Sistemas de abastecimiento de agua [Modo de … · única fuente de abastecimiento de agua potable,...

Instalaciones HidrosanitariasUnidad I

Sistemas de abastecimiento de aguaUnidad I

Fernando Alejnadre Avalos (2010) 1

Sistemas deSistemas de abastecimiento

La fuente de agua determina comúnmente la naturaleza de

l b d l iólas obras de colección, purificación, conducción y

distribucióndistribución

Fernando Alejnadre Avalos (2010)

Sistemas de abastecimientoSistemas de abastecimiento• El principal problema que se presenta en el

abastecimiento de agua es la relación que debe existirabastecimiento de agua es la relación que debe existir entre la oferta y la demanda. Comúnmente, la oferta ha sido siempre inferior a la demanda. Por ello, el abastecimiento debe plantear una solución en el sentido d d f ó l f d lde identificar con precisión las fuentes de las que es posible disponer, los costos que genera traer el agua de las fuentes detectadas y las opciones que existan para purificar el agua traídapurificar el agua traída.

• Por lo tanto es tarea del proyectista convertir los objetivos t ó i (di ibilid d tid d lid d fi bilid d)teóricos (diponibilidad, cantidad, calidad y confiabilidad) en un diseño real y económico, tomando en cuenta las circunstancias y recursos locales.


• Los componentes que integran lossistemas de abastecimiento de agua yasea para los grandes conglomeradosb l ñurbanos como para las pequeñas

comunidades rurales tienen las mismasfunciones: captar conducir tratar yfunciones: captar, conducir, tratar ydistribuir el agua.


Fuentes de abastecimiento

La fuente de abastecimiento debeproporcionar el gasto máximo diarioproporcionar el gasto máximo diariorequerido por las necesidades futuras,tomando en cuenta los periodos ded ñ d d b fdiseño indicados. Deben efectuarseanálisis físicos, químicos y bacteriológicospara garantizar la calidad del agua o en supara garantizar la calidad del agua o en sucaso determinar el proceso depotabilización adecuado



La distribución espacial y temporal del agua es productode los mecanismos del Ciclo Hidrológico, dando origen alas fuentes que aprovecha el hombre para su desarrollo.


El agua se encuentra disponible en laEl agua se encuentra disponible en lanaturaleza en dos tipos de fuentes:C i lConvencionales

Agua superficialA bt áAgua subterránea

No convencionalesNo convencionalesAgua atmosféricaAgua de marAgua de marAgua residual


Fuentes convencionales

Las dos principales fuentes de agua potable son: lassuperficiales y las subterráneas.

Las aguas superficiales incluyen ríos, lagos y acuíferosg p y g ysomeros, siempre se encuentran disponibles, sonvisibles y accesibles; y si su contaminación es natural,esta se puede remover con facilidad. Están sujetas acontaminación por parte del hombre y sus actividadesdiarias Estas aguas se deben proteger para evitar quediarias. Estas aguas se deben proteger para evitar quesean un medio de transporte de agentes causantes deenfermedades.


F t i lFuentes convencionales

El agua subterránea: Son las aguas que se filtranen el terreno. Generalmente su calidad es mejorque la de las superficiales, ya que el agua al ir

d l dif t d l tipasando por las diferentes capas de la tierra se vafiltrando, haciéndose más pura y libre de materiaorgánica y bacterias Inlcuye pozos galeríasorgánica y bacterias. Inlcuye pozos, galerías,manantiales etc. Estas son muy importante, sobretodo en zonas áridas, ya que es prácticamente la, y q púnica fuente de abastecimiento de agua potable, yse debe tener cuidado en no sobre explotarla yaque es un recurso no renovable.


• Una vez detectadas las fuentes deberá evaluarse• Una vez detectadas las fuentes deberá evaluarse técnica y económicamente las opciones más convenientes de acuerdo con la demanda de que qse trate.

• En el caso de las fuentes superficialesfuentes superficiales el costo suele ser menor que en las subterráneassubterráneas, debido a que la construcción de pozos y la extracción del líquido en éstas aumentan los costos de b t i i t ióabastecimiento y operación.


CaptaciónLas obras de captación, son obras civiles y equiposelectromecánicos que se utili an para reunir yelectromecánicos que se utilizan para reunir ydisponer adecuadamente el agua de la fuente deabastecimiento, ya sea superficial o subterránea.N l t i l lí d d ióNormalmente se incorpora a la línea de conducción.

Líneas de conducciónSe denomina línea de conducción a la parte del sistema constituida por el conjunto de conductos, estructuras de operación, de protección y accesorios especiales destinados a transportar el agua desde el lugar de la destinados a transportar el agua desde el lugar de la captación hasta el sitio de entrega. La línea de conducción es la parte del sistema que transporta el ag a desde el sitio de la captación hasta n tanq e de agua desde el sitio de la captación, hasta un tanque de regulación o una planta potabilizadora.


PotabilizaciónPotabilizaciónSe refiere a los procesos empleados paramodificar favorablemente la calidad del aguade manera que sea apta para consumohumanohumano.Abarca una serie de procesos y operacionesunitarias denominadas en su conjunto “trende tratamiento”.La obra de ingeniería que constituye lasunidades necesarias para producir el aguaunidades necesarias para producir el aguapotable se denomina “planta potabilizadora”.


Almacenamiento y regulación

Las estructuras deLas estructuras dealmacenamiento y regulación sonlas obras civiles yelectromecánicas que permitenrecibir, almacenar y/o regular el

d d ióagua de conducción paraincorporarla a la red dedistribución Generalmente estasdistribución. Generalmente estasestructuras son tanques elevadoso tanques superficiales.q p


DistribuciónDistribución

Los sistemas de distribuciónLos sistemas de distribuciónpermiten entregar el agua a losconsumidores cuando y donde seyrequiera, en la calidad, cantidad ycon presión adecuadas. Los Sistemasde Distribución incluyen: bombasde Distribución incluyen: bombas,tuberías, válvulas de regulación,tomas domiciliarias, líneasprincipales y medidores.


Características del AbastecimientoCaracterísticas del AbastecimientoCondiciones específicas (de la localidad)

Tamaño de la población, densidad o dispersión delas viviendas en la localidad.

Condiciones socioeconómicas Condiciones socioeconómicas. Nivel de servicio existente en la localidad. Condiciones topográficas, meteorológicas eCondiciones topográficas, meteorológicas e

hidrológicas que prevalecen en el área delproyecto.

l l d l ó ( ó Restricciones locales de planeación (participaciónde la comunidad, requerimientos institucionales,etc.).)


Características del AbastecimientoCaracterísticas del AbastecimientoContinua

Criterios locales de diseño (calidad del agua, dotación porhabitante, distancias máximas, coeficientes de variación de lademanda presión mínima etc )demanda, presión mínima, etc.).

Normas locales de diseño (dimensiones estándar de tubos,tipos y capacidad de bombas, etc.).

Materiales de construcción disponibles en la región. Infraestructura y fuentes de energía disponibles en la región. Capacidad de fabricantes locales y de distribución de

equipos.


Redes de distribución

Una red de distribución (red) es el conjunto detuberías accesorios y estructuras que conducen eltuberías, accesorios y estructuras que conducen elagua desde tanques de servicio o de distribuciónhasta las tomas domiciliarias o hidrantes públicos;con el fin de proporcionar agua a los usuarios paraconsumo doméstico, público, comercial, industrial ypara condiciones extraordinarias como el extinguirpara condiciones extraordinarias como el extinguirincendios.La red debe proporcionar este servicio todo elp ptiempo, en cantidad suficiente, con la calidadrequerida y a una presión adecuada.


Componentes de una red

• Tuberías• Piezas especiales• Válvulas

Aislamiento o seccionamiento– Aislamiento o seccionamiento– Control

• HidrantesHidrantes• Tanques de distribución• Tomas domiciliarias• Rebombeos• Cajas rompedoras de presión


Esquema del recorrido del agua



a) Pozosa) Pozosb) Galerías filtrantes) i lc) Manantialesd) Agua de Mare) Presasf) Agua pluvialf) Agua pluvialg) Otros

Fernando Alejnadre Avalos (2010)Material Recopilado por Arq. Hugo César Tarelo Barba

PozosPozos• Un pozo es un orificio o túnel vertical perforado en la tierra, hasta una

profundidad suficiente para alcanzar lo que se busca normalmente unaprofundidad suficiente para alcanzar lo que se busca, normalmente una reserva de agua subterránea (originalmente) del nivel freático o materias como el petróleo (pozo petrolífero). Generalmente de forma cilíndrica, se suele tomar la precaución de asegurar sus paredes con piedra, cemento o madera para evitar su derrumbemadera para evitar su derrumbe.

• Los pozos tradicionales para buscar agua están en los patios de las casas y tienen un brocal (pared que sobresale del nivel del suelo hasta una altura suficiente para que nadie caiga al interior), un cigüeño o una polea para b l b d d d lsubir el cubo y una tapadera para evitar que caiga suciedad al interior.

• En las ciudades el nivel freático puede estar contaminado por filtración de aguas residuales, por lo que su agua se utilizará para jardinería, baldear los pisos, fregar, etc. en vez de para beber. Lo que normalmente, y siempre p , g , p q , y pque se podía, se hacía de la fuente.

• Los restos más antiguos de un pozo datan del siglo XII a. C. y proceden de Persia desde donde se extendieron por todo el mundo.


A fuentes de abastecimientoFernando Alejnadre Avalos (2010)

Material Recopilado por Arq. Hugo César Tarelo Barba

Galerías filtrantesGalerías filtrantes• La galería filtrante o galería de captación es una galería subterránea construida

para alcanzar un acuífero cuya estructura permeable esta diseñada con la finalidadpara alcanzar un acuífero cuya estructura permeable esta diseñada con la finalidad de captar las aguas subterráneas. A diferencia de los pozos, que se construyen con la misma finalidad, la galería filtrante es aproximadamente horizontal. La galería puede terminar en una cámara de captación donde generalmente se instalan las bombas hidráulicas para extraer el agua acumulada. En otros casos la galería p g gpuede tener una finalidad mixta de captación y conducción prolongandosedirectamente o mediante obras auxiliares (acueductos, canalizaciones) hasta el lugar donde se va a aprovechar el agua (p.e. fuentes)

• Las galerías filtrantes modernas frecuentemente son más semejantes a un dren. Es d i á i id b f d d d d ddecir, están constituidas por un tubo perforado, enterrando y rodeado de un estrato filtrante. Se utilizan también al interior del cauce de un río, paralelo a éste. El agua captada se conduce a una cámara desde la cual es bombeada.

• Este sistema de captación fue empleado con asiduidad por los romanos, que dejaron abundantes muestras del mismo en la zona de Mérida (Rabo de Buey eldejaron abundantes muestras del mismo en la zona de Mérida (Rabo de Buey, el Borbollón) y fuera de ella.


Galerías filtrantesGalerías filtrantes



ManantialesLos manantiales, la fuente de agua más pura del planeta¿Qué son los manantiales?En términos generales, puede decirse que son nacimientos o brotes naturales de

aguas subterráneas. Más precisamente, se trata de puntos o zonas de un t l tid d i bl d fl l fi i dterreno en los que una cantidad apreciable de agua fluye a la superficie de modo natural, procedente de un acuífero o depósito subterráneo. O sea que son vertedores o desagües por los que emerge la recarga recibida por el acuífero que se encuentra bajo ellos.

• Cuando el flujo natural de aguas subterráneas o provenientes de partes más profundas del interior del planeta (aguas fósiles) aparece en la

Figura 1. Manantial de Chapultepec, en Patzcuaro Michoacán Méxicomás profundas del interior del planeta (aguas fósiles) aparece en la

superficie de los continentes, se forman los manantiales; pero cuando ese flujo hídrico llega a cursos de agua se une a ellos. También puede formar lagunas o lagos.

Patzcuaro, Michoacán, México.

• Su origen puede ser atmosférico (caso del agua de lluvia que se filtra en la tierra y surge en otro lugar de menor l d) í ( l l l d l é )altitud) o ígneo (por lo cual nacen manantiales de agua caliente y géiseres).

• Los manantiales se pueden clasificar de acuerdo con varios criterios:

• Según el tipo de surgimiento de las aguas: a) rocosos, o sea los que brotan entre rocas basales; b) de vertedero oSegún el tipo de surgimiento de las aguas: a) rocosos, o sea los que brotan entre rocas basales; b) de vertedero o "vertientes", cuando el lugar de la salida original de las aguas queda obturado por rocas de desprendimiento que la obligan a brotar en la superficie por un conducto situado generalmente en la parte inferior de la ladera.

• Por otra parte, según la dirección del curso que las aguas subterráneas siguen antes de su salida al exterior, se dividen en a) descendentes o de derrame, cuando los valles están situados bajo el nivel de las aguas subterráneas, ydividen en a) descendentes o de derrame, cuando los valles están situados bajo el nivel de las aguas subterráneas, y b) ascendentes, cuando las aguas manan por presión hidrostática.


Manantiales

• Figura 2. Distintas clases de manantiales, según el tipo de su surgimiento.• Además, según su formación se dividen en a) manantiales de estratos, los cuales se forman entre capas impermeables; b) de desborde,

cuando se localizan en el borde de capas impermeables, formando una hondonada de la cual surgen las aguas, y c) de turbación o de falla, que es cuando las aguas se acumulan y ascienden por fallas o fracturas en que coinciden capas permeables con capas impermeables.

• Por último, de acuerdo con la periodicidad de salida de sus aguas se diferencian en a) manantiales perennes, pues su flujo es continuo, o b) episódicos, periódicos o intermitentes, si es que fluyen normalmente en tiempos cortos, de manera más o menos regular, como lo hacen por ejemplo los géiseres.

• Ahora bien en el año 2001 el señor Julián Orbanejo informó por la Internet que la oceanógrafa Débora Kelley de la Universidad de• Ahora bien, en el año 2001 el señor Julián Orbanejo informó por la Internet que la oceanógrafa Débora Kelley, de la Universidad de Washington, había descubierto una nueva clase de manantiales de origen no volcánico, producto de un reacción química entre las aguas del Atlántico que bañan los mantos rocosos de un punto llamado "Ciudad perdida". En la reacción se forman gases como metano e hidrógeno, y se genera calor que contribuye a la formación de los manantiales. Además de que el material que se produce en ellos es de carbonita de color claro, común en las cavernas, los géiseres que emiten pueden alcanzar alturas de más de 50 metros, siendo que los hasta ahora conocidos alcanzan nada más entre los 18 y los 24 metros. Según el informante, la importancia de este descubrimiento l á l l ó f l ól i l biól l i biólalcanzará no solo a los oceanógrafos y a los geólogos, sino a los biólogos y a los microbiólogos.

http://www.imta.mx/index.php?option=com_content&view=article&id=176:los-manantiales-la-fuente-de-agua-mas-pura-del-planeta&catid=52:enciclopedia-del-agua&Itemid=80



Agua de marAgua de marMás del 70 por ciento de la Tierra está ocupado por agua. Pero el agua de mar no es agua pura, sino que contiene ciertas cantidades otras materias, bien disueltas, bien en

suspensión. La composición química del agua del mar es descrita a menudo en trabajos que parecen escritos por alquimistas que, dejándose arrastrar por su imaginación, la describen compuesta por toneladas de metales preciosos.

Es cierto que el mar contiene, diseminados en el seno de sus aguas, algunos de esos metales, pero su extracción, a escala industrial y económica, a pesar de los repetidos ensayos hechos en muchos lugares, no es rentable.

Sin embargo, si estos metales no son, por el momento, aprovechados por el hombre, la sal que el océano contiene, sabor que pueden apreciar todos los que la prueban, ha sido altamente utilizada a través de la historia, por lo que su valor es infinitamente superior al que podrían tener los metales.

Aunque la salinidad y la composición química varia de un mar a otro ‐lo que comporta cambios de densidad así como otros parámetros físicos y químicos‐ anotamos aquí la composición química media aproximada de 1 litro de agua de mar:

• Componente Cantidad Unidades• Cloruro de sodio 24 0 gramos• Cloruro de sodio 24,0 gramos

• Cloruro de magnesio 5,0 gramos

• Sulfato neutro de sodio 4,0 gramos

• Cloruro de calcio 1,1 gramos

• Cloruro de potasio 0,7 gramos

• Bicarbonato de sodio 0,2 gramos

• Bromuro de sodio 0,096 gramos

• Ácido bórico 0,026 gramos

• Cloruro de estroncio 0,024 gramos

Fl d di 0 003 • Fluoruro de sodio 0,003 gramos

• Agua destilada 1.000 mililitros• (Salinidad aproximada 34.5% - pH 7.9-8.3)


Agua de marAgua de mar



PresasE i i í d i b f b i d i d h i ó• En ingeniería se denomina presa o represa a una barrera fabricada con piedra, hormigón o materiales sueltos, que se construye habitualmente en una cerrada o desfiladero sobre un río o arroyo[1] con la finalidad de embalsar el agua en el cauce fluvial para su posterior aprovechamiento en abastecimiento o regadío, para elevar su nivel con el objetivo de d i l li i d i l d ió d í á i l t fderivarla a canalizaciones de riego, o para la producción de energía mecánica al transformar la energía potencial del almacenamiento en energía cinética, y ésta nuevamente en mecánica al accionar la fuerza del agua un elemento móvil. La energía mecánica puede aprovecharse directamente, como en los antiguos molinos, o de forma indirecta para producir energía lé t i h l t l hid lé t ieléctrica, como se hace en las centrales hidroeléctricas.



Agua pluvialAgua pluvialLa lluvia (del lat. pluvĭa) es un fenómeno atmosférico de tipo acuático que se inicia con la condensación del vapor de agua

contenido en las nubes.contenido en las nubes.Según la definición oficial de la Organización Meteorológica Mundial, la lluvia es la precipitación de partículas líquidas de agua de

diámetro mayor de 0,5 mm o de gotas menores, pero muy dispersas. Si no alcanza la superficie terrestre, no sería lluvia sino virga y si el diámetro es menor sería llovizna.[1] La lluvia se mide en milímetros al año, menos de 200 son insuficientes, entre 200 y 500 son escasas, entre 500 y 1.000 son suficientes, entre 1.000 y 2.000 son abundantes y más de 2.000 son excesivas.

La lluvia depende de tres factores: la presión, la temperatura y, especialmente, la radiación solar.En las últimas décadas, se ha producido un fenómeno que causa lluvias con mayor frecuencia cuando la radiación solar es menor,

es decir, por la noche.

Descripción:Descripción:Imagen de París en La Plaza de Europa bajo la lluvia, cuadro del pintor francés Gustave Caillebotte.La lluvia es el agua en forma de

gotas que cae del cielo y moja. Cuando éstas alcanzan un diámetro superior a los 0,5 mm, caen a la tierra por la gravedad a una velocidad superior a los 3 m/s. En estos momentos, se produce la lluvia.

El agua puede volver a la tierra, además, en forma de nieve o de granizo. Dependiendo de la superficie contra la que choque, el sonido que producirá será diferente.


Agua pluvial• Agua pluvial, sistema de recuperación.El sistema consiste en los siguientes componentes:

1. Superficie captadora

Agua pluvial

2. Tubería de bajada de aguas pluviales3. Filtros4. Cisterna captadora5. Alimentación auxiliar6. Sistema de bombeo7 Tubería de distribución7. Tubería de distribución

1. La superficie captadora determina la cosecha posible. Entre mas grande mejor! Generalmente se utiliza la azotea de su casa.

2. La tubería de bajada de aguas pluviales está dimensionada según las reglas técnicas y no difiere del sistema tradicional3. El componente mas importante en el sistema es el filtro. Tienen que‐retener las partículas orgánicas y minerales contenidas debido a la contaminación de la superficie captadora‐ funcionar de manera auto purgante, es decir que no deben de requerir mayor mantenimiento y limpieza‐ no deben de contaminar el agua‐ se construyen de material no degradable (acero inoxidable)4. La cisterna es similar a una cisterna de agua potable con tres diferencias constructivas:‐Debe de recibir agua de la cisterna de agua potable cuando no hay suficiente precipitación (5)‐Debe de tener una salida de seguridad, que permite filtrar exceso de agua a la canalización o al cielo libre‐Debe de tener la salida flotante abajo de la superficie para evitar la succión de sedimentos ni partículas flotantesEl cálculo del tamaño de la cisterna se realiza a base de los datos estadísticos de precipitación pluvial para el lugar y considerando el ahorro

requerido.requerido.5. véase pto. 4.6. Sistema de bombeo: Se puede utilizar un sistema hidroneumático o un sistema tradicional de gravedad (Tinaco). 7. La tubería de distribución no difiere de un sistema convencional, conocido e instalado por cualquier plomero.


Agua pluvialEl filtro:

Agua pluvial

En el diseño del filtro se debe de considerar las condiciones climáticas regionales. La característica para uso en México exige principalmente una gran capacidad para poder filtrar mucha precipitación en poco tiempo. Así se usa generalmente un filtro de malla de acero inoxidable. La apertura libre del filtro puede ser de 150um, pero preferimos un material de 300um para asegurar el caudal necesario en poco volumen constructivo. Generalmente se construye un registro de filtro para cada bajada de agua pluvialbajada de agua pluvial.

El filtro se construye en forma de registro y sirve para

‐ separar los sólidos del agua‐ dirigir los sólidos y exceso de agua al drenaje‐ Auto limpiar los poros de la malla

Ejemplo constructivo:



Datos técnicos y explicativos

S d i t i l b i l i t d l l (Pb) d t l

Saturnismo

Se denomina saturnismo o plumbosis al envenenamiento que produce el plomo (Pb) cuando entra en el cuerpohumano. Es llamado así debido a que, en la antigüedad, los alquimistas llamaban "saturno" a dicho elementoquímico. Se denomina saturnismo hídrico al que se produce a través del agua ingerida, pues el plomo, mineralinoxidable muy maleable, no confiere gusto al agua ni a los alimentos. Precipita con HCl. El nombre que recibeesta enfermedad viene del dios romano Saturno y es llamada así porque a este dios se le representa como undemente y esta enfermedad produce alucinaciones y hace que el enfermo sea muy agresivo. Previo a esto sepresentan los cólicos saturninos ya en la etapa de intoxicación Previa a la intoxicación existe una etapa depresentan los cólicos saturninos, ya en la etapa de intoxicación. Previa a la intoxicación existe una etapa decontaminación.

Cuando el plomo entra en el organismo, las enzimas que metabolizan los aminoácidos azufrados lo transforman ensulfuro de plomo. Para detectar la presencia de plomo en la sangre, el análisis más utilizado es el llamadoespectrofotometría de absorción atómica en cámara de grafito.

El saturnismo genera anemia, debido a que el plomo en la sangre bloquea la síntesis de hemoglobina y altera eltransporte de oxígeno a la sangre y hacia los demás órganos del cuerpo. Se cree que estas reacciones sonprovocadas tras la sustitución de los metales como el calcio, el hierro y el zinc por plomo dentro de las enzimas, alno ser de misma química, provoca que no cumplan debidamente las funciones enzimáticas. Es también una causamenos frecuente de hipertensión arterial secundaria.menos frecuente de hipertensión arterial secundaria.

El plomo es un metal pesado neurotóxico que, cuando está presente en la sangre, circula por todo el organismoocasionando daños neurológicos irreversibles al llegar al cerebro.

Beethoven padeció esta enfermedad, la cual es muy posible que le provocase la sordera y agriase su carácter.p , y p q p y g



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