpo de concreto irá anclado al tubo que recoge el flujo.
El tubo recolector será de 100 mm (4”) PVC como mínimo, cortado en media caña.
Estará colocado con una pendiente de 2% al igual que el fondo de la tanquilla.
En el vertedero de rebose se colocará una rejilla para impedir el paso de sólidos
gruesos a la tanquilla. Las barras irán con su longitud en el sentido de corriente.
La separación entre las barras será de 1 a 1.5 cm dependiendo de los materiales
que arrastre la fuente.
2.3.6.3 Presa de Tablones (referirse al plano tipo para detalles)
El dimensionamiento de los vertederos de la Presa de Tablones se hará
tomando en cuenta los lineamientos de la sección 2.3.6.2.1. En el
dimensionamiento de presas intervendrán varios factores entre ellos:
a) La producción de la fuente.
b) Ancho del cauce.
c) Perfil del terreno.
Al momento de diseñar la represa el ingeniero deberá tomar en cuenta los
siguientes factores de seguridad:
Factor de seguridad al deslizamiento mayor de 1.5
Factor de seguridad al volteo mayor de 2
Factor de seguridad para capacidad de soporte del suelo mayor de 3.
En el dimensionamiento de la base y la altura el Diseñador tendrá presente lo siguiente:
a. La altura de la presa de tablones no deberá ser mayor de 1,50 m.
b. Deberá diseñarse la taquilla como una toma lateral.
c. La separación máxima de las columnas en las que van insertos los tablones
será de 1,20 m (1,50 máximo), debiendo ser diseñados los tablones para
soportar la presión lateral de los sedimentos o el agua acumulados aguas
arriba.
d. Los tablones a usarse podrán ser de madera o concreto, el peso de los
mismos será tal que dos personas puedan levantarlos.
e. Las ranuras que sujetaran los tablones serán de 5 cm de profundidad.
f. El espesor de los tablones será diseñado en función de su resistencia a
soportar la carga aguas arriba.
g. Al pie de la base de la sección dejada como vertedero se colocaran
disipadores de energía que impidan la erosión de la base debida al golpe
del agua.
h. La profundidad del emplantillado de la base en el cual estarán cimentadas
las columnas será de 0,40 m mínimo, pudiendo ser de concreto ciclópeo.
i. Las columnas tendrán un desplante mínimo de 0,50 m la base.
j. Las columnas tendrán una corona de 0,20 m, y una base según el empuje a
soportar, no pudiendo ser la misma menor de 0,50 m.
k. La taquilla estará dotada de una rejilla, y la misma tendrá una tapadera de
inspección.
2.4 Fuentes de Aguas Subterráneas
En el caso de explotación por bombeo las obras de captación deben de diseñarse
para captar el caudal máximo diario durante las horas de bombeo.
2.4.1 Pozos
El diámetro del pozo se determinará en base al rendimiento requerido y la
profundidad, la profundidad del pozo será tal que penetre suficientemente dentro
del acuífero, con el objeto de disponer de una longitud adecuada de filtro y rejilla.
Los pozos deberán ser perforados previa autorización de los organismos
competentes, en concordancia con la Ley General de Aguas vigente. Así
mismo, concluida la construcción y equipamiento del pozo se deberá solicitar
la licencia de uso de agua al organismo anteriormente mencionado.
El diámetro de perforación será como mínimo 100mm (4 pulgadas) mayor al
diámetro de ademe en acuíferos volcánicos (para engravado estabilizador), y
150mm (6 pulgadas) mayor al ademe, como mínimo, en acuíferos aluviales
(para engravado filtrante), de acuerdo a la siguiente tabla:
DIAMETRO NOMINAL DEL ADEME
DIAMETRO DE LA PERFORACION
Milímetros Pulgadas Milímetros Pulgadas
150 6 250.00 – 306.25 10 – 12¼
200 8 306.25 – 368.75 12¼ – 14¾
250 10 368.75 – 437.50 14¾ – 17¼
300 12 437.50 – 500.00 17¼ – 20
350 14 500 – 575 20 – 23
400 16 475 – 650 23 – 26
450 18 650 – 750 26 – 30
500 20 750 – 850 30 – 34
El diámetro mínimo de ademe será de 150 mm (6 pulgadas) para pozos de
explotación y 100 mm (4 pulgadas) para pozos de observación.
Especificaciones de la rejilla: Se podrá utilizar rejillas de espira continua o de
alambre conocidas también como rejillas Johnson, también podrán ser
fabricadas para cada caso, de Aleaciones, PVC, Aluminio, Acero Inoxidable,
Fibra de Vidrio, Polietileno Poros, y cualquier otro material que permita el
desarrollo del pozo y con una alta resistencia a la compresión y corrosión.
Para su fabricación las ranuras deberán ser perforadas a máquina y la ranura
de entubación de PVC se realizara con arreglo a las siguientes instrucciones,
siempre y cuando no se presente una alternativa mejor o similar.
DIÁMETRO NOMINAL
PULGADAS
Nª DE COLUMNAS
SEPARACIÓN DE
COLUMNAS (S) EN cms
LONGITUD DE RANURA (L) EN cms
SEPARACIÓN ENTRE
RANURAS (E) EN cms
ANCHO MÁXIMO
DE RANURAS EN mm
4 3 2.00 8.4 1.25 2.0
6 4 2.00 10.0 1.25 2.0
8 5 2.76 10.0 1.25 2.0
10 6 3.29 10.0 1.25 2.0
12 9 3.38 10.0 1.25 2.0
El detalle de la rejilla puede verificarse en el Anexo No. 4
Especificaciones del filtro: el filtro deberá estar compuesto de grava
redondeada de 6.4 mm (¼ pulgada) de diámetro mínimo. Las ranuras se
dispondrán de manera horizontal, en cada columna y estarán separadas entre
ellas 1.25 cm (½ pulgada), de preferencia el corte deberá ser inclinado, tipo
persiana y su ancho el de la sierra que corte con su diente más fino (2 mm).
Durante la perforación del pozo se determinará su diseño definitivo, en base a
los resultados del estudio de las muestras del terreno, extraído durante la
perforación y que deberán ser tomadas a cada metro y/o cambio de estrato, y
los correspondientes registros geofísicos. El ajuste del diseño se refiere sobre
todo a la profundidad final de la perforación, localización, longitud y espesor
del empaque de grava como también al tipo y dimensión del área abierta de la
rejilla.
Se deberá revisar la verticalidad del pozo mediante métodos adecuados (por
ejemplo el uso de péndulo), antes de ser ademado y después de ser
ademado. Además se deberá determinar la tolerancia de las desviaciones de
acuerdo al régimen de uso al que será sometido el pozo.
Se deberá presentar el perfil geológico del pozo construido, de acuerdo a las
muestras de terreno extraído.
En el Anexo No. 4 se encuentra un ejemplo de Diseño de Pozo y Perfil
Geológico
Sello sanitario: consiste en una capa impermeable que se coloca en el espacio
anular existente entre el terreno perforado y el ademe, desde la superficie del
terreno hasta una profundidad que no interfiera con la captación de agua,
evitando así el paso de las sustancias peligrosas. Se deberá sellar hasta los 6
metros de profundidad.
El alineamiento se probará de acuerdo a las normas AWWA 100, en su última
versión.
Una vez el pozo haya sido limpiado y desarrollado se deberá aforar mediante
los métodos establecidos por Theis y Jacob. Se deberá realizar una prueba de
bombeo escalonada de por lo menos tres escalones (de preferencia cuatro
escalones) de igual duración (por lo menos de una hora y máximo dos horas)
cada uno, para determinar la ecuación del pozo y así estimar el caudal
máximo de extracción para la prueba de bombeo constante, en caso de saber
el caudal necesario de extracción, este se deberá incluir en el segundo, tercer
escalón o último escalón. Luego se efectuará un aforo constante cuyo tiempo
será determinado de acuerdo al régimen y el caudal de bombeo al que se
pretende funcione el sistema. Se deberá medir, inmediatamente después de
finalizada la prueba a caudal constante la recuperación del nivel del pozo al
menos hasta un valor mínimo del 95% del descenso. Si no se cumple la
recuperación del 95% del descenso se deberá estimar un caudal menor o un
régimen de bombeo distinto. En el Anexo No. 4 se encuentra una tabla que
indica los intervalos de lectura de niveles dinámicos y caudal para las pruebas
de bombeo, así como en la recuperación del pozo.
Determinar la capacidad específica (litros/segundos por metro de depresiones)
= (CE).
Todo pozo deberá tener un brocal, caja de control y cerco perimetral.
El tren de descarga deberá salir de la boca del pozo mediante un codo de 90
grados ó una tee. Deberá tener una válvula de control, válvula check, una tee
para colocar una Limpieza, dos válvulas de compuerta un manómetro y dos
codos de 45 grados para enterrar la tubería.
2.4.2 Localización de los Pozos.
La ubicación de los pozos y su diseño preliminar serán determinados como
resultado del correspondiente estudio hidrogeológico específico a nivel de diseño
de obra. En la ubicación no sólo se considerará las mejores condiciones
hidrogeológicas del acuífero sino también el suficiente distanciamiento que debe
existir con relación a otros pozos vecinos existentes y/ o proyectados para evitar
problemas de interferencias.
Los pozos deberán estar libres de toda actividad que produzca desechos
orgánicos en un radio de 40 metros y como mínimo a 500 metros aguas abajo de
una descarga de aguas residuales.
Cuando en un proyecto se tengan que planear dos o más pozos o existan pozos
de bombeo en las zonas adyacentes, deben tomarse las previsiones de
interferencia entre ellos.
Los datos de la prueba de bombeo se utilizarán para evaluar la interferencia entre
los pozos. La depresión del cono de influencia en un sitio dado (como resultado
del bombeo simultaneo de varios pozos), es igual a la suma de las depresiones
producidas en el mismo sitio para el bombeo individual de pozos.
Para el diseño y construcción de los pozos profundos se podrá seguir la norma A-
100 de la AWWA última edición.
2.4.2.1 Pruebas de Bombeo y Aforo
Se debe realizar las pruebas de bombeo primero para determinar las
características hidráulicas del acuífero. Este tipo de pruebas estudian al acuífero
mismo y al pozo, más no a la bomba, son llamadas también pruebas de acuífero, y
en segundo lugar proporcionar los datos necesarios para determinar la capacidad
específica o la relación caudal-abatimiento, para seleccionar el equipo de bombeo
adecuado. Dicha definición deberá basarse además de los resultados de esta
prueba de bombeo (aforo) en las características físico-químicas de las aguas
extraídas.
La metodología para realizar una prueba de bombeo consiste en bombear un pozo
que esté perforado en el acuífero que se desea estudiar, durante un cierto tiempo,
a un determinado caudal y medir la evolución del nivel piezométrico debida al
bombeo, tanto en el mismo pozo de bombeo como en piezómetros y pozos
cercanos (pozos de observación si los hubiera).
Para las pruebas de bombeos se pueden emplear varias metodologías, el
propietario o el diseñador debe establecer el tipo y números de pruebas de
bombeo que se requieren, a continuación se mencionan algunas:
Prueba preliminar de bombeo: esta se realizará al instalar el equipo
de bombeo y su objeto es calibrar en el tubo orificio las alturas (h) que
serán empleadas para determinar los caudales a utilizar en la pruebas
subsiguientes y asegurar su utilización y que han sido asumidos con los
resultados obtenidos durante la etapa de Limpieza y Desarrollo.
Prueba de bombeo de larga duración: mayores a 24 horas, su fin
primordial es el estudio del efecto del pozo en pozos cercanos o
viceversa.
Prueba de bombeo escalonado: prueba para determinar la Ecuación
del Pozo, calcular el abatimiento a obtener con el caudal de extracción
necesario y comprobarlo con la Prueba Constante o de Larga Duración
y los parámetros del equipo de bombeo a seleccionar. Es de duración
variable, con recuperación y sin ellas.
Prueba a caudal constante: Prueba de investigación de
comportamiento del pozo y de efectos del cono de abatimientos en
pozos cercanos y definir el régimen de operación más eficiente.
Prueba de Recuperación: Prueba para garantizar la seguridad de la
extracción del caudal necesario sin producir desecado en el periodo de
operación.
2.4.2.2 Seguridad y Vulnerabilidad
En general, los pozos deben estar alejados de toda fuente de contaminación real o
potencial, estableciendo una distancia suficiente para proteger los pozos del efecto
de la fuente contaminante. En particular, se establece una distancia mínima de 40
metros entre la captación de agua subterránea y elementos tales como pozos
sépticos, letrinas, campos de infiltración y 100 metros en caso de explotaciones
agropecuarias.
Debe hacerse un estudio para establecer el nivel de riesgo y vulnerabilidad de la
estructura del pozo, ante eventos como sismos, inundaciones, contaminación y
otras amenazas posibles; en caso de tener una alta vulnerabilidad, el sistema de
toma debe ser redundante y contar con elementos que permitan un
abastecimiento alterno en caso de darse algunos de estos fenómenos.
CAPITULO III
3. LINEAS DE CONDUCCIÓN
3.1. Líneas de Conducción
De acuerdo a la naturaleza y características de la fuente de abastecimiento de
agua, se distinguen en la presente normativa tres tipos de línea de conducción.
a) Conducción por gravedad
b) Conducción por bombeo (impulsión)
c) Mixta
3.2. Conducción por gravedad
Debe tenerse en cuenta los siguientes aspectos fundamentales:
1) Energía disponible o diferencia de elevación (metros)
2) La capacidad deberá ser suficiente para transportar el consumo máximo diario
del diseño (QMD).
3) La clase de tubería debe ser capaz de soportar las presiones hidrostáticas,
dinámicas y cumplir con los requerimientos de la normativa internacional.
4) Las tuberías que se usarán con más frecuencia serán de PVC y HG, con
opción de utilizar otros materiales aprobados por el SANAA.
5) La selección de los materiales de las tuberías deberá tener en cuenta los
factores siguientes:
Ser aprobada para la conducción de agua potable.
Resistencia contra la corrosión, cuando se encuentren suelos agresivos.
Resistencia contra las cargas, tanto externas como internas.
Solicitaciones hidráulicas
Golpe de ariete
Condiciones de instalación y del terreno
Condiciones económicas
Disponibilidad en el mercado
6) La línea de conducción deberá dotarse de los accesorios y obras
complementarias necesarias para su correcto funcionamiento, control
operativo, mantenimiento, conforme a las presiones de trabajo especificadas
para las tuberías y accesorios. Deberá tomarse en cuenta su protección y su
mantenimiento, además debe quedar contemplada su instalación con las
medidas de mitigación que reduzca su vulnerabilidad o riesgos de falla ante
eventuales fenómenos naturales.
7) Diámetros deben establecerse sobre tamaños comerciales que a la vez
garanticen el comportamiento hidráulico y económico exigido en el diseño.
3.2.1. Diseño de la Línea conducción por gravedad
En el análisis hidráulico se calcularán las presiones de toda la línea y se
representarán con líneas de presión (gradiente hidráulico y nivel estático) las
cuales servirán para decidir la clase de tubería y las obras complementarias
necesarias para la protección de la misma. Se evitará ante todo sobrepasar las
presiones de trabajo de la tubería. El diámetro mínimo aceptable en la línea será
de 25 mm (1 pulgada).
Se permitirá calcular una presión residual menor de 5 metros de carga de agua a
la salida de la línea de conducción, como previsión ante una futura disminución del
diámetro útil o cambios en la rugosidad de la tubería, así como por pérdidas
menores no calculadas. En caso de que se presente una presión mayor se
recomienda agregar un dispositivo de regulación antes de entrar al tanque.
Considerar la generación de energía cuando las condiciones lo permitan.
3.2.1.1. Cálculo de la Pérdida de Carga por Fricción
Para el cálculo de la pérdida de carga por fricción se utilizará de preferencia la
ecuación de Hazen–Williams.
Los diámetros a utilizar serán tomados de las especificaciones de los fabricantes;
en caso de diferencias se utilizará el valor más pequeño.
Normalmente no se considerarán pérdidas por accesorios por ser despreciables,
pero quedará al criterio del diseñador.
Para calcular las pérdidas se tomará como longitud la distancia inclinada.
El coeficiente de fricción recomendado para la fórmula de Hazen-Williams para
diferentes tipos de materiales se indica en la Tabla 3.2.
TABLA 3.2
COEFICIENTE HAZEN - WILLIAMS
Para calcular la velocidad del flujo se utiliza la Ecuación de Continuidad
3.2.1.2. Obras complementarias
Para un mejor funcionamiento hidráulico y facilidades de mantenimiento se
instalarán, cuando sea necesario, las siguientes obras complementarias:
a. Desarenador:
El desarenador deberá ser ubicado lo más cerca posible de las obras de
captación. En todo caso la tubería que une la toma con el desarenador deberá
tener una pendiente uniforme entre el 2 y 2.5%. Ver del capítulo Obras de
Tratamiento.
b. Filtro grueso dinámico:
Se utiliza como acondicionador de la calidad del agua cruda; el agua que entra en
la unidad pasa sobre la grava y parte de ella es captada a través del lecho hacia la
próxima etapa de tratamiento.
Se debe ubicar en la cercanía y aguas abajo del desarenador, a fin de no
incrementar el diámetro de la línea de conducción. Ver capítulo Obras de
Tratamiento.
c. Prefiltro:
El prefiltro se utiliza como pretratamiento para disminuir la carga de materiales en
suspensión antes de la filtración en arena; consta de varias cámaras llenas de
piedra o grava y el flujo puede ser horizontal, ascendente o descendente. Ver
numeral capítulo Obras de Tratamiento.
d. Válvula de aire (de admisión y/o expulsión de aire):
Se colocarán en los puntos más elevados de la línea especialmente donde la línea
piezométrica pasa muy cerca del terreno para evitar el estrangulamiento de la
Material del conducto C
PVC 140
Tubería flexible de polietileno 140
Hierro galvanizado 100
sección útil de la tubería por acumulación de aire. Como regla general las válvulas
de aire tendrán un diámetro equivalente a ¼ del diámetro de la tubería principal,
con un mínimo de 12 mm (½ pulgada) e irán instaladas dentro de una caja
protectora. Cuando la topografía del terreno así lo exija se deberán instalar
válvulas de aire en la cimas y en tramos con pendiente uniforme, como máximo
cada 500 metros, asimismo en cambio bruscos de pendiente en ascenso y
descenso.
e. Válvulas de limpieza
Estos son dispositivos que permiten la descarga de los sedimentos acumulados en
la línea. Consta de una derivación de la línea principal con su válvula de
compuerta de 25 mm (1 pulgada) como mínimo, se colocan en los puntos bajos de
la línea hasta donde puedan ser arrastrados los depósitos. También irá protegida
por su caja de válvulas correspondiente ver tabla 4.3 donde se podrá escoger el
diámetro de la válvula de limpieza mediante el diámetro de la línea principal.
TABLA 3.3
DIÁMETROS DE LAS VÁLVULAS DE LIMPIEZA
CON RELACIÓN AL DIÁMETRO DE LA TUBERÍA
Ø Tubería Ø Válvula de Limpieza
50 mm (2”) 25 mm (1”)
75 mm (3”) 50 mm (2”)
100 mm (4”) 50 mm (2”)
150 mm (6”) 100 mm (4”)
f. Cruces de corriente:
En estos casos se utilizará hierro galvanizado anclado mediante revestimiento de
concreto si se coloca en el lecho del río. Si la quebrada es muy grande y profunda
el cruce se hará por medio de cables; la longitud del cruce dependerá del cauce
de crecida de la quebrada. La longitud mínima será de 6.40 m.
g. Tanques rompe carga:
La función específica de esta obra será la reducción de la presión interna en la
tubería cuando ésta es tan excesiva que sobrepasaría la presión de trabajo de la
tubería.
Será rectangular, de paredes de ladrillo rafón. La tubería de entrada que llevará el
diámetro de la línea principal, consistirá de un tubo ranurado el cual disipará la
energía, dispondrá además de tubería para el rebose y limpieza cuyo diámetro
será de 50 mm (2 pulgadas) como mínimo. La salida será del diámetro inmediato
superior al de diseño, toda la tubería será HG.
h. Cajas Unificadoras de Caudal
Se utilizará cuando un proyecto comprende la utilización de dos o más fuentes que
convergen en una misma tubería.
i. Cajas Distribuidoras de Caudal
La función de esta cámara es dividir el flujo en dos o más partes; deberán
utilizarse cuando el proyecto considere más de un reservorio de almacenamiento,
ya sea por grandes distancias, diferencia de nivel o diferencia de comunidades.
3.2.1.3. Velocidad:
La velocidad mínima en las líneas de conducción será de 0.60 m/s para agua que
lleve materiales en suspensión. Las velocidades máximas no serán mayores de 5
m/s o las que especifique el fabricante.
3.2.1.4. Presiones
La presión máxima estará en función de la presión de trabajo de tubería a
utilizarse, considerando el cambio del tipo o material de la tubería y en última
instancia, incorporando tanques rompe presión o válvulas reductoras de presión
donde sea necesario.
En los puntos críticos se debe evitar el sifonamiento (presión negativa),
manteniendo una presión interna positiva mínima de 10 mca o estableciendo un
punto de control (ej. tanque rompe-carga) cuando no sea posible mantener la
presión mínima de 10 mca.
3.2.1.5. Soportes y Anclajes:
Cuando las presiones de trabajo sean muy altas debe analizarse la necesidad de
colocar anclajes en las deflexiones, cambios de dirección o diámetros, codos,
reducciones, derivaciones, salidas, tapones y demás elementos que deban
soportar fuerzas de empuje laterales, verticales, o longitudinales a fin de garantizar
su estabilidad frente a los empujes causados por la presión interna; esto incluye
todas las válvulas y accesorios cuya localización u operación induzcan tal efecto
de empuje. Se deberán diseña y construir anclajes, ya sea de concreto armado o
simple según las solicitaciones ejercidas en el punto.
3.2.1.6. Dimensiones de zanjas:
Las tuberías se instalan sobre la superficie o enterradas, dependiendo de la
topografía, clase de tubería y tipo de suelo. En el caso de tuberías enterradas, la
profundidad de la zanja, incluyendo el tipo de encamado debe dimensionarse en
función de garantizar una protección adecuada contra cualquier esfuerzo externo
a que pueda estar sometida la tubería. Las dimensiones de las zanjas estarán de
acuerdo a las recomendaciones de los fabricantes.
Las tuberías y accesorios colocados sobre el terreno deberán apoyarse sobre
soportes espaciados de tal manera, que se eviten esfuerzos o deformaciones que
puedan provocar ruptura, desacoples o afectar su funcionamiento normal.
3.3. Línea de Conducción por Bombeo
Igual que para las líneas de gravedad, para el cálculo de la pérdida de carga por
fricción se utilizará de preferencia la ecuación de Hazen -Williams.
3.3.1. Criterios de Diseño para Líneas de Conducción por Bombeo
1. Caudal de diseño Qb, será el correspondiente al consumo máximo diario para
el periodo de diseño, ajustado de acuerdo al régimen de bombeo.
2. Preselección del diámetro: se debe hacer un pre dimensionamiento a través de
la fórmula de Bresse.
El resultado de la ecuación se aproxima al tamaño comercial inmediato
superior.
3. La potencia del equipo y el diámetro de la línea de bombeo se seleccionarán
mediante un análisis técnico-económico considerando varias alternativas:
3.1 Con el caudal de bombeo Qb se escogen 3 o 4 diámetros en torno al valor
obtenido mediante la fórmula de Bresse y se determinan sucesivamente, las
pérdidas de carga y la potencia del equipo de bombeo que se requeriría
para cada uno de los diámetros escogidos.
3.2 Análisis de alternativas y selección final.
Como resultado de los cálculos descritos en el numeral anterior se obtienen
varias alternativas de diámetro de tubería y potencia de bomba. Sobre esta
base se hace un estimado de los costos de inversión (construcción y
equipamiento) y los costos de operación y mantenimiento a lo largo del
período de diseño (energía y otras variables relacionadas a cada
alternativa), para cada una de las alternativas.
Se selecciona la combinación económicamente más ventajosa de diámetro
y potencia de bomba, sumando los costos de inversión y operación llevados
a valor presente u otra modalidad de comparación.
4. El diámetro de la succión será igual al inmediatamente superior al de
impulsión, calculado de acuerdo a lo anterior.
3.3.2. Velocidades de Diseño:
En líneas de bombeo, se procurará que la velocidad no exceda de 1.50 m/s.
3.3.3. Golpe de Ariete
Las tuberías deberán resistir presiones internas estáticas, dinámicas, de golpe de
ariete, y las presiones externas de rellenos y cargas vivas debido al tráfico. La
sobrepresión por golpe de ariete se calculará con la teoría de Joukovsky, u otra
similar como también por fórmulas y nomogramas recomendada por los
fabricantes.
Se recomienda el uso de válvulas aliviadoras de presión para la protección de las
tuberías contra el golpe de ariete. También deberán instalarse válvulas de aire y
vacío y de purga, de acuerdo con las mismas recomendaciones dadas para las
líneas de conducción por gravedad.
La válvula aliviadora se colocará en el punto donde se presentará el mayor valor
de sobrepresión.
3.4. Trazado de la Línea de Conducción
En la selección del trazado de la línea de conducción deben considerarse los
siguientes factores:
1. Que la conducción sea por gravedad cuando sea posible.
2. Que sea cerrada y a presión.
3. Que el trazado de la línea sea lo más directo posible desde la fuente al tanque
de distribución o la planta de potabilización.
4. Evitar que la línea atraviese por terrenos extremadamente difíciles o
inaccesibles.
5. Evitar que la línea pase por zonas de probables deslizamientos o
inundaciones.
6. Para proteger la tubería en el caso de paso obligado bajo carreteras, ríos, etc.,
efectuar obras de protección de la tubería.
7. Además debe quedar contemplada su instalación con las medidas
correspondientes que reduzcan su vulnerabilidad o riesgos de falla ante
eventualidades de fenómenos naturales.
8. Cuando haya variaciones de nivel en una fuente superficial, la impulsión tendrá
conexión flexible con la aducción o conducción, para absorber los
alargamientos debidos a las variaciones de nivel. La instalación se hará de
acuerdo a las especificaciones del fabricante.
CAPITULO IV
4. ESTACIONES DE BOMBEO
4.1. Consideraciones Generales de Estaciones de Bombeo
a) Requisitos previos
Para diseñar una estación de bombeo de agua potable, previamente se deben
conocer los siguientes aspectos:
Fuente de abastecimiento de agua: superficial o subterránea (pozo perforado).
Lugar a donde se impulsará el agua: tanque de almacenamiento.
Caudal de diseño.
Características geológicas y tipo de suelo del área de emplazamiento de la
estación de bombeo.
Condiciones del nivel freático.
Nivel de conocimiento o necesidades de capacitación de la población que
operara el sistema.
Condiciones de vulnerabilidad y seguridad de las obras civiles.
Condiciones legales del predio y derechos de servidumbre líneas de tubería y
eléctricas.
Condiciones de drenaje en la zona en caso de anegamiento y evacuación de
agua de rebose o válvulas de alivio.
Si la fuente tiene variaciones considerables de nivel, se deberá proyectar, por
economía, la captación sobre una estructura flotante fijada al fondo o a las
orillas.
En el diseño de toda estación de bombeo se debe tener en cuenta las siguientes
consideraciones básicas:
b) Localización y Ubicación
En la selección del sitio para la estación de bombeo debe considerarse lo
siguiente:
Se localizarán aguas arriba de cualquier fuente de contaminación.
Fácil acceso en las etapas de construcción, operación y mantenimiento.
Riesgo de interrupción del servicio por incendio, inundación, etc.
Disponibilidad de energía eléctrica o de combustible.
Topografía del terreno
Facilidad del acceso en todo el año
Área necesaria para la las obras civiles, transformadores, cloradores, futuras
ampliaciones y otras.
Obras de protección para los paneles de control.
c) Elementos de las estaciones de bombeo
Los componentes básicos de una estación de bombeo de agua potable son los
siguientes:
1) Caseta de bombeo.
2) Cisterna o pozo.
3) Equipo de bombeo.
4) Grupo generador de energía/fuerza motriz u obras de energización.
5) Tubería de succión.
6) Tubería de impulsión.
7) Válvulas de regulación, de retención y anti golpe de ariete.
8) Interruptores de máximo y mínimo nivel.
9) Tableros de protección y control eléctrico.
10) Sistema de ventilación natural.
11) Cerco de protección.
12) Protección contra rayos.
13) Los techos deben ser removibles para el cambio del equipo de bombeo
cuando el pozo se encuentre dentro de la caseta.
4.1.1. Diseño de Estaciones de Bombeo desde Fuentes Superficiales
Cuando se coloque una cisterna se deben tener en cuenta las siguientes
consideraciones:
1. Sus dimensiones deben ser tales que facilite el acceso y colocación de los
accesorios y evite velocidades altas y turbulencia del agua.
2. Se recomienda que la velocidad del agua en la tubería de succión este entre
0.60 m/s y 0.90 m/s.
3. La sumergencia mínima de la parte superior del pazcón será de 1 m; para
lograr esta sumergencia se puede diseñar un pozo de succión con la
profundidad adecuada. Consultar la carga positiva de succión recomendada
por el fabricante de la bomba.
4. La entrada del agua a la cisterna o pozo de succión deberá ser por medio de
compuertas o canales sumergidos para evitar turbulencia.
5. Debe existir una distancia libre, entre la abertura inferior del pazcón y el fondo
dela estructura, equivalente a la mitad del diámetro de la tubería de succión.
6. Cuando el pozo de succión sea de sección circular, la entrada del agua no
debe ser tangencial para evitar su rotación.
7. El pozo de succión tendrá un área transversal mínima de 5 veces la sección de
la tubería de succión.
8. Se debe proveer dispositivos de desagüe y limpieza de la cisterna.
9. Para bombas de eje horizontal se recomienda que cuando sea posible, el eje
de la bomba éste por debajo del nivel mínimo del agua en la cisterna.
10. Para bombas de eje vertical proveer la carga positiva de succión de acuerdo a
las especificaciones de los fabricantes de bombas
4.1.2. Equipo de Bombeo para Pozos en General
Los equipos de bombeo que se instalen en los pozos deben cumplir los siguientes
requisitos:
1. La capacidad de la bomba y la potencia del motor deberá ser suficiente para
elevar el caudal de bombeo previsto contra la carga dinámica total esperada.
2. La eficiencia de la bomba debe ser la mayor posible, tratando de que no sea
menor al 60%.
3. El equipo de bombeo se ubicará de acuerdo con el máximo nivel de
abatimiento previsto en el pozo para el caudal de diseño.
4.1.3. Estaciones de Bombeo de Pozos Profundos
Los equipos usados normalmente son bombas turbinas de eje vertical o de motor
sumergible.
La profundidad e instalación de la bomba debe estar definida por las condiciones
hidráulicas del acuífero y el caudal de agua a extraerse, tomando en consideración
las siguientes recomendaciones:
Nivel de bombeo, de acuerdo a las pruebas de bombeo
Variaciones estacionales o sea los niveles naturales del agua subterránea
en verano e invierno.
Sumergencia de la bomba (carga positiva de succión).
Medidas de seguridad para el equipo.
Condiciones de verticalidad y alineamiento del pozo.
Posicionamiento, tipo y características de la rejilla.
Cuando no se realicen los cálculos de pérdidas por fricción, la longitud de columna
de bombeo acoplada a la bomba será diseñada con una pérdida por fricción no
mayor del 5% de su longitud. Se recomiendan los siguientes diámetros para
columnas de pozos en relación al caudal, ver Tabla 4.1.
TABLA 4.1
DIÁMETROS PARA COLUMNA DE BOMBEO EN RELACIÓN AL CAUDAL
Caudal Diámetro
Gpm l/s mm pulgadas
0 a 50 0 a 3.15 75 3
La longitud de columna de bombeo se establece para que se sumerja 6 m bajo el
nivel mínimo de bombeo o la carga positiva de succión recomendada por el
fabricante de la bomba.
4.2. Potencia del Motor
La potencia del motor deberá siempre ser mayor a la requerida,
sugiriéndose una reserva del no menor de 10%.
La estación de bombeo deberá diseñarse para el caudal de bombeo
previsto y construirse en una sola etapa.
Se proyectaran como mínimo dos unidades de bomba, siendo una de
reserva.
El diámetro de la tubería de succión debe ser mayor o igual al diámetro de
la tubería de descarga. La velocidad en la tubería de succión estará
comprendida entre 0.60 y 0.90 m/s.
El montaje de las tuberías deberá contemplar:
a. En la succión: que sea absolutamente estanca; si hay reducción entre la
bomba y la tubería esta debe ser excéntrica, una válvula de pie (para el caso
de succión negativa), coladera que impida la entrada de cuerpos extraños que
dañen la bomba y cuya área sea de 3 a 4 veces la de la tubería de succión,
prever una sumergencia adecuada.
b. En la descarga: primero una válvula de retención seguida de una válvula de
compuerta, uniones universales, codos de radio corto, flanges, manómetro con
escala coherente con la presión de descarga de la bomba, llave de toma de
muestras de calidad, medidor de caudal. Los niples utilizados en la salida de la
estación de bombeo no serán menores de cuatro diámetros nominales de la
tubería de impulsión.
4.2.1. Tuberías y Válvulas en Succión y Descarga de las Bombas
4.2.1.1 Succión
No deben utilizarse tuberías de diámetros menores a los diámetros de
descarga de la bomba.
En el extremo de la tubería de succión se instalará una válvula de pie con
coladera. El área libre de las aberturas de la coladera deberá ser de 2 a 4
veces la sección de la tubería de succión.
La línea de succión debe ser lo más corta y recta posible, debe evitarse los
cambios de dirección, especialmente cerca de la bomba.
Si el diámetro de la tubería de succión es mayor que el de la admisión de la
bomba, debe conectarse por medio de una reducción excéntrica con su parte
superior horizontal.
4.2.1.2 Descarga
Las ampliaciones en la descarga serán concéntricas. La válvula de retención
(check) debe colocarse entre la bomba y la válvula de compuerta y entre la bomba
y los aditamentos de aforo. Cuando sea necesario, debe proyectarse una válvula
de alivio para proteger la instalación contra el golpe de ariete.
Toda descarga llevará:
1. Medidor de agua
2. Manómetro de medición con llave de chorro ½ pulgada
3. Derivación para pruebas de bombeo y limpieza del mismo diámetro de la
descarga.
4. Las tuberías deben anclarse perfectamente y se hará el cálculo de la fuerza
que actúa en los atraques para lograr un diseño satisfactorio
5. Unión flexible tipo Dresser o similar para efecto de mantenimiento.
4.2.1.3 Equipo Eléctrico
En la elaboración del proyecto de las instalaciones eléctricas y mecánicas se debe
tener en cuenta los siguientes puntos:
5. Estudiar cuidadosamente las alternativas para determinar la fuente de energía
más económica y eficiente para el funcionamiento de las bombas. Para
bombas eléctricas debe preverse que sean monofásicas hasta 5 HP; para
mayor potencia debe preverse con 440 voltios para mayor eficiencia.
6. Que sea posible suministrar suficiente energía para operar las bombas a su
máxima capacidad en caso de emergencia, (exceptuando la bomba de
reserva).
7. Cuando sea posible se proveerá una fuente eléctrica de emergencia.
8. En el caso de energía eléctrica el diseño incluye la totalidad de los
mecanismos para protección de los equipos e instalaciones, panel de control,
controles operativos, protección contra calentamiento, registro de niveles,
sistema de pararrayos, requerimientos de bancos de transformadores entre
otros.
9. Sistema de alumbrado predial.
10. Protección de postes y equipos eléctricos en caso de riesgo de crecidas.
4.2.1.4 Motores Eléctricos
Los motores eléctricos serán del tipo y capacidades de uso estándar elaborados
por los fabricantes en 3, 5, 7.5, 10, HP según se requiera
La potencia neta requerida del motor estará regida por:
1. La potencia neta demandada por la bomba
2. Pérdidas por fricción mecánica en rotación del eje
3. Pérdidas en el cabezal de descarga
Se dará preferencia a motores de bajas revoluciones por minuto para ahorro de
energía.
Las pérdidas por fricción en el eje, para v = 1760 rpm y/o ¾ de pulgada, 1 ½
pulgada varían entre 0.30 y 1.15 HP/100 pies de columna.
Se tiene por norma usar un factor de 1.15 para calcular la potencia del motor en
base a la potencia de la bomba. Este factor cubre ampliamente las pérdidas
mecánicas por fricción en el eje y cabezal de descarga de la bomba.
Se acostumbra usar la misma velocidad de operación de la bomba, y de ser
posible se solicita que su velocidad, no sobrepase las 1800 rpm.
4.2.1.5 Energía
De acuerdo a la capacidad de los motores se recomienda el siguiente tipo de
energía:
1. Para motores de 1 a 5 HP usar 1/60/110
CAPITULO V
5. PROCESOS DE POTABILIZACION DEL AGUA
5.1 Calidad del Agua Cruda y Grado de Tratamiento Requerido
El agua potable para consumo humano no debe contener microorganismos
patógenos, ni sustancias tóxicas o nocivas para la salud, por tanto el agua tratada
debe cumplir los requisitos de calidad establecidos en la legislación nacional
vigente y los parámetros estándar internacionales de la OPS/OMS.
El diseñador está en la obligación de caracterizar la calidad del agua cruda de la
manera más completa posible, conforme a lo establecido en la Norma Técnica
Nacional para la Calidad del Agua Potable, con el propósito de identificar el tipo de
potabilización que necesita según los parámetros que excedan los límites
permitidos, tanto en período seco como lluvioso.
La caracterización debe proveer al diseñador la información suficiente respecto a
las principales características físicas, químicas, biológicas, bacteriológicas,
orgánicas e inorgánicas con significado para la salud y respecto a las variaciones
de la calidad en el tiempo.
El agua para consumo humano puede subdividirse en 2 categorías:
A. Aguas que desde el punto de vista sanitario pueden ser potabilizadas con la
sola adición de desinfectantes, cuyos valores están de acuerdo con los
siguientes parámetros:
Los coliformes termo-tolerantes no exceden de 100 UFC por 100 ml
los coliformes totales no exceden de 500 UFC por 100 ml
La E-Coli no excede de 20 UFC por 100 ml
El resto de los parámetros fisicoquímicos no exceden lo establecidos en la
normativa vigente.
B. Aguas que desde el punto de vista sanitario pueden ser potabilizadas mediante
un tratamiento convencional o avanzado, cuando se superen los valores
establecidos en el inciso anterior y uno o más parámetros de la normativa de
calidad de agua vigente hayan sido excedidos, entre los tipos de tratamiento
convencionales se pueden mencionar los siguientes:
Filtración lenta
Filtración directa
Filtración en múltiples etapas (FIME)
Tratamiento por filtración rápida completa (aireación, coagulación,
floculación, sedimentación, filtración y desinfección)
Cuando el tratamiento convencional no logre remover algunos de los parámetros
que se encuentren fuera de la normativa, el diseñador deberá proponer el
tratamiento avanzado más adecuado para lograr que el agua a entregar sea
potable y la operación sea sostenible por la comunidad.
El diseñador deberá hacer una inspección sanitaria de la cuenca, con el objeto
identificar posibles fuentes contaminantes y deberá establecer las medidas de
mitigación necesarias. Se considerarán como fuentes contaminantes los
asentamientos humanos, industrias, actividades agropecuarias y otros
contaminadores potenciales.
Cuando exista la posibilidad de descarga de productos tóxicos o capaces de tornar
el agua inapropiada para el consumo se deberá descartar la fuente; si ésta fuese
la única fuente aprovechable, se deberá reubicar la descarga aguas debajo de la
toma o eliminar la actividad que causa los contaminantes presentes y aplicar
medidas de mitigación para protección de la cuenca.
5.2 Selección de Procesos de Tratamiento Convencional
Basado en la caracterización, los tipos de tratamiento recomendados en escala
ascendente según su grado de complejidad y rangos de calidad del agua cruda,
son los siguientes:
5.2.1 Filtración lenta
Rangos de Calidad para la Selección la Filtración Lenta
5.2.2
5.2.3
Procesos Parámetros90% del
tiempo
80% del
tiempoEsporádicamente
Turbiedad (UNT) < 20 < 10 < 50
Color verdadero (UC) < 15 < 5
Concentración de algas
(UPA/mL)250
DBO5 (mg/L) 5
NMP de coliformes
totales/100 mL1,000
NMP de coliformes
fecales/100 mL500
Turbiedad (UNT) 25
Color (UC) 15 < 5 < 25
NMP de coliformes
totales/100 mL5,000
NMP de coliformes
fecales/100 mL1,000
Concentración de algas
(UPA/mL)1,000
Turbiedad (UNT) 100 < 50 < 500
Color (UC) < 15 < 5 < 25
NMP de coliformes
totales/100 mL10,000
NMP de coliformes
fecales/100 mL3,000
Concentración de algas
(UPA/mL)1,000
Turbiedad (UNT) 100 < 50 < 1,000
Color (UC) < 15 < 5 < 25
NMP de coliformes
totales/100 mL10,000
NMP de coliformes
fecales/100 mL3,000
Concentración de algas
(UPA/mL)1,000
Filtro lento +
prefiltro de grava
Filtro lento +
prefiltro de grava +
sedimentador
Filtro lento
Filtro lento +
prefiltro de grava +
sedimentador +
presedimentador
Procesos Parámetros90% del
tiempo
80% del
tiempoEsporádicamente
Turbiedad (UNT) < 20 < 10 < 50
Color verdadero (UC) < 15 < 5
Concentración de algas
(UPA/mL)250
DBO5 (mg/L) 5
NMP de coliformes
totales/100 mL1,000
NMP de coliformes
fecales/100 mL500
Turbiedad (UNT) 25
Color (UC) 15 < 5 < 25
NMP de coliformes
totales/100 mL5,000
NMP de coliformes
fecales/100 mL1,000
Concentración de algas
(UPA/mL)1,000
Turbiedad (UNT) 100 < 50 < 500
Color (UC) < 15 < 5 < 25
NMP de coliformes
totales/100 mL10,000
NMP de coliformes
fecales/100 mL3,000
Concentración de algas
(UPA/mL)1,000
Turbiedad (UNT) 100 < 50 < 1,000
Color (UC) < 15 < 5 < 25
NMP de coliformes
totales/100 mL10,000
NMP de coliformes
fecales/100 mL3,000
Concentración de algas
(UPA/mL)1,000
Filtro lento +
prefiltro de grava
Filtro lento +
prefiltro de grava +
sedimentador
Filtro lento
Filtro lento +
prefiltro de grava +
sedimentador +
presedimentador
Procesos Parámetros90% del
tiempo
80% del
tiempoEsporádicamente
Turbiedad (UNT) < 20 < 10 < 50
Color verdadero (UC) < 15 < 5
Concentración de algas
(UPA/mL)250
DBO5 (mg/L) 5
NMP de coliformes
totales/100 mL1,000
NMP de coliformes
fecales/100 mL500
Turbiedad (UNT) 25
Color (UC) 15 < 5 < 25
NMP de coliformes
totales/100 mL5,000
NMP de coliformes
fecales/100 mL1,000
Concentración de algas
(UPA/mL)1,000
Turbiedad (UNT) 100 < 50 < 500
Color (UC) < 15 < 5 < 25
NMP de coliformes
totales/100 mL10,000
NMP de coliformes
fecales/100 mL3,000
Concentración de algas
(UPA/mL)1,000
Turbiedad (UNT) 100 < 50 < 1,000
Color (UC) < 15 < 5 < 25
NMP de coliformes
totales/100 mL10,000
NMP de coliformes
fecales/100 mL3,000
Concentración de algas
(UPA/mL)1,000
Filtro lento +
prefiltro de grava
Filtro lento +
prefiltro de grava +
sedimentador
Filtro lento
Filtro lento +
prefiltro de grava +
sedimentador +
presedimentador
5.2.2 Filtración Directa
Rangos de Calidad para la Selección la Filtración Directa
Para la determinación de la capacidad máxima de tratamiento que tienen las
unidades de la planta, así como la capacidad de las estructuras principales como
floculadores, decantadores, filtros y cámara de contacto y/o reservorio de la
planta, deberán considerarse los siguientes aspectos:
Floculadores
Determinar el caudal máximo que pueden tratar estas unidades en función del volumen que presentan, del número de cámaras o tramos compartimentalizados y del tiempo de floculación requerido de acuerdo con la temperatura del agua (ver cuadro 1-1).
Si consideramos que el agua tiene una temperatura de 15 grados y una sola etapa (por ejemplo, un decantador mecánico de una sola cámara), sobre el tiempo base de 20 minutos, consideraremos un adicional de 5 minutos para determinar el tiempo de retención que debe tener la unidad (20 + 5 = 25). En cambio, si la unidad tiene un floculador de pantallas de varios tramos bien compartimentalizados, el tiempo de retención para evaluar la unidad será de 20 – 5 = 15 minutos. Procedimiento: a) Definir el tiempo de retención adecuado. b) Calcular el volumen de la unidad. c) Calcular el caudal que esta unidad puede tratar en forma satisfactoria.
Decantadores
El proceso de decantación se evalúa de acuerdo con un valor de turbiedad final del agua decantada de < 1,0 UNT en 95% del tiempo, cuando la turbiedad promedio del agua cruda es = 10 UNT y < 2 UNT cuando la turbiedad del agua cruda excede de 10 UNT. El potencial de producción de la decantación se estima principalmente a partir de la tasa de decantación (qs) teniendo en cuenta la profundidad de la unidad y el uso de accesorios de sedimentación más modernos; por ejemplo, módulos tubulares y mecanismos de remoción de lodos. Generalmente, cuando la profundidad es mayor, la actividad es mínima, lo que permite utilizar altas tasas de decantación (véase el cuadro 1-2). Los mecanismos de remoción de lodos también se deben considerar cuando se establece la tasa (qs) para estimar la capacidad del decantador. Si el lodo se remueve manualmente, se requiere una mayor profundidad para almacenarlo. En estos casos se debe disminuir la tasa (qs) seleccionada. Como se muestra en el cuadro 1-2, se pueden usar módulos tubulares o de placas para mejorar el potencial de producción de la decantación (se pueden adoptar qs más altas).
Las tasas (qs) para estimar la producción potencial de los decantadores son:
− Decantador de placas tipo Lamella.
a) placas de 3,0 m de largo y 5 cm de espaciamiento con inclinación de 55º.
b) tasa superficial de 235 m3/m2.d.
− Clarificadores de contacto por absorción:
Tasa superficial de 350 a 470 m3/m2.d.
Filtros
Los filtros se evalúan mediante su capacidad para lograr una calidad de agua
tratada menor o igual a 0,10 UNT el 95% del tiempo (sin considerar el periodo de
15 minutos luego del retrolavado) sobre la base de un control de producción
efectuado con una frecuencia mínima de 4 horas.
Las metas adicional es incluyen una turbiedad máxima de agua filtrada después
del retrolavado menor o igual a 0,30 UNT, con una recuperación equivalente a
0,10 en menos de 15 minutos.
Desinfección
Se exige un mínimo de 99,9% de inactivación o remoción (3 log) de huevos de Giardialamblia y al menos 99,99% de inactivación o remoción (4 log) de virus.
Se debe emplear el concepto de concentración o dosis del desinfectante (C) multiplicado por el tiempo real (T) durante el cual el agua tratada está en contacto con el desinfectante. Los valores de TC se pueden emplear para estimar los diversos niveles de remoción logarítmica que se pueden obtener por diversos desinfectantes en condiciones específicas de operación (temperatura, pH y desinfectante residual).
De acuerdo con las normas internacionales, la predesinfección debe aplicarse
cuando el NMP de coliformes termotolerantes presentes en la fuente de agua
cruda sobrepasa en forma continua de 6 (10)2 por 100 ml de muestra.
Cuando se usa cloro como desinfectante, el residual máximo considerado es de
2,5 mg/L (10). Este límite se basa en una investigación que sostiene que el tiempo
de retención es más importante que la dosis de desinfectante con cloro residual
libre cuando la dosis es superior a 2,5 mg/L.
5.2.3 Filtración en múltiples etapas (FIME)
Rangos de Calidad para la Selección de la FIME
5.2.4 Tratamiento Convencional por Filtración rápida completa
(Aireación, Coagulación, Floculación, sedimentación,
filtración y desinfección)
Cuando algunos de los valores máximos permitidos de la tabla anterior se
excedan significativamente, se debe realizar un pre-tratamiento.
No se permitirán película visible de grasas y aceites, materiales flotantes
provenientes de actividad humana, radioisótopos y otras sustancias no removibles
tanto por desinfección como por tratamiento convencional, en el agua destinada al
abastecimiento humano.
El dimensionamiento de las obras de Potabilización se deberá hacer modular, de
tal manera que pueda programarse su construcción en etapas, así mismo, el
diseñador facilitara todos los planos de obra completamente detallados, a escala
apropiada que facilite su lectura.
Como parte del diseño el Diseñador entregara el manual operativo de la Planta
propuesta, en el cual se mencionará con claridad los procesos que deben ser
realizados por el operador a fin de garantizar la sostenibilidad del proceso.
Será parte del diseño el análisis de los costos operativos, así como el
establecimiento de los insumos mensuales necesarios en el proceso.
El diseño completo de los sistemas propuestos se hará siguiendo los lineamientos
establecidos en los textos clásicos de diseño, como ser los Manuales CEPIS para
Filtración Rápida o los del CINARA para diseño de FIME´s.
CAPITULO VI
6 DESINFECCIÓN DEL AGUA
La desinfección es un proceso selectivo para la inactivación de algunos
microorganismos, involucra un tratamiento especializado, mediante el empleo de
un agente físico o químico, para la inactivación de aquellos microorganismos que
pueden ser peligrosos para la salud, o que sean objetables por inconvenientes o
molestos. El tipo de desinfección más utilizado y económico es la cloración, que
puede ser al inicio del tratamiento (precloración) y al final del tratamiento
(postcloración).
En la etapa de selección de la técnica y el sistema de desinfección se deben tener
en cuenta sus características y contrastarlas con las características de la planta, el
lugar y la comunidad. Es una buena receta tratar de complementar las mejores
condiciones de la técnica y del sistema de desinfección con las de la fuente, lugar,
sistema, población y sus características culturales.
Operativamente también, muchas veces el proyectista pasa por alto algunos
requerimientos que son fundamentales para asegurar una buena desinfección.
Para que cualquier desinfectante actúe eficientemente, deberá cumplir los
requerimientos de la ecuación C x T, lo que significa que todo desinfectante
presentará una determinada concentración (C) y estará en contacto con el agua a
desinfectar por un período mínimo de tiempo (T). Un error común es proyectar
cámaras que no permiten el tiempo de contacto suficiente, desestimando la simple
ecuación que liga el volumen de agua con el caudal y el tiempo requerido por el
desinfectante:
V = Q x T Dentro del marco operativo, es importante recalcar la necesidad que debe haber
una buena mezcla y dispersión del desinfectante por toda la masa de agua.
6.1 Sustancias Utilizadas para la Desinfección
Los productos de la familia del cloro disponibles en el mercado para realizar la
desinfección del agua son:
cloro gaseoso
cal clorada
hipoclorito de sodio
hipoclorito de calcio.
Para elegir cuál de estos productos se ha de emplear, así como el mecanismo
para suministrarlo, el diseñador deberá basar su decisión en la respuesta a las
siguientes interrogantes:
¿Qué cantidad de desinfectante se necesita?
¿Cuáles son las posibilidades de abastecimiento del producto?
¿Con qué capacidad técnica se cuenta para el uso, la operación y
mantenimiento de los equipos?
¿Existen los recursos necesarios para evitar que los trabajadores estén
expuestos a riesgos a la salud durante el almacenamiento y manipuleo?
¿Se dispone de la capacidad económica y financiera para asumir los costos de
inversión, operación y mantenimiento?
Para responder estas preguntas será necesario realizar un diagnóstico de las
condiciones técnicas, económicas y sociales de la localidad.
Se establece un límite entre el uso de cloro gas y otras formas. Tal frontera la
marca el caudal de 500 m3/día. El uso de cloro gas no es recomendable para
caudales menores de 500 m3/día, lo que a una dotación de 100 litros por habitante
por día, típica del medio rural, significa que el cloro gas solo es recomendable para
poblaciones mayores de 5.000 habitantes.
El abastecimiento del producto es un factor que condiciona la selección del mismo,
ya que en muchos casos las zonas rurales se encuentran alejadas de las ciudades
y son de difícil acceso.
La capacidad técnica disponible debe ser considerada para la selección, ya que
operar instalaciones de cloro gaseoso requiere personal capacitado y competente,
lo que es difícil de encontrar y remunerar en zonas rurales. Así mismo, el acceso a
energía eléctrica de manera continua y estable es requisito indispensable para el
empleo de bombas.
6.1.1 Período de Contacto
Se ha establecido un tiempo mínimo de 30 minutos para que se verifique las
acciones mutuas entre el cloro y el agua y lograr una desinfección eficaz. Se
deberán obtener un cloro residual en la red no menor de 0.5 mg/l.
Se recomienda que el tiempo de contacto entre el cloro y el agua sea de 30
minutos antes de que llegue al primer consumidor. En caso de ser necesario, debe
diseñarse tanques de contacto que garanticen el tiempo mínimo mencionado. La
concentración de cloro residual que debe permanecer en los puntos más alejados
de la red de distribución deberá ser 0.20 – 0.5 mg/l después del periodo de
contacto antes señalado.
6.1.2 Dosificación
La cantidad necesaria de desinfectante está en función del caudal de agua a
tratar, la dosis requerida según la calidad del agua y la norma técnica nacional
para la calidad del agua potable, vigente. En principio no se debe clorar aguas con
turbiedad mayor a 10 UNT y Color 15 UC. Deberá removerse toda turbiedad y
color antes de clorar.
Deberá agregarse también una cantidad adicional, como cloro residual, para
cualquier contaminación posterior. En todo caso se recomienda efectuar un
análisis previo de la demanda de cloro. La cantidad de cloro para un período
específico, debe basarse en la cantidad de agua a tratarse.
6.2 Dimensionamiento del Dosificador en Solución (Hipocloroso)
El volumen del dosificador en solución (hipoclorador tipo) es de 384 litros. Será
rectangular y se construirá sobre el tanque, llevará ciertos dispositivos que
ajustarán el goteo calculado
La cantidad mínima de solución debe alimentar el sistema por ocho días
consecutivos.
CAPITULO VII
7 ALMACENAMIENTO
7.1 Alcances
Se señalan los requisitos mínimos de diseño que debe cumplir el sistema de
almacenamiento y conservación de la calidad del agua para consumo humano.
7.2 Finalidad
En cualquier proyecto de sistema de abastecimiento de agua potable se deben
diseñar los tanques de distribución que sean necesarios para el almacenamiento
de agua, de tal manera que éstos sean capaces de suplir las máximas demandas
a las redes de distribución durante la vida útil del sistema, con las presiones de
servicio adecuadas.
7.3 Cálculo de la Capacidad de Almacenamiento
Para el cálculo de la capacidad total de almacenamiento se deberá tener en
cuenta las condiciones que a continuación se detallan:
Almacenamiento para Cubrir Variaciones Horarias del Consumo.
Es el agua necesaria para compensar las variaciones horarias del consumo, se
calcula como un porcentaje entre el 30% y el 40% del volumen medio diario,
siempre que el suministro de la fuente de abastecimiento sea continuo. En caso
contrario, por ejemplo mediante bombeo, el volumen deberá ser determinado en
función del horario de suministro. El volumen mínimo será de 19 m3 (5,000
galones).
7.4 Ubicación
La ubicación del tanque de almacenamiento debe ser tal que mantenga un rango
adecuado de presiones en la red a la cual sirve. En la medida de lo posible debe
ubicarse en áreas libres de viviendas. No debe ubicarse en terrenos sujetos a
deslizamientos u otros riesgos que afecten su seguridad, debiendo además el
diseñador dimensionar los elementos que eviten su vulnerabilidad ante tales
riesgos.
7.4.1 Elevación Mínima
El piso del tanque debe estar a una elevación tal que, una vez restadas las
pérdidas por fricción a lo largo de las tuberías entre el tanque y el punto más
desfavorable en la red de distribución, permita una presión residual mínima de 10
mca sobre dicho punto.
7.4.2 Componentes o Instalaciones en el
Tanque de Almacenamiento
Los tanques de almacenamiento deben estar dotados de tuberías y accesorios de
entrada, salida, rebose, ventilación y desagüe:
1. La tubería de entrada debe tener el diámetro definido por la línea de
conducción y deberá colocarse una válvula de control de igual diámetro a la
entrada del tanque; podrá colocarse una línea de by-pass para situaciones de
emergencia o mantenimiento, guardando las precauciones para no inducir
sobrepresiones peligrosas en la red de distribución.
2. La tubería de salida deberá tener como mínimo el diámetro correspondiente al
caudal máximo horario de diseño, cuyo diámetro será el correspondiente al
diámetro de la matriz de distribución, deberá estar provista de una válvula de
control para reparaciones o para facilitar el llenado.
3. Las bocas de las tuberías de entrada y salida deberán estar ubicadas en
posición opuesta, para facilitar la circulación permanente y la desinfección del
agua.
4. Se equipará con dispositivos que permitan controlar el nivel máximo de agua.
5. La tubería de desagüe con su correspondiente válvula de control debe ser
capaz de vaciar el tanque en un período máximo de dos horas. El diámetro no
deberá ser menor de 100 mm. La pendiente mínima de fondo del tanque será
de 2% orientada hacia la boca de entrada de la tubería de desagüe.
6. La tubería de rebose se conectará a la tubería de desagüe aguas debajo de la
válvula de control, para permitir la descarga libre en cualquier momento. El
diámetro de la tubería de rebose estará determinado por la altura de la cámara
de aire en el tanque, o permitiendo un gasto igual al de entrada al tanque y
evitando presión sobre la tapa; pero en ningún caso el diámetro de la tubería
de rebose será menor a que el diámetro de la tubería de entrada. La entrada
al desagüe se colocará 20 cm abajo del nivel de techo.
7. Se deberá verificar que la descarga del rebose no provoque daños al predio del
tanque o predios vecinos.
8. Boca de visita, debe tener una apertura mínima de 0.60 m, para efectos de
inspección y reparación, dicha apertura deberá contar con un bordillo de 5 cm
de altura mínima, a fin de evitar la entrada de aguas lluvias. Dicha boca deberá
estar provista de tapadera metálica protegida contra la corrosión, hermética y
con cierre de seguridad. Se recomienda que la boca de visita este aledaña al
tubo de entrada, para realizar aforos.
9. Dispositivos para ventilación, deberán permitir la circulación de aire en el
tanque, en número no menor de dos, convenientemente protegidos contra la
entrada de insectos, y basura. Generalmente se construyen con niples y codos,
en forma de “J” invertida, protegidos a la entrada con rejillas o telas metálicas y
con una altura sobre el techo del tanque no menor de 30 cm.
10. Escaleras interiores y exteriores, en caso de que la altura exceda 1.20 metros.
11. La tubería de salida deberá colocarse a una altura sobre el piso no menor de
0.15 metros y deberá estar provista de un colador o malla a fin de evitar el
paso de sedimentos y basura hacia la red.
12. Todo tanque deberá contar con dispositivos que permitan medir los caudales
de ingreso y de salida, y el nivel del agua en cualquier momento.
13. Las paredes deberán tener un acabado adecuado interior y exteriormente, para
hacerlos herméticos y desfavorecer el crecimiento de hongos. En caso de
recomendase, la pintura deberá ser aprobada por la Agencia Federal de
Alimentos de los Estados Unidos de América.
14. Debe dotarse de cerco, portón, aceras perimetrales y cajas de protección.
Nota: Los accesorios y tuberías que atraviesan la estructura del tanque deberán
ser de hierro galvanizado.
7.4.3 Materiales de Construcción Para
Tanques.
El diseñador deberá recomendar los materiales a usarse en la construcción de los
tanques de almacenamiento, mismos que dependerán de la disponibilidad en el
sitio.
1. Para capacidades de 100 m3 o menos los tanques deberán construirse de
metal, ladrillo o bloques de concreto armados, con el fondo y la cubierta de
concreto armado, con encamado de piedra en caso de terrenos blandos.
2. En el caso de tanques metálicos, estos debe ser protegidos interiormente
contra la corrosión
3. Los tanques elevados podrán ser de concreto reforzado o metálicos con
protección anticorrosiva.
4. El ferro cemento constituye un material alterno muy conveniente ya que reduce
los costos y tiempos de construcción.
5. Tanques de polietileno en placas prefabricadas.
En cada uno de estos casos el diseñador deberá definir todos los detalles
constructivos y estructurales que servirán ya sea para cualquier modalidad de
construcción.
7.4.4 Protección de los Tanques.
El diseñador deberá establecer medidas de protección contra cualquier riesgo de
contaminación, para lo cual se recomienda:
1. Impedir el acceso de personas y animales, por medio de una cerca provista de
su correspondiente portón y cerradura.
2. Evitar la contaminación con aguas superficiales, mediante un adecuado
sistema de interceptores y drenaje.
3. Los tanques deberán estar convenientemente alejados de depósitos de basura
y otras fuentes de contaminación como letrinas, sumideros, etc.
Tanques sobre el suelo (superficiales)
En el diseño de los tanques superficiales se recomienda una altura total mínima de
3.00 metros, dejando un borde libre de 0.20 metros.
Tanque enterrados o semienterrados
Deberán contar con una cubierta impermeabilizante, con la pendiente necesaria
que facilite el escurrimiento.
Tanques elevados
En el diseño de tanques elevados, debe tenerse en cuenta lo siguiente:
1. La tubería de rebose y limpieza deberá bajar hasta el nivel del terreno y
descargar en un sitio adecuado, previendo la erosión del suelo mediante
obras de protección adecuadas
2. La escalera exterior deberá tener protección para el operador y dispositivos de
seguridad para impedir el acceso a personas no autorizadas.
3. En caso de estar en la cercanía de pistas de aterrizaje se deben equipar con
señalización de seguridad.
CAPITULO VIII
8 LINEA Y RED DE DISTRIBUCIÓN
8.1 Diseño de la Línea de Distribución
Para el cálculo hidráulico, detalle de tubería y accesorios y demás obras
especiales, el diseñador deberá respetar los lineamientos establecidos en el
Capítulo 4; Líneas de Conducción.
8.2 Diseño de la Red de Distribución
La red de distribución es la parte del sistema cuya función es entregar a la
población un suministro eficiente y continuo de agua, en cantidad y presión
adecuada, durante todo el periodo de diseño.
8.2.1 Diseño Hidráulico
El diseño y análisis de la red debe hacerse para las condiciones más
desfavorables y por esa razón se hará para las condiciones de Consumo Máximo
Horario. Regularmente en sistemas rurales no se considera demanda de incendio,
cuando se considere necesario se puedan colocar bocas para incendio
construidas con piezas de tubería galvanizada en forma de “T” en tramos
principales.
8.2.1.1 Presiones
El diseñador debe garantizar en la red, presiones mínimas de servicio capaces de
llevar agua al interior de las viviendas, sin exceder presiones máximas que
provoquen daño en las instalaciones domésticas o favorezcan el desperdicio. La
presión mínima hidrodinámica será de 10 mca y la presión máxima hidrostática de
60 mca.
En zonas muy accidentadas el diseñador deberá separar en redes alta y baja, de
ser necesario con tanques de distribución independientes o agregar tanques
rompecarga, protegidos de la contaminación y con dispositivos anti derrame ó
válvulas reductoras de presión.
Considerar la generación de energía cuando las condiciones lo permitan.
8.2.1.2 Caudales
La asignación de caudales se hará por el método de “gasto unitario”, áreas
tributarias o densidad de población.
8.2.1.3 Tipos de Redes
Se considerarán según la forma de la comunidad: redes abiertas, redes por
circuitos cerrados o redes mixtas.
8.2.1.4 Diámetro
Serán determinados en función de las velocidades económicas y el cálculo de
pérdidas, de modo que las presiones de servicio estén dentro de los límites arriba
establecidos.
Tabla 8.1
Velocidades y caudales económicos por diámetro en la red de distribución
La velocidad máxima será de 5 m/s.
El diámetro mínimo de la red será de 25 mm (1”) en circuitos cerrados y tubería de
relleno.
8.2.1.5 Cálculo de la Pérdida de Carga
De modo similar al explicado para la línea de conducción, la fórmula recomendada
para el cálculo de la pérdida de carga por fricción en tuberías es la ecuación de
Hazen –Williams.
8.2.1.6 Análisis de Red
El objetivo del análisis de la red es calcular los caudales probables de circulación
en la condición crítica (caudal máximo horario), los cuales se determinarán hasta
que la red esté balanceada en el caso de redes de circuitos. A partir de estos
caudales y las correspondientes pérdidas por fricción, se calculan las presiones de
servicio.
Para el análisis de una red en el caso de red abierta puede usarse el método de la
gradiente. En el caso de circuitos cerrados el balance de flujos se calculará
utilizando el método de Hardy – Cross u otro algoritmo, pudiéndose en ambos
casos resolver empleando algún modelo de cálculo informático.
El diseñador estará en la obligación de incluir en la memoria de cálculo un análisis
de tiempo extendido.
8.2.1.7 Tubería y Accesorios
La tubería más común a utilizar será de hierro galvanizado (HG) o PVC
normalizadas bajo las denominaciones SCH-40 y SDR-26, respectivamente.
Los accesorios serán del tipo de unión congruente con la tubería. El tipo y clase de
tubería seleccionada se regirá basándose en el tipo de suelo del área del
proyecto.
8.2.1.8 Ubicación de Válvulas
El objeto de las válvulas es controlar el sistema y que facilitar las funciones de
operación y mantenimiento. Para ello deberán ser colocadas estratégicamente de
acuerdo al buen criterio del diseñador. Las válvulas se protegerán mediante cajas
o cámaras.
8.2.2 Criterios Sobre el Trazado de la Red de Distribución
Para el trazado de la red de distribución deben tenerse en cuenta los siguientes
criterios:
1. Deben analizarse las redes existentes evaluando sus necesidades de
mejoras. Para la evaluación hidráulica y dimensionamiento se deben ubicar
en las redes matrices los nodos de caudal y presión necesarios para los
usos actuales y futuras interconexiones.
2. Deben utilizarse al máximo las vías y áreas públicas evitando adquisiciones
o expropiaciones de terrenos particulares.
3. Deben evitarse interferencias principalmente con estructuras mayores u
otros servicios, y aquellas cuya relocalización sea costosa o presente
dificultades técnicas importantes.
4. Deben evitarse rutas junto a quebradas o cañadas en donde normalmente
existe concentración de aguas lluvias y alcantarillado, así como la
ocurrencia de suelos aluviales y nivel freático elevado.
5. El diseño de la red debe incluir el dimensionamiento y planos de detalle
indicando los accesorios necesarios para poder construir nodos, detalle de
cruces, anclajes, cajas de válvulas e hidrantes.
8.2.3 Cobertura Sobre Tuberías
En el diseño de tuberías colocadas en calles de tránsito vehicular se mantendrá
una cobertura mínima de 1.20 m, sobre la corona del conducto en toda su
longitud, y en zonas peatonales esta cobertura será de acuerdo a las
recomendaciones mínimas del fabricante de la tubería.
8.2.4 Selección de la Tubería
La selección de las tuberías comprende la selección del material, diámetro,
resistencia y longitud de la misma.
En la selección del tipo de tubería, deben tenerse en cuenta los factores
siguientes:
a) Ser aprobadas para la conducción de agua potable.
b) Resistencia contra la corrosión cuando es metálica
c) Resistencia contra las cargas, tanto externas como internas.
d) Características hidráulicas
e) Condiciones de instalación y del terreno
f) Condiciones económicas
g) Resistencia contra la tuberculización y la incrustación
h) Protección contra el golpe de ariete
8.2.5 Acometidas de Consumo o Conexiones Domiciliarias
Con el objeto de lograr el suministro directo de agua a las viviendas, deberán
proveerse las correspondientes acometidas de consumo o conexiones
domiciliarias. Las conexiones serán individuales.
Cada conexión domiciliar debe ubicarse en un sitio fácilmente accesible al
personal del operador para efectos de corte del servicio o lectura del medidor:
Debe dotarse como mínimo de una caja de inspección, válvula de cierre, válvula
de compuerta y en la medida de lo posible micromedidor.
8.2.6 Llaves Públicas
En zonas no servidas por conexiones domiciliarias, deberán proveerse llaves
públicas o los elementos de otra solución permitida por el titular del servicio para el
abastecimiento de viviendas dispersas.
Las llaves públicas servirán como máximo a 10 viviendas, debiéndose colocar en
pares para abastecer hasta 20 viviendas; se colocarán a una distancia máxima de
100 metros hasta la casa más alejada. Los pedestales serán de HG para
garantizar la durabilidad.
8.2.7 Accesorios y Obras Complementarias de la Red de Distribución.
8.2.7.1 Válvulas de Limpieza o Purga.
Estos dispositivos permitirán la descarga de sedimentos acumulados; deberán
instalarse en los puntos extremos y más bajos de la red.
8.2.7.2 Válvula Reductoras de Presión y Cajas Rompe Presión.
Deberán diseñarse siempre y cuando las condiciones topográficas de la localidad
lo exijan. El diseñador debe garantizar que la presión aguas arriba de las cajas
rompe-presión se mantiene dentro de los rangos de servicio previamente
definidos.
8.2.7.3 Anclajes
El uso de anclajes estará regido por los mismos principios establecidos para la
línea de conducción (ver capítulo 4).
ANEXO No. 1 Guía para Estudios de Prefactibilidad
A.1.1 Información Básica para el Diseño de Sistemas de Agua Potable
A.1.1.1 Aforo
Como parte de las evaluaciones preliminares, un profesional, técnico o el
ingeniero proyectista debe realizar las mediciones del caudal disponible en la
fuente de abastecimiento, en el sitio de donde se pretende utilizar o construir la
obra de toma, este aforo de la fuente de abastecimiento se hará en época de
estiaje, con el objetivo de establecer las pautas de diseño referente a la cantidad
de agua a usar.
A.1.1.2 Calidad de Agua Cruda
Es un dato esencial para el diseño, ya que el agua de mala calidad debe ser
sometida a tratamiento para hacerla apta para el consumo humano. La calidad del
agua depende de factores físico-químicos, biológicos, bacteriológicos, orgánicos e
inorgánicos que deben cumplir ciertos valores que permitan beberla y destinarla a
otros usos sin riesgos a la salud. Se deberá realizar los análisis del agua de la
fuente o de las fuentes que se utilizará para abastecer de agua a la comunidad
para disponer el tipo de tratamiento que deberá utilizarse (ver Norma Técnica
Nacional de Calidad de Agua Potable). Este análisis del agua debe realizarse en
época de verano y en invierno para conocer las variaciones de la calidad de agua
de la fuente.
A.1.1.3 Encuesta de Población y Vivienda
Se debe obtener un dato fidedigno de la población actual, del número de viviendas
y el promedio de habitantes por vivienda como parte de la recolección de datos
esenciales para el diseño. En el diseño esta población debe proyectarse al futuro
con el objetivo de prever el periodo de diseño definido máximo de 20 años y
mínimo de 10 años.
A.1.2 Criterios para Determinar la Factibilidad de un Proyecto
Se consideran como factibles aquellas comunidades que:
a.) De preferencia el sistema sea por gravedad. Si existieren alternativas el
diseñador deberá consideras en el proceso de selección,
b.) La alternativa seleccionada estará determinada por un análisis que incluya una
adecuada relación beneficio-costo y asegure la funcionalidad del proyecto; la
línea de corte será establecida en concordancia con el organismo financiero.
c.) Calidad del agua: Previo al Diseño se requiere la caracterización completa de
la fuente de abastecimiento en un ciclo estacional. La calidad de agua deberá
definir el tratamiento a seleccionar por el diseñador, el cual deberá ser técnica
y económicamente sostenible para la comunidad.
d.) Tener resuelta la propiedad o permiso de uso de la fuente.
e.) En el caso de fuentes superficiales, no deben haber viviendas aguas arriba, ni
actividades agropecuarias en el sitio de obra de toma escogido, en un radio de
250 m.
f.) El resultado obtenido en la caracterización del agua determinará los procesos
necesarios para su potabilización a fin de cumplir con Norma Técnica Nacional
para la calidad del Agua Potable emitida por la Secretaria de Salud, Acuerdo
084 del 31 de Julio de 1995.
g.) Si el sistema fuera por bombeo, la comunidad debe contar preferiblemente con
energía eléctrica y de no ser así, el sitio donde adquieran el combustible debe
estar cercano, el proyectista debe considerar otras tipos de impulsión como por
ejemplo energía solar, bomba de rueda hidráulica, ariete hidráulico etc. La
línea de bombeo será analizada tomando en cuenta los aspectos técnicos y
económicos del proyecto.
h.) El sitio o los sitios escogidos para tanque de distribución deberán quedar en
puntos altos para poder distribuir el agua por gravedad, cubriendo por lo menos
el 90% de las viviendas y garantizando presiones dentro de norma.
i.) Que los habitantes de la comunidad deseen y muestren interés en el proyecto
y a la vez que tengan capacidad para hacer el aporte comunitario, que
usualmente consiste en mano de obra comunitaria, materiales locales,
servidumbres, terrenos y otros.
j.) Que la comunidad este decidida a organizarse para administrar, operar y
mantener el Sistema en condiciones sostenibles, de acuerdo a lo establecido
en la Ley marco del sector Agua Potable y Saneamiento.
ANEXO No. 2 Guía para Levantamiento Topográfico y Dibujo de Planos
A.2.1 Topografía
Antes de iniciar el levantamiento topográfico deben analizarse las posibles rutas a
través de hojas cartográficas o Sistemas de Información Geográfica, escogiendo la
que haga más eficiente el diseño mediante una evaluación cuyo nivel queda al
criterio del diseñador. También se debe hacer uso de tecnologías que faciliten esta
tarea como los mapas aerofotográficos, imágenes satelitales, GPS, e imágenes
digitales.
Se efectuarán levantamientos taquimétricos o con estación total y donde fuere
necesario con cinta y nivel de precisión, mediante poligonales cerradas o abiertas,
incluyendo la localización de todos los puntos y elementos importantes del sistema
de abastecimiento de agua, desde las obras de captación, pasando por la línea de
conducción, los puntos de almacenamiento, tratamiento y la red de distribución.
Este levantamiento deberá proveer información relativa a la configuración de las
fuentes y detalles importantes como estructuras existentes, pasos de ríos,
quebradas y zanjones, caminos, cercos, puntos altos del terreno, tipo de suelo,
servidumbres y otros. Los datos de planimetría y altimetría se complementarán
con fotografías de los lugares en donde se ubicarán las obras, particularmente la
captación, el tanque de distribución, cajas unificadoras o distribuidoras de
caudales etc. Se incluirá un registro minucioso de datos, complementado con
esquemas mostrando las características de los sitios de las estructuras.
A.2.1.1 Reconocimiento Previo
Este reconocimiento deberá ser hecho por el Ingeniero de Campo, abarcando las
diferentes estructuras. Se dejarán referencias en los lugares y rutas reconocidas
para ayuda durante la etapa de construcción del acueducto.
A.2.1.2 Levantamiento de las Distintas Estructuras del Proyecto
A.2.1.2.1 Sitio de Toma
Se identificara la microcuenca o área de recarga a la que pertenece la fuente y en
forma digital determinar el área que será protegida.
En cursos de quebradas o ríos se levantarán secciones transversales de la Obra
Toma a cada 5 m y hasta una distancia de 25 m. En el sentido longitudinal del
curso, a cada 5 m y hasta una distancia mínima de 30 m aguas arriba y aguas
abajo si el sitio lo permite, así como lo establecido en la Ley vigente para
protección básica.
Cuando las fuentes sean nacimientos se incluirán detalles de las zonas
adyacentes en un perímetro de hasta 15 m, estableciendo un buen sistema de
referencia. Los detalles incluirán puntos para la determinación de los niveles
mínimo y máximo de crecida de las aguas, así como la profundidad actual de las
mismas. En el sitio de captación colocar un mingo de concreto, o alguna señal
similar con sus respectivos puntos de amarre a cualquier elemento permanente
del terreno en las cercanías de la zona (un árbol, una roca, etc.). El levantamiento
también deberá incluir los sitios considerados para ubicar obras adicionales como
prefiltros y desarenadores.
A.2.1.2.2 Línea de Conducción
El levantamiento de la línea de conducción se realizará así:
1. Tramo entre estaciones (entre dos puntos de intercepción PI) de levantamiento
se tomarán como mínimo 5 puntos representativos del terreno y la distancia
entre ambos no sobrepasará los 100 m (pendiente uniforme).
2. Especificar en la libreta los nombres de los propietarios y límites de
propiedades, el tipo de suelo (excavable o no excavable) y de vegetación por
donde pasará el alineamiento horizontal de la línea de conducción.
3. Se deberá marcar los desniveles entre estaciones tomando detalles de al
menos 3 puntos intermedios a ambos lados de un PI. (no solo en terreno
accidentados).
4. Se tomarán detalles de cruces de cursos de agua, zanjas, barrancas, cimas,
depresiones, etc., cuando se localicen a lo largo de la ruta. Para cruces de
agua por alto, se deberán tomar nota de los niveles máximos y mínimos de
crecida.
5. Se ubicará marcas (preferiblemente mingos de concreto) como referencia
permanente cada 500 m y donde ocurran cambios de ruta establecer un PI
para cambios de alineamiento horizontal en línea de conducción o línea de
distribución independientes para proyectos comunes.
6. En cada 5 estaciones a lo sumo deben hacerse lecturas referidas al norte
magnético y comparar este azimut con el de arrastre, que proviene del norte
magnético de partida. Deberán anotarse algunas de estas lecturas la
ubicación geográfica con GPS como comprobación de la marcha del trabajo al
final del levantamiento.
A.2.1.2.3 Sitio de Tanque
Estará referenciado a lo poligonal de la línea de conducción y línea de distribución.
Debe contener toda la información necesaria para el replanteo y ubicación de la
obra por medio de detalles en un radio mínimo de 25 m, que permita trazar las
curvas de nivel requeridas y particularidades del sitio seleccionado. Colocar un
mojón o mingo fabricado en el sitio con sus respectivos puntos de amarre.
A.2.1.2.4 Línea y Red de Distribución
Para la línea de distribución el levantamiento se hará tal y como se ha descrito
para la línea de conducción.
En la red de distribución se localizarán los cruces de calle, líneas de propiedad y
edificios públicos por ejemplo: hospitales, escuelas, iglesias, centros de recreación
y todas las casas existentes además de áreas probables de expansión.
Las estaciones en el pueblo se elegirán de manera tal que se tenga en lo posible
una poligonal cerrada, que permita hacer lecturas sobre todas las casas, se
tengan cotas de todos los cruces de calles y puntos característicos de las mismas
sin que cause molestias al tránsito. En los extremos finales de la red es importante
conocer hasta que vivienda llega el final de la red.
A.2.1.3 Errores Angulares
La precisión de los levantamientos topográficos deberá ajustarse a lo siguiente:
Error angular tolerable de cierre de poligonales cerradas
nEa
5.1
Donde:Ea = Error de cierre angular
en grados sexagesimales.
n: Número de ángulos
Error lineal tolerable de cierre de poligonales cerradas
Error tolerable de nivelación
La precisión requerida deberá ser 1:500 o mejor.
A.2.1.4 Cálculos Topográficos
Todo cálculo topográfico se iniciará tras la verificación del levantamiento a través
de las comprobaciones de altimetría. Si tales pruebas no resultan positivas se
repetirá el levantamiento total o parcialmente según fuera el caso. El cálculo se
hará mediante herramientas informáticas; para efectos de cálculo se utilizará como
elevación inicial un dato obtenido con GPS, con sus respectivas coordenadas.
A.2.2 Planos Topográficos
a.) Se representarán linderos, divisiones de zonas sujetas a distintos dueños o
autoridades.
b.) Representación de objetos reales (obras humanas y naturales) de la región. Si
solo interesa la localización relativa dentro de la región se usará escala
pequeña y símbolos, para representar casas, puentes, árboles, etc.
c.) Se representarán las elevaciones relativas mediante el uso de curvas de nivel
con las alturas señaladas de toda depresión o elevación (corredero, quebrada,
cerro, etc.)
d.) Ya en los planos finales deberán aparecer las características hidráulicas de
cada tramo de tubería (por etapa).
il lE 05.0
Donde: El: = Error lineal de cierre en metros. Suma li: Suma de todos los lados de la poligonal
en metros
Donde: En = Error de nivelación en milímetros L = Longitud nivelada en kilómetros
LEn 12
e.) Obras físicas en planta y perfil.
f.) En la red de distribución se trazará curvas de nivel a cada 5 m. en terrenos
quebrados y a 1m. si el terreno es plano.
g.) Los planos en planta deben mostrar el norte magnético.
A.2.3 Planos Hidráulicos
Aparecerá trazada la línea de conducción y distribución diseñada, con la longitud
de tubería en metros y los diámetros en milímetros. En cada tramo de tubería de
igual diámetro aparecerá la siguiente información:
Longitud de tubería (metros)
Diámetro de tubería (mm)
Tipos de tubería según la Norma ASTM
Pérdidas por fricción de cada tramo
Caudal de diseño (l/s)
Válvulas de aire y limpieza
Anclajes, tanques rompecarga, cruces de quebrada y otras obras accesorias.
Todos los accesorios necesarios
Gradiente hidráulica y nivel estático
Cuadro de detalle de tubería y accesorios (de cada etapa)
Los circuitos de la red serán en forma esquemática con longitudes, diámetros y
tipo de tubería.
Los detalles estructurales incluirán:
Dimensiones de las distintas partes de la obra.
Material a usarse en la construcción.
Distribución, colocación y tipo de refuerzos
Escala 1:40 y 1:50, según las dimensiones de la obra
A.2.3.1 Presa (Obra de toma)
a) Planta
Del sitio de la obra de toma y el desarenador (si hubiere), curvas de nivel cada 20
cm, o mayores según el caso, bien identificado por sus niveles en cada una de
ellas.
Estación de partida para cálculo de la conducción.
Longitud de presa al desarenador.
Dibujo de conducto de toma propiamente dicho y de limpieza.
Indicación de cortes longitudinales y transversales.
Dirección del flujo.
Ubicación del banco de elevación marcada.
Dimensionamiento de la presa.
De existir prefiltro indicar:
El área y las dimensiones de la estructura.
Nombre y aforo de la fuente según encuesta preliminar o dato recabado
durante el levantamiento topográfico.
Identificar el diámetro, tipo y ubicación del dren principal.
Indicar el norte magnético.
Indicar las elevaciones de entrada y salida de la cámara de captación.
Indicar las dimensiones del prefiltro y del vertedero.
Indicar las curvas de nivel a cada 0.20 m de diferencia de elevación.
b) Corte Longitudinal (Escala 1:40, 1:50)
Este corte deberá mostrar el perfil del terreno y empotramiento de la estructura en
éste. Además, deberá describirse en términos generales la geología del terreno.
También mostrará completamente dimensionados, la cresta, el vertedero de
crecidas y el vertedero de rebose; estructura de toma con ubicación.
Asimismo deberán mostrarse las elevaciones de los conductos de salida, limpieza
y de los vertederos, así como las elevaciones de los niveles máximo y mínimo de
la corriente.
Cualquier parte de la obra que deba ser mostrada con mayor detalle será dibujada
por separado en escala 1:50 ó 1:10 según la claridad con que se quiera mostrar el
detalle.
c) Corte Transversal (Escala 1:40, 1:50)
Solo para casos especiales, según les dimensiones a mostrarse. En este corte se
mostrarán los siguientes detalles:
Terreno natural y empotramiento de la presa.
Sección de la obra de embalse, con dimensionamiento de su cimentación,
ancho o espesor de la presa, forma del vertedero de rebose. Se mostrarán en
este corte las elevaciones de los niveles máximo y mínimo de la corriente.
Ubicación con especificación en forma del vertedero de crecidas y detalle y
longitud de protección contra erosiones o plantillado protector.
Cualquier parte de la obra que deba ser mostrada con mayor detalle, será
dibujada por separado en escala 1:2, 1:5 ó 1:10 según la claridad que requiera
mostrar el detalle.
A.2.3.2 Caja de Captación
a) Planta(Escala 1:40, 1:50).
Este plano contendrá lo siguiente:
Curvas de nivel a cada 20 cm o mas según el caso debidamente rotuladas.
Ubicación, dimensiones y detalles de fontanería de entrada, salida y limpieza.
Dimensiones de la estructura.
Dirección del flujo.
Indicación de cortes mostrados.
b) Corte Longitudinal (Escala 1:40, 1:50).
El corte mostrará lo siguiente:
Perfil del terreno.
Ubicación, elevaciones, dimensiones y detalles de fontanería de entrada,
salida y limpieza
c) Corte Transversal
Perfil del terreno natural y empotramiento de la estructura.
Mostrar los detalles del corte.
Dimensionamiento de la estructura mostrada por el corte.
Dimensiones y detalles de fontanería
Listado de accesorios
A.2.3.3 Fuentes Subterráneas
Se diseñarán obras de captación para fuentes subterráneas tales como galerías
de infiltración, pozos excavados profundos, etc.; los cuales mostrarán los
siguientes detalles:
a) Planta (Escala 1:20, 1:30, 1:40, 1:50).
Para la galería de infiltración se indicará a escala apropiada, la ubicación de la
misma con relación a la fuente de suministro.
Curvas de nivel cada 20 cm ó mayores según el caso, bien identificadas por sus
niveles en cada una de ellas. Dibujo de la planta debidamente dimensionado con
indicación de todos los detalles estructurales y de fontanería, indicación de cortes
longitudinal y trasversal, dirección de flujo.
Para pozos excavados y profundos se indicará la ubicación de la planta de
bombeo conteniendo el pozo, equipos e instalaciones de fontanería, así como
cualesquiera otras facilidades con que cuenta la planta de bombeo. Se indicará su
ubicación en relación con la poligonal topográfica.
A.2.3.3.1 Galería de Infiltración
Se mostrará en corte transversal la fuente de suministro y la galería si ésta fuera
paralela a la fuente, con indicación de los niveles de agua respectiva. Se
indicarán en éste la gradiente hidráulica del acuífero y el perfil del terreno.
En corte longitudinal se mostrará el perfil del terreno acondicionado en sus
diferentes tipos de material con indicación de los espesores de cada capa y las
características del material respectivo. Se indicará, además el conducto colector
con su pendiente y demás elementos hidráulicos del mismo, así como la caja
colectora de aguas claras y las instalaciones de fontanería o equipos de bombeo
debidamente dimensionados. En escala apropiada, se indicarán detalles que a
juicio del diseñador, deben ser mostrados para mayor claridad del diseño.
A.2.3.3.2 Pozos Excavados y Pozos Profundos
Se mostrarán los detalles constructivos de la caseta de bombeo así como los
equipos de instalaciones de cabezal e impulsores con señalamiento de
profundidad de estos últimos.
Se indicarán además los detalles de protección sanitaria del pozo y la cimentación
y estructura de apoyo del o los equipos, profundidad de colocación de la rejilla,
longitud y tipo de la misma. Se indicarán los niveles de piso de la caseta y del eje
de bomba.
Se mostrará el nivel estático y dinámico de bombeo. Se indicará
esquemáticamente la fontanería de la instalación de bombeo. Detalles ampliados
en escala 1:2 ó 1:5 u otra conveniente de las partes que así lo requiera.
A.2.3.4 Línea de Conducción (Escala perfil horizontal: 1:1000 a 1:2000);
Escala vertical: 1:100, 1:200, 1:500, 1:1000
Las escalas horizontales del perfil y de la planta deben ser iguales.
El perfil y planta de la conducción se dibujarán en uno o varios planos, según la
longitud. Si se muestra en varios planos, estos se enlazarán por medio de dos (2)
estaciones de coincidencia.
a) Perfil
Este plano deberá contener lo siguiente:
Perfil de la línea de conducción.
Ubicación en el terreno de la tubería de conducción. Se dibujará el perfil de la
tubería con línea fina punteada y el perfil del terreno con línea fina.
Obras especiales tales como: puentes, sifones invertidos, accesorios como
válvulas de aire, limpieza de lodo, cámaras, rompe-presión, etc., con indicación
del plano tipo correspondiente a cada obra.
Línea de carga estática.
Línea de gradiente hidráulico.
Identificación de tramos de cálculo con inclusión de:
Caudal de diseño (l/s).
Longitud del tramo (metros).
Material usado y diámetro de la tubería (diámetro en pulgadas).
Coeficiente de rugosidad usado.
Pérdida de carga para el tramo.
En la parte inferior del perfil se dibujarán renglones que contengan la siguiente
información:
Renglón superior: Elevación del Terreno.
Renglón secundario: Distancia horizontal acumulada.
Renglón tercero: Distancia inclinada acumulada.
Renglón cuarto: Estacionamiento.
Elevaciones:
De obra de toma (salida).
Entrada y salida del tanque de almacenamiento.
En los costados de la lámina se mostrarán las elevaciones que cubren los
desniveles del perfil.
Se indicará el estacionamiento acumulado a intervalos de 100 m con líneas
finas verticales y el estacionamiento de puntos donde hay causes, cambios de
material, diámetros, etc.
También se mostrarán las elevaciones piezométricas en los cambios de tubería
y en la primera y última estación que aparezca en cada plano.
b) Planta
Se dibujará en la parte inferior de la lámina y tendrá la misma escala que la
horizontal del perfil.
Sé mostrarán los siguientes detalles:
Orientación del norte magnético
Ubicación de la captación o captaciones, si hubieran más de una, con el
nombre de la fuente correspondiente.
Esquemas con forma y ubicación del desarenador, pasos obligados como
puentes, sifones, caminos, límites de propiedades y otros de referencia como
accidentes y tipo de terreno, hasta el tanque de almacenamiento, el que
también será mostrado.
Identificación de estaciones de la poligonal del levantamiento topográfico y trazo
de la línea de conducción, con curvas de nivel de terreno, con intervalos de 5 m
o mayores, según el caso bien identificado por sus niveles a cada 5 m y que
cubran el trazo de línea de conducción.
Se indicará la alineación de la línea de conducción con línea gruesa continua
identificando los puntos de cambio de dirección, diámetro, clase de material,
etc., con el estacionamiento acumulado indicado en el perfil de la tubería.
En caso de que haya desplazamientos de la línea de conducción en relación
con la poligonal topográfica por razones de diseño, deberá referenciar dicho
desplazamiento en puntos convenientes, indicando ángulo y distancia desde
una estación acumulada de la línea de conducción a la estación más próxima
de la poligonal topográfica.
Deberá indicarse, esquemáticamente, los accesorios en la línea de conducción
con su correspondiente listado de fontanería en cada cambio de dirección
horizontal, cambio de diámetro y/o de material indicando en su caso, el plano
tipo correspondiente.
Las obras especiales como sifones, puentes, cauces de quebrada, etc., se
deben indicar en planta de perfil con indicación de la fontanería correspondiente
al proyecto y del plano tipo correspondiente.
En todos aquellos proyectos donde la línea de conducción cause fuertes
depresiones se hará un seccionamiento de fajas de presión mostradas en el
perfil de la línea de conducción de acuerdo con la presión de trabajo de cada
tipo de tubería a utilizarse con el objeto de señalar los puntos de cambio de
cada tipo de tubería con diferentes presiones de trabajo.
Cuando se haga cambios de alineación en la línea de conducción en planta,
indicar ese mismo cambio en el perfil, de manera que este indique realmente la
posición de la tubería a instalar en el terreno.
A.2.3.5 Tanque de Almacenamiento
Planos independientes del tanque, iniciando con el plano de ubicación y predial en
correspondencia con la poligonal del predio:
a) Planta Escala: 1:40
Se hará el dibujo de la planta del tanque de almacenamiento y el hipoclorador, en
el cual quedarán bien identificados:
Curvas de nivel con intervalos de 0.20 metros o mayores según el caso.
Planta del tanque, donde se muestre:
Orientación: marcar estación anterior y posterior.
El o los comportamientos de almacenamiento.
Estructura de entrada.
Representación, con dimensiones de la línea de entrada, línea de salida,
conducto de limpieza y rebose con su correspondiente fontanería, cámara
de válvulas.
Detalle de acceso al predio
Plantas estructurales dimensionamiento de cimientos, armados de piso,
losas o consideraciones de techo, acera.
Dimensiones y nombre de la estructura
Indicación en cortes mostrados.
Ubicación de la estructura destinada a dosificación de desinfectante
(hipoclorador).
Referencia al tipo de estructura, tal como elevado, semienterrado, superficial,
etc., y su tipo por su clasificación volumétrica.
Obras de protección cuando éstas fueran requeridas, tales como zanja de
coronación, cercas, etc.
Se mostrará la ubicación de respiraderos con indicación de diámetro y forma.
b) Corte Longitudinal (Escala 1:40 ó 1:50).
Este corte deberá mostrar el perfil del terreno y el empotramiento de la
estructura de este.
Detalle de la caja de inspección, reparaciones y limpieza manual.
Dimensionamiento de espacio libre entre nivel de agua y losa de cubierta.
Señalar la pendiente del piso hacia el conducto de limpieza
Mostrar ubicación de respiraderos con indicación de diámetro y forma.
Detalles y dimensiones estructurales de cimientos paredes, vigas, losas y
demás elementos de la estructura y especificaciones.
c) Corte Transversal (Escala 1:40 ó 1:50).
Este corte deberá mostrar el perfil del terreno, y el empotramiento de la
estructura en este.
Posición y dimensionamiento de líneas de salida, rebose y limpieza.
Ubicación del orificio de entrada para inspección, reparaciones y limpieza
manual.
Dimensionamiento de espacio libre entre nivel de agua y la losa de cubierta.
Mostrar ubicación de escalera de acceso al interior. Señalar la gradiente del
piso hacia el conducto de limpieza.
Mostrar ubicación de respiraderos con indicación de diámetro y forma.
Posición de línea de entrada, salida, limpieza y rebose.
Ubicación del hipoclorador.
Nivel máximo de aguas y elevación de piso y losa del tanque.
Detalles y dimensiones estructurales de cimientos paredes, vigas, losas y
demás elementos de la estructura y especificaciones.
d) Otros Datos
Tabla, conteniendo la lista de fontanería a utilizarse y el esquema de las
instalaciones con identificación de accesorios y además si son necesarios para la
seguridad de la obra agregar planos sobre de muros de contención, cunetas de
drenaje o protección de taludes considerados para reducir la vulnerabilidad del
tanque.
A.2.3.6 Plano de Red de Distribución y Línea de Distribución
Escala: 1:500 ó 1:2000, según el tamaño de la red.
a) Planta
De la red de distribución completa, incluyendo la ubicación del tanque de
almacenamiento y la línea de distribución si ésta no tuviera una longitud excesiva,
caso éste que contemplará la inclusión de parte de ella en el plano de la línea de
conducción y la otra en la red de distribución mostrando ambas un sector o punto
de enlace o coincidencia.
Se indicará la localización de calles, cercos de propiedad, viviendas, accidentes
del terreno tales como cruces de ríos, quebradas, puentes, etc. Los accesorios y
válvulas, así como instalaciones especiales como cruces, puentes, etc., serán
indicados en este plano.
Todas las viviendas se dibujarán con línea continua y los cercos con línea de
trazos.
Para cada tramo de la red de distribución, se anotará lo siguiente:
Longitud del tramo (metros).
Material y diámetro de la tubería.
Ubicación de las válvulas a usarse.
Detalle de fontanería, anclaje y soporte de cruces de tubería por accidente de
terreno.
Identificar circuitos de cálculo en la misma forma indicada en el esquema del
diseñador.
Se indicará la ubicación de los puntos de presión hidrostática máxima e
hidrodinámica mínima.
b) Plano de Esquinas
Para redes de gran tamaño se agregara un plano que muestre esquemáticamente
todas las esquinas o nodos de la red con sus accesorios, indicando mediante
tablas los listados generales e individuales de tubería y accesorios.
A.2.3.7 Estaciones de Bombeo
Las estaciones de bombeo se representarán según el caso en la ubicación en que
tenga que utilizarse en un sistema dado.
A.2.3.7.1 Estaciones de Bombeo para Aguas Superficiales
a) Planta Escala 1:20 ó 1:40
Se representará la planta de la caseta que la contiene. Asimismo se representará
la ubicación del equipo y todas las tuberías de succión y descarga, limpieza y
medición del gasto, válvulas de operación y accesorios empleados en la
instalación, todo con identificación de dimensiones y tipo de mecanismos.
Según el sistema de fuente, ésta será mostrada si se trata de nacimiento ó galería
filtrante, contiguo a la estación de bombeo.
b) Corte Longitudinal
En este corte se mostrará lo siguiente:
a) Techo, muros y cimientos de la caseta.
b) Equipos ó equipo de bombeo.
c) Tubería, válvulas y accesorios de succión e impulsión con identificación de
dimensiones.
d) Cimentación para cada equipo de bombeo.
e) Pozo de bombeo con dimensiones de sus muros y distancias de separación de
éstos.
f) Nivel superior de aguas, altura de colocación de pazcón de succión y altura
libre ó de volumen muerto, de piso hasta el pazcón.
g) Espesor de losas de cubierta y de piso, mostrando los hierros ó armaduras de
refuerzo.
h) Anclajes o soportes de línea de succión a los muros.
i) Escala de inspección.
j) Tapa sanitaria de entrada.
k) Aireaciones del pozo de bombeo.
l) Tabla de resumen de tubería, válvulas y accesorios a ser utilizados.
c) Corte Transversal
m) En este corte se mostrará lo siguiente:
n) Techo, muros y cimientos de la caseta.
o) Sección o secciones cortadas de tubería de impulsión con vista de válvulas de
éstas.
p) Vista del equipo de bombeo.
q) Cimentación del equipo de bombeo.
r) Pozo de bombeo con dimensiones de muros y distancia entre los mismos.
s) Nivel superior de aguas, altura de colocación del pazcón de succión y altura
libre ó de volumen muerto, desde el piso hasta el pazcón, si el pozo de
bombeo estuviera debajo de la caseta.
A.2.3.7.2 Estaciones de Bombeo de Pozos Profundos
a) Planta Escala 1:20 ó 1:40
Se representará la planta de la caseta que la contiene. Asimismo se representará
la ubicación del equipo de bombeo y la altura de impu1sión, con su ramal de
limpieza y medición de gastos, válvulas de operación y accesorios empleados en
la instalación, todo con identificación de dimensiones y tipo de mecanismo.
b) Corte transversal
Este corte deberá mostrar lo siguiente:
a) Techo muros y cimientos de la caseta.
b) Estructura de soporte para levantamiento de la bomba, motor y tubería de
ademe.
c) Tipo de bomba y motor, con especificación de rendimiento de la bomba y
potencia del motor.
d) Vista de la bomba y tubería de impulsión con sus accesorios respectivos, bien
dimensionados.
e) Se mostrará también el perfil del pozo con la tubería de ademe y de succión,
marcando la elevación del eje de la bomba, de los impulsores, nivel estático del
agua en el pozo y nivel inferior de la tubería de ademe y de rejilla.
f) Se hará asimismo un detalle especial y separado de cimentación del motor que
acciona la bomba, si éste fuera el caso.
A.2.3.7 Planos Tipo
El Anexo 4 presenta una serie de planos tipo que facilitan el diseño de las
estructuras más simples; el proyectista debe utilizar estos planos como una guía,
haciendo sus propios ajustes en detalles y dimensiones cuando sea necesario.
ANEXO No. 3 Guía para la Elaboración del Expediente de Proyecto
Expediente del Proyecto
La presentación final del diseño debe mantener un formato organizado de conformidad al esquema mostrado a continuación. Los planos deberán portar los nombres y firmas de los responsables de la topografía, dibujo y diseño.
A.3.1 Documentación Técnica
A.3.1.1 Memoria Descriptiva
(1) Condiciones socio-económicas de la comunidad
i. Ubicación política y geográfica
ii. Vías de acceso
iii. Topografía y clima
iv. Características de la población (i) Número de viviendas (ii) Existencia de centros de salud, escuelas, etc. (iii) Actividad económica
v. Distancia a principales ciudades (centros de costo)
(2) Abastecimiento actual y futuro (indicando condición actual de suministro)
i. Abastecimiento actual
ii. Abastecimiento futuro
iii. Problema que se pretende resolver con el proyecto
iv. Descripción del proyecto propuesto
(3) Identificación de los responsables de la topografía, dibujo y diseño respectivamente.
A.3.1.2 Memoria Técnica
(1) Informes de visitas preliminares
i. Encuesta de población y vivienda
ii. Aforo (i) Método de Aforo (ii) Fechas de Aforo (iii) Aforos representativos en diferentes periodos
iii. Croquis con elevaciones y distancias aproximadas
iv. Servidumbres y propiedades
v. Aspectos sociales
(2) Análisis de calidad del agua
i. Análisis de agua cruda en temporada seca
ii. Análisis de agua cruda en temporada lluviosa
(3) Criterios de factibilidad del proyecto
i. Factibilidad técnica
ii. Factibilidad económica
iii Factibilidad sanitaria
(4) Diseño de los diferentes componentes del proyecto
i. Cálculo y proyecciones de población y consumo
ii. Diseño de obra toma
iii. Diseño de línea de conducción/bombeo (cuadros de cálculo)
iv. Diseño de tratamiento
v. Diseño de tanque
vi. Diseño de línea y red de distribución (cuadros de cálculo)
A.3.1.3 Planos de diseño
(1) Portada
i. Ubicación geográfica (con geo-referenciación)
ii. Plano general del proyecto (indicando ubicación de los componentes)
iii Indice
(2) Obra de captación
i. Planta con curvas de nivel
ii. Dimensionamiento y materiales de la obra de captación
iii. Elementos o estructuras adicionales en obra de toma.
(3) Línea de conducción/bombeo
i. Planta y perfil de conjunto
ii. Planta y perfil por secciones
iii. Obras complementarias
(4) Tratamiento y tanques
i. Planta de ubicación
ii. Plantas constructivas
iii. Cortes y detalles
(5) Red de Distribución
i. Planta general
ii. Plano de esquinas
iii Detalle de accesorios en esquinas
iv. Conexiones domiciliarias y obras complementarias
(6) En caso de que el proyecto incluya saneamiento debe agregarse el plano de letrinas o sistema de saneamiento.
A.3.1.4 Presupuesto
(1) Cuadro de cantidades de obra
i. Actividades debidamente codificadas
ii. Cantidades de obra separadas por subcomponentes
(2) Presupuestos
i. Por actividades
ii. Por insumos
A.3.1.5 Listado de tubería y accesorios
A.3.2 Especificaciones técnicas de materiales
A.3.3 Especificaciones técnicas de construcción
A.3.4 Documentación Legal
(1) Constancia de propiedad o permiso de uso de la fuente y sitio de toma
(2) Constancia de autorización de pasos y servidumbre
ANEXO No. 4 DETALLES PERFORACIÓN DE POZO
4.1. DETALLE RANURAS
4.2. EJEMPLO DISEÑO DE POZO Y PERFIL GEOLÓGICO
4.3. TABLA DE INTERVALOS DE LECTURA DE CAUDALES Y NIVELES
El cuadro que se presenta a continuación ilustra los intervalos de lectura de niveles dinámicos y caudal, tanto para pruebas de bombeo como de recuperación. En el período de recuperación del pozo únicamente se registrarán los niveles de recuperación.
PERIODO (MIN)
INTERVALO DE LECTURA (MINUTOS)
CAUDAL MEDIDO (l/s ó GPM)
NIVEL DINÁMICO
OBSERVADO
0 – 10 1
10 –18 2
18 – 30 3
30 – 100 10
100 – 180 20
180 – 300 30
300 – en adelante
60
ANEXO No. 5 Planos Tipo
