2 sisstemas de agua potable [modo de compatibilidad]

Ing. MSc. Juan Carlos Rocha En base a Instrumento de Capacitacin MSOP

OBRAS DE LOS SISTEMAS DE AGUA POTABLE

Las obras de captacin son estructuras y/o dispositivosque permiten el aprovechamiento y explotacin racionaldel agua de una fuente determinada en forma continua,segura y sin detrimento de las condiciones hidrolgicas,geolgicas y ecolgicas en los alrededores o aguasabajo de la obra de captacin.


Tipos de obras de captacin Agua Subterrnea

Agua de lluvia

Agua Superficial

Fuentes de Agua REGLAMENTO


Capacidad de la obras de captacin

Obras de captacin

Agua Superficial

Indirectas

Directas

Estructuras de captacin de agua superficial

-Presas de derivacin-Presas de almacenamiento o embalse.


Obras de captacin directas1. Canal de derivacin Ros caudalosos con reducidasvariaciones de nivel a lo largo del

ao hidrolgico

Canal de

Derivacin

Estructura deHo. Co. u Ho.Ao.

Reja

VISTA EN PLANTA SECCION A-A

Estructura de HC HA

Nivel max.

A

A

Nivel min.

Reja

DerivacinCanal de


2. Obra de captacinlateral

Obras de captacin directasRos de caudal limitado que noproduzcan socavacin profunda


3. Obra de captacin defondo

Obras de captacin directasRos de poco caudal y granpendiente

Camara de captacin

al desarenador( pendiente > 2% )Vertederode crecida

de reboseVertedero Reja de toma de fondo

A A

Cmara de captacin

Vertederode crecida

de crecidaVertederode Ho Co.

de reboseVertedero

Reja de toma

RejaTubera

Vertederode rebose

Tubera

pendiente > 2%Al desarenador

PLANTA

SECCION A - A

u Ho Ao.

pendiente > 2%Al desarenador

VISTA ISOMETRICA

de fondo


4. Estaciones de bombeo directo

Obras de captacin directasRos o lagos donde las variacionesde caudal permiten un tirante mnimoy arrastre de materiales

a) Estaciones de bombeo fijab) Estaciones de bombeo flotante

c) Estaciones de bombeo flotante



Ros o lagos donde las variacionesde caudal permiten un tirante mnimoy arrastre de materiales

Nivel mn.Nivel mx.

Altura de succin:mxima

Vlvula de pie con colador

Tubera flexibleBomba

Anclajes

Caseta de bombeo

impulsinTubera de



Obras de captacin directas



Ros o lagos donde las variacionesde caudal permiten un tirante mnimoy arrastre de materiales

Nivel mn.

Nivel mx.

Altura de succin:mxima

Figura A.5 Estacin de bombeo flotante

Tubera flexible

Bomba

impulsinTubera de

bombeoCaseta de



Obras de captacin directas




c) Bomba sumergible.

Obras de captacin directasRos o lagos donde las variacionesde caudal permiten un tirante mnimoy arrastre de materiales

Nivel mx.Nivel mn.

Bomba SumergibleProtectora

Jaula

ImpulsinTubera de


Lechos filtrantes oprefiltracin

Obras de captacin indirectasRos donde la socavacin esexcesiva o se pierda mucha agua atravs del lecho.

Vlvula

Pte. 2%Tubera perforadas

SECCION A-A

0.30

0.40

PLANTA

Empedrado

ReboseTubera de Aduccin

Capa de piedras

piedras finas

MallaCapa de piedras gruesas

Vertedero

limpieza 2"Cmara recolectora

Malla

A A

finas espesor 0,40

Tubera perforada

Capa de piedras Pte. 2%

finas espesor 0,40Capa de piedras

FlujoMalla Vertedero Espesor 0,40 m.

0.20

Ho. Co. u Ho.Ao. Estructura de

Tubera de

Ho. Co. u Ho.Ao. Estructura de

Vlvula deLimpieza

Vertedero

Tubera de

espesor 0,30

Capa de

gruesas


Pozos profundos

Agua Subterrnea

Galera filtrante

Pozos someros

Vertientes o manantiales

Obras de captacin


Tubera deZanja deCoronamiento

Flujo de aguaGrava gruesa

Nivel del terreno

Criba

Drenaje

Rebose

Nivel A. JaladorCmara de

Tubera deVentilacin

Jalador

Tubera deAduccin

Vlvula

Tapa Sanitaria

LimpiezaTubera de

Vlvula deLimpieza

Limpiezay Rebose

Tubera de

Vlvulas

Vertientes o Manantiales

1. De fondo


Barbacanas0.10

Criba

Drenaje

VentilacinTubera de

graduada

Nivel A. Cmara de

Jalador

Tubera deRebose

Jalador

CoronamientoZanja de

de cementomortero impermeabilizanteZampeado de piedra con

Pantalla

Tapa Sanitaria

AduccinTubera de

Vlvula deLimpieza

Tubera deLimpieza

Tubera deLimpiezay Rebose

Vlvula Vlvulas

Grava

2. De ladera




Perforaciones

Tubera

al tres bolillo

Tubera PVCperforado >2

Tubera de DrenajeAduccin

Camara de vlvulas

Limpieza y

HA ladrilloPantalla de HC u

seleccionadaRelleno grava

A

A

Criba

Pantalla

Tubera de

ReboseTubera de

Tubera deRebose

LimpiezaTubera de

PLANTAperforada

Relleno de grava


Tubera de PVCperforada >2"

arcillaCobertura de

Seleccionada Pantalla de HC,HA ladrillo

Tubera de Drenaje

Camara de vlvulas

Tubera de

SECCION A - A

3. De bofedal



Galera Filtrante1. De filtracin tipo tnel

2. Tubera de infiltracin3. Canal de infiltracin


Galera Filtrante1. Tipo galera o bveda.


Barbacanas

Barbacanas

Material Filtrante

Material del lecho




PerforadaTuberia

MaterialFiltrante




Canal

MaterialFiltrante


h Variable

2.00 o ms acufero

RevestimientoFiltro

Tripode de Sujecin

Arena - Grava

BrocalDrenaje

Tubera deSuccin

13

Nivel A.

Peldaos

de Piedra

Agua

1.5%

Losa tapa HA

SanitariaInspeccinTapa de

3.00 mnimo

Muro Seco

ImpermeableSello Sanitario

Canal de Zampeado

Pozos Someros1. Excavados

Excavados Perforados


Pozos Profundos(1) Son pozos que captan el agua subterrnea a

profundidades mayores a 30 m.

(2) Los criterios tcnicos para el diseo de pozosprofundos, se presentan en el ReglamentoTcnico de Diseo de Pozos Profundos paraSistemas de Agua Potable.


Diferencia de niveles

Material y clase de tubera

Velocidad de diseo

Dimetros

Pendientes

Clculo hidrulico y prdidas de carga

Conductos a presin

Elevacin obra de captacinCota de los pasos de los accidentes topogrficosCambio brusco de sentido y pendienteElevacin del tanque de almacenamientoOtros puntos relevantes




Velocidad de diseo

Dimetros

Pendientes


Elevacin obra de captacinCota de los pasos de los accidentes topogrficosCambio brusco de sentido y pendienteElevacin del tanque de almacenamientoOtros puntos relevantes

Diseo de Conductos a presin




Velocidad de diseo

Dimetros

Pendientes


Elegido en funcin de la presin nominalo catlogos de los fabricantes





Velocidad de diseo

Dimetros

Pendientes


La velocidad mxima para minimizar losefectos del golpe de ariete es de 1.5 m/s

Material Velocidad mxima

(m/s)Tubera revestida de hormignsimpleTubera de hormigncentrifugadoTubera de asbesto cementoTubera de PVCTubera de hierro fundidoTubera acero galvanizadoTubera de acero

3,00

3,50

5,005,005,005,005,00





Velocidad de diseo

Dimetros

Pendientes


Para tuberas a presin el dimetromnimo debe ser 50 mm.





Velocidad de diseo

Dimetros

Pendientes


i = 0.04 % cuando el aire circula ensentido del escurrimiento del agua

i = 0.10 a 0.15 % cuando el aire circula en sentido contrario al escurrimientodel agua



Ver Frmulas

a) Frmula de Flamant b) Frmula de Darcy-Weisbachc) Frmula de Hazen Williams



Velocidad de diseo

Dimetros

Pendientes




Prdida de carga en accesorios (vlvulas,codos, tees, reducciones, etc..)Es funcin del tipo de accesorio y del dia-metro

Prdidas localizadas

Presiones

Tubera de Aducciones y Accesorios

Profundidad de instalacin

Crcamos y dispositivos de entrada y salida



La presin mxima no debe ser mayor al 80% de la presin nominalde trabajo, especificada por el fabricante y ser compatible con los accesorios y vlvulas a utilizarseLa presin mnima recomendableen cualquier punto de la tubera de adiccin debe ser 2 m.c.a. , exceptoen los puntos inicial y final ligados atanques o crcamos en contacto conla atmsfera

Prdidas localizadas

Presiones






Tipo de tubera, junta , materiales y Tipo de tubera, junta , materiales y apoyos deben ser adecuados a alforma de instalacin , garantizandoestanqueidad y estabilidad.Las uniones,codos, tees, reducciones,vlvulas, anclajes,etc. deben ser compatibles entre s

Prdidas localizadas

Presiones






L a profundidad mnima 0.60 m.En caminos , lneas de ferrocarril oaeropuertos 1.00m.

Prdidas localizadas

Presiones






Deben considerarse si una tubera apresin se origina en un canal o conducto a superficie libre

Prdidas localizadas

Presiones






0.54J*2.63D*C*0.28Q =

Q Caudal en m3/sC Coeficiente de Hazen Williams (adimensional)D Dimetro interno de la tubera en mJ Prdida de carga unitaria o gradiente hidrulico

en m/mJ = hf / L

hf Prdida de carga en mL Longitud de la tubera en m

c) Frmula deHazen Williams


3/2D

7/2v*b*4tS =

Donde:St Prdida de carga unitaria en m/mb Coeficiente de Flamant v Velocidad del agua en m/sD Dimetro interno de la tubera en m

a) Frmula de Flamant

g*2*HD

2v*L*ffh =

hf Prdida de carga distribuida o continua en mL Longitud de la tubera (m)v Velocidad media en la seccin (m/s)DH Dimetro hidrulico (m)g Aceleracin de la Gravedad (m/s2)

b) Frmula deDarcy-Weisbach

RETORNAR


TIPO DE BOMBA

CARACTERISTICAS ELECTROMENCANICAS DE LAS BOMBAS

Seleccin de la bomba

Materiales de construccin ( Hierro, bronce, acero)Caractersticas elctricas de la bomba.Maquinas de potencia Posicin e instalacin de las bombas

Tabla 3


Seleccin de la bomba


Nmero de bombasPara poblaciones menores a 2 000 habitantes, puedeutilizarse una sola unidad con una capacidad de bombeosuficiente para cubrir el 100% de la capacidad requerida msuna de reserva de la misma capacidad que funcionealternadamente.Para poblaciones de 2 000 a 5 000 habitantes debe utilizarse,previo anlisis tcnico-econmico, una de las siguientesalternativas:

- Una sola unidad con capacidad de bombeomayor al 100% ms una de reserva de la mismacapacidad que funcione alternadamente o,

- Dos unidades con capacidad de bombeomayor o igual al 50% cada una ms una de reservade la misma capacidad que funcione alternadamente.


Cmara de bombeoCAMARA CON ALMACENAMIENTOa) Diagrama de masas

Donde: Va Volumen de almacenamiento para bombeo en m3Vf Volumen diario acumulado de la fuente, determinado a partir del

caudal de estiaje en m3(a) y (d) Son las ordenadas opuestas mximas para el perodo de un

da de bombeo en %

b) Volumen para almacenar el caudal maximo diario

Donde: Va Volumen de almacenamiento para bombeo en m3Qmd Caudal mximo diario en m3T Tiempo mas largo de descanso de las bombas en s.

[ ](d)(a)*fV*0,01aV +=

T*mdQaV =


Tuberas y accesorios de succin e impulsin

Dimensionamiento

Disposicin

Otras consideraciones

VerVer


Elementos adyacentes a la bombaTuberas internasRegistros y vlvulas


Dimensionamiento

Disposicin



Tuberas y accesorios de succinTubera de impulsin


Dimensionamiento

Disposicin



DimensionamientoVelocidades Mximas

Velocidades Mnimas


DimensionamientoPrdida de carga en tuberassimilar a tuberas a presinReglamento Tcnico de Diseo de Aducciones

Prdida de carga localizada

Donde:Ks coeficiente de prdida de carga singular adimensionalv velocidad media en la seccin en m/shs prdida de carga singular en metros de columna de aguag aceleracin de la gravedad en m/s2

- Mtodo de la longitud equivalente

g*2

2v*sKs =-h


Sistema de medicin de caudal

En poblaciones menores a 2000 hab el proyectista debe justificartcnica y econmicamente la inclusin de un sistema de medicinde caudal.

Sistema de operacin y control

En sistemas de bombeo para poblaciones mayores a 2000 hab debepreverse la instalacin de manmetros en la tubera de impulsin y demanmetro-vacuometro en la tubera de succin

Sistemas de Medicin Operacin y Control


IluminacinVentilacin y acsticaInstalaciones hidrulicas sanitariasSistema de aguas de servicioSistema contra incendiosAcceso y escaleras

Proyectos Complementarios


...Tabla 3 ...Retornar


Tipos de Tanques

De acuerdo a su ubicacin sobre

el terreno

De acuerdo al tipo de alimentacin

Tanques superficialesTanques elevados

TANQUES DE ALMACENAMIENTO


Tipos de Tanques

Tanques superficialesTanques elevadosDe acuerdo a su

ubicacin sobre el terreno




Tipos de Tanques

Tanques de cabeceraver

Tanques decompensacin

ver

FIGURA 1

FIGURA 2


De acuerdo a su ubicacin sobre

el terreno



FIGURA 1


FIGURA 2


Aspectos Complementarios Acceso de Inspeccin

VentilacinLimitadores de Nivel

Medidor de CaudalProteccin contra la

luz natural

Escaleras de Acceso

Proteccin del tanque

Revestimiento Interior

Cubierta

Altura de Revancha


Generalidades Deben construirse donde las condiciones del suelo sean favorables, alejados de zonas de deslizamiento, fallas geolgicas, drenajes de agua y focos de contaminacin. Pueden ser de: ferrocemento, HA, HC, mampostera de piedra o ladrillo, metlicos, fibra de vidrio, otros. Debe contar con clculo estructural y garantizar estanqueidad


Accesorios Tubera de entrada

Debe contar con una vlvula.La tubera de entrada debe estar a 5 cm de la tubera de

rebose.

Tubera de paso directo (by pass)En tanques unitarios

- Se debe colocar un paso directo (by pass) con la debida consideracin a la sobre presin que pueda presentarse.

- Se debe considerar el uso de by pass cuando el volumen del tanque sea mayor a 50 m3


Tubera de Salida En una tubera de salida situada en un plano horizontal, la alturade agua debe ser igual a 3 veces la mayor dimensin de la tubera. En una tubera de salida situada en un plano inclinado, formandoun ngulo mximo 45 con un plano horizontal, la altura de aguamedida al centro de la tubera debe ser igual a 3 veces la mayordimensin de la tubera.En una tubera de salida situada en un plano inclinado, que formacon un plano horizontal un ngulo mayor que 45, la altura de aguamedida a la parte ms alta de tubera debe ser igual a 2 veces ladimensin de la tubera definida por la parte alta.El borde del pozo debe situarse por lo menos 10 cm por debajodel fondo del tanque.


Tubera de Salida La velocidad mxima del agua en la seccin de salida debe ser

menor a 0,60 m/s. La tubera de salida debe estar ubicada a una altura mnima de

1/3 a 1/2 del dimetro (D) de la misma, entre la parte inferior dela tubera o criba (colador) y el fondo del pozo, con un mnimo de0,10 m.

La distancia horizontal entre el colador de salida y la pared msprxima del tanque debe ser como mnimo igual a D/2, con unmnimo de 0,10 m.


Debe estar dotada de vlvula. Debe existir un dispositivo que permita la entrada de aire en la tubera. La tubera de salida debe ubicarse de acuerdo al numeral 3.2.4 del reglamento

Tubera de Salida


Tubera de Rebose .

Donde: Q Caudal mximo diario o caudal de bombeo en m3/sCd Coeficiente de contraccin

Cd = 0.60A rea del orificio de desage en m2g Aceleracin de la gravedad en m/s2h Carga hidrulica sobre la tubera de desage en m

La tubera de rebose debe conectar con descarga libre a la tubera de limpieza. El dimetro de la tubera de rebose no debe ser inferior al dimetro de la tubera de ingreso. Las paredes del tanque deben tener una altura total por lo menos 0.30 m mayor que la altura alcanzada por el agua en el rebose.

h*g*2*A*dCQ =


Tubera de Limpieza Debe estar situada por debajo del fondo del tanque. El fondo del tanque debe contar con una pendiente no menor a 1% hacia la tubera de limpieza. La tubera de limpieza debe tener un dimetro tal que facilite el vaciado del tanque en un periodo no mayor a 4 horas. El dimetro del orificio se calcula con:

Donde:T Tiempo de vaciado en segundosS rea superficial del tanque en mh Carga hidrulica sobre la tubera en m2Cd Coeficiente de contraccinCd = 0,60 a 0,65A0 rea del orificio de desage en m2g Aceleracin de la gravedad en m/s2

2g*T*dCh*S*2

0A =


Coladores La salida y la descarga de fondo deben estar protegidos con colador o rejilla de abertura mxima de 5 cm y un rea abierta total 50% mayor que la abertura protegida.


Revestimiento Interior

El fondo y paredes del tanque deben ser impermeablesindependientes del revestimiento o pintura.


Debe ser impermeable. La pendiente debe tener como mnimo 2%.

Cubierta


En tanques elevados se debe disponer de un dispositivolimitador de nivel mximo de agua, para impedir la prdidade agua a traves del rebosadero.

Limitadores de Nivel


En tanques de pequea capacidad pueden ser tubosverticales que terminen en curvas de 180, dispuestas en laparte superior con una covertura que impida la entrada depolvo o agua. En tanques de gran capacidad la ventilacin debehacerse a traves de cmaras de ventilacin. Las tuberas y las cmaras deben ser protegidas conmalla milimtrica.

Ventilacin


Cada tanque debe contar con una abertura parainspeccin de 0.60 m * 0.60 m como mnimo. Deben situarse junto a una de las paredes. Los bordes de la abertura de acceso deben situarse porlo menos 5 cm por encima de la superficie de la cubierta.

Acceso de Inspeccin


El medidor de caudal debe estar ubicado en la tubera desalida del tanque. Solo se debe considerar el medidor para poblacionessuperiores a los 10000 hab. Para poblaciones menores elproyectista debe justificar su uso.

Medidor de Caudal


No se permitir la entrada de luz natural al interior deltanque en forma permanente.

Proteccin contra la Luz


Los tanques elevados deben estar provistos de escalerasy jaulas de proteccin. Las escaleras exteriores deben ubicarse en la partesuperior del tanque. El inicio de la escalera debe ser tal que impida el accesode personas no autorizadas. Las escaleras interiores deben ser provistas en tanquescuya altura sea >1.2 m, espaciados cada 30 cm yconstruidos de material resistente a la corrosin.

Escaleras de Acceso


Los tanques de almacenamiento deberan estarprotegidos mediante un cerco o muro con una altura yresistencia necesarias, provista de su correspondientepuerta con cerradura.

Proteccin del Tanque


La altura de revancha no debe ser menor a 0.20 m

Altura de Revancha


Tuberas de distribucin

Clculo Hidrulico, Prdidas de Carga

Accesorios

Especificaciones y Control de Calidad

Pendientes

Materiales

Generalidades

Hoja 1

ContinaContinaContinaContina


Dimetro de la tubera(mm)

Deflexiones(grados minutos)

1001502002503004004505006007509001000

3 03 03 03 03 0

2 402 252 101 451 251 101 5

GeneralidadesDeflexin de las tuberas

Tabla 2. Deflexin mxima en tuberas


MaterialesLa seleccin es funcin de:

-Caractersticas topogrficas-Agresividad del suelo-Velocidad de escurrimiento-Presiones mximas y mnimas

Pueden ser:FF, FFD, FG, PVC O PELas ventajas y desventajas se especifican en elreglamento de tubera, vlvulas y accesorios.


AccesoriosLos accesorios (uniones, codos, tees, reducciones,vlvulas, anclajes y otros) importantes en la instalacin detuberas deben ser compatibles entre si,respecto adimetros, espesores, sistemas de unin y presiones detrabajo.


Especificaciones y control de calidad

Las tuberas y accesorios deben cumplir los requisitos dela Norma Boliviana correspondiente.Los proveedores deben presentar una certificacin decontrol de calidad de IBNORCA.


PendientesPendientes mnimas

i = 0.04% cuando el aire circula en el sentido deescurrimiento.

i = 0.10 a 0.15 % cuando el aire circula en el sentidocontrario al escurrimiento del aguaEn este caso la pendiente debe ser menor que lapendiente de la lnea piezomtrica.


Profundidad de instalacinLa profundidad mnima debe ser de 0.60 m.Para otros casos utilizar la tabla 3

Tabla 3. Profundidad y ancho de zanjaAncho de zanja (m) RecomendacinProfundidad (m)

(1) = 12,7 a 76 mm (2)

= 100 a 200 mm(2)

Calles 0,60 0,40 0,50 En lugares donde latemperatura del ambientees menor a 5C debeincrementarse laprofundidad segn la cotadel nivel fretico

reas de cultivo ycalles con trficoliviano

0,80 0,60 0,70

Calles con trficopesado

1,00 0,60 0,70


Dispositivos y obras complementarias

Hoja 1

Tipos y Ubicacin de Vlvulas

Materiales de las Vlvulas

Hidrantes

Cmara de vlvulas

Medidores

Estaciones Reductoras de PresinContinaContinaContinaContina


Dispositivos y obras complementarias

Hoja 2

Anclajes

Estructuras Especiales


Tipos y ubicacin de vlvulas Vlvulas de control o bloqueSe usan para aislar tramos de tuberas. Pueden utilizarsevlvulas compuerta, mariposa,o esfera. Vlvulas de purga de aire o ventosa.Se utilizan en los puntos altos de la red. Vlvulas de limpieza o desage.Se utilizan en los puntos bajos de la red. El dimetro debeser 1/3 del dimetro de la tubera principal, mnimo 75 mmpara tuberas de 100mm.

Hoja1


Tipos y ubicacin de vlvulas Vlvulas de retencinDeben colocarse en las tuberas de distribucin porbombeo Vlvulas reductoras de presindeben utilizarse para reducir automticamente la presin

Hoja 2


Materiales de las vlvulas Deben cumplir las especificaciones, tcnicasestablecidas en la norma correspondiente.


Hidrantes Se deben instalar en tuberas de dimetro de 75 mm y auna distancia de 500m


Cmara de vlvulas Todas las vlvulas deben contar con una cmara.


Medidores

Se deben considerar Micromedidores

Se deben considerar Macromedidores

Cuando la poblacin tiene capacidad

Sistemas de bombeoCuando existen limitaciones defuentesExisten muchos slidos suspendidosCuando la poblacin tiene capacidad de operacin y mantenimiento

En poblaciones mayores a 2000 hab.A la salida de plantas de tratamientoEn los tanques de almacenamiento


Estaciones reductoras de presin

Vlvulas reductoras de presin Cmaras rompe presin


Anclajes Cambio de direccin Reduccin de dimetros.


Estructuras especiales Obras de arte como sifones, cruce de carreteras y vasfrreas.

2 sisstemas de agua potable [modo de compatibilidad]

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