1

I. ÍNDICE DE CONTENIDO

I. ÍNDICE DE CONTENIDO ............................................................................... 1

II. INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 3

III. ANTECEDENTES ....................................................................................... 4

IV. JUSTIFICACIÓN ......................................................................................... 7

V. OBJETIVOS. .................................................................................................. 8

5.1. Objetivo General ...................................................................................... 8

5.2. Objetivos Específicos ............................................................................... 8

VI. MARCO TEÓRICO ..................................................................................... 9

6.1. Mini acueducto Por Gravedad (MAG) ......................................................... 9

6.2. Análisis Normativo Aplicable para el Diseño ............................................... 9

6.3. Normas y Regulaciones .............................................................................. 9

6.4. Criterios de Diseño para Mini Acueducto por Gravedad y Planta de

Tratamiento de Agua Potable en la Comunidad de Los Llanos .......................... 10

6.4.1. Calculo de Población ............................................................................. 11

6.4.2. Dotación de Agua para la Comunidad ................................................... 11

6.4.3. Población a Servir .................................................................................. 12

6.4.4. Nivel de Servicio .................................................................................... 12

6.5. Parámetros de Diseño............................................................................... 13

6.5.1. Variaciones de Consumo ....................................................................... 13

6.5.2. Presiones Máximas y Mínimas .............................................................. 14

6.5.3. Velocidades permisibles en tuberías ..................................................... 14

6.5.4. Pérdidas de Agua en el Sistema ............................................................ 14

6.6. Fuentes de Abastecimiento Superficial ..................................................... 15

2

6.6.1. Aforos ................................................................................................. 15

6.6.2. Métodos de aforo más utilizados en abastecimiento de agua ............ 15

6.6.2.1. Aforo Volumétrico ............................................................................ 16

6.6.2.2. Aforos utilizando flotadores ............................................................. 16

6.7. Tratamiento y Desinfección ....................................................................... 16

6.7.1. Pretratamiento ....................................................................................... 17

6.7.2. Tratamiento ............................................................................................ 17

6.7.2.1. Filtración Gruesa Dinámica (FGDi) ................................................. 18

6.7.2.2. Filtro Grueso Ascendente en Capas (FGAC) .................................. 18

6.7.2.3. Filtro Lento de Arena ....................................................................... 19

6.7.3. Post Tratamiento .................................................................................... 20

6.8. Red de Conducción ................................................................................... 21

6.9. Almacenamiento ....................................................................................... 22

6.10. Red de Distribución ................................................................................ 23

VII. ORGANIZACIÓN METÓDICA Y METODOLOGÍA .................................... 24

VIII. Cronograma de Ejecución ......................................................................... 28

IX. Bibliografía ................................................................................................ 30

3

II. INTRODUCCIÓN

El agua para consumo humano es un derecho que se estipula dentro de la

constitución política de Nicaragua, dado a este derecho durante el transcurso de

los años se han obtenido grandes avances en el diseño y construcción de

sistemas de suministro de agua potable para la zona urbana y la zona rural de

país; pero esta tiende a variar dependiendo de la zona o la calidad del agua.

En la comunidad de Los Llanos del Municipio de Pueblo Nuevo, no existe el

suministro suficiente de agua para consumo humano. Una gran parte de la

población de esta comunidad enferma a causa de patógenos existentes en el

agua que beben, tales como cólera y tifoidea. El mayor impacto se genera

en grupos más vulnerables como los niños, personas mayores o parte de la

población con un sistema inmunológico débil.

En la comunidad de Los Llanos no se cuenta con un sistema que conduzca agua

a cada una de las viviendas de los habitantes de la comunidad, siendo así que el

agua que estas personas consumen debe ser conducida de una pequeña

quebrada ubicada a 10 km en la Comunidad El Edén, por medio de un tubo de 1

½” PVC SDR 26 hasta una pila de concreto con capacidad de 17 m3, con la cual

solo se obtiene agua para consumo y preparación de alimentos; cabe mencionar

que el curso de agua que satisface a la comunidad se encuentra en gran parte

contaminada siendo un agua de color turbia.

Esta situación que ha venido afectando en los últimos años a esta comunidad, ha

sido planteado y financiado para encontrar una solución por la Asociación de

Desarrollo Social de Nicaragua (ASDENIC), consiste en el diseño de un mini

acueducto por gravedad (MAG) de donde se extraerá el agua de la misma

quebrada de la cual consume agua la población, además se le implementara una

planta de tratamiento del agua (PTAP) garantizando de esta manera agua de

calidad y en cantidad para satisfacer la demanda de la población y lograr mejorar

la calidad de vida que poseen los habitantes de esta comunidad haciendo uso de

la normativa para comunidades rurales “Diseño y Abastecimiento de Agua en el

Medio Rural (NTON 09001 – 99)”.

4

III. ANTECEDENTES

El recurso hídrico en Nicaragua es abundante, pues se estima que hay una

disponibilidad de 34.672 m3 de agua per cápita, siendo el tercer país con mayor

abundancia en la región, después de Belice y Panamá. La hidrografía de

Nicaragua incluye grandes lagos naturales como el Cocibolca de 8.264 km2, que

representan su principal reserva de agua dulce, ya que la Ley de Aguas

Nacionales establece que “este lago deberá considerarse como reserva natural

de agua potable, siendo del más elevado interés y prioridad nacional para la

seguridad nacional” (artículo 97 de la constitución política de Nicaragua).

Los recursos hídricos nacionales en su distribución espacial y temporal están

estrictamente gobernados por el régimen de lluvias. El 96% de la escorrentía

nacional se ubica en el Caribe y el restante 4% en la vertiente del Pacifico, sin

embargo la distribución de la población nicaragüense es la inversa, pues esta se

concentra en el Pacifico. Solo en Managua, la capital, se ubica el 24% de la

población del país. Es importante mencionar también que los sistemas de

acuíferos de la región del Pacifico son los más importantes del país, por

presentar el mayor potencial disponible.

En la actualidad, ante el aumento dramático de la población en nuestro país y en

general en el mundo entero, los diferentes servicios y recursos de que se

dispone tienen que ser mejor administrados. La optimización de los recursos ha

alcanzado todos los niveles de la vida humana.

En el caso del agua, dicha optimización adquiere gran importancia, ya que la

disponibilidad del vital líquido disminuye cada vez más y por lo tanto su obtención

se dificulta y encarece de manera importante.

La comunidad de los Llanos 2, ubicada en el Municipio de Pueblo Nuevo,

Departamento de Estelí, fue fundada para los años de 1980 después de que en

el país se realizara la reforma agraria por el gobierno ejercido por la Revolución

Popular Sandinista, lo que trajo consigo un aumento de las familias campesinas

que empezaron a habitar fincas agrícolas en lugares donde no había presencia

de personas con anterioridad.

5

De esta manera en la Comunidad de Los Llanos 2, inicio un nuevo problema que

ocurre en muchas comunidades que fueron originadas por la reforma agraria, y

es la del suministro de agua para consumo humano hacia sus habitantes;

actualmente en la comunidad se cuenta con servicio de educación primaria, y no

se cuenta con centro de salud.

Los pobladores de la comunidad de los Llanos ubicada a 16 km del Municipio de

Pueblo Nuevo, del Departamento de Estelí, con latitud N13º18´03.57´´ y longitud

W86º34´00.59´´ y elevación 1083 msnm, no cuenta con el suministro de agua

tanto en la cantidad como en la calidad requerida para que sea consumida por el

ser humano, dado a que en esta comunidad no se cuenta con un mini acueducto

que compense esta demanda, así como también de una fuente de gran calidad.

Actualmente las personas que habitan esta comunidad de aproximadamente 250

(INIDE 2005) y que según un censo diagnosticado el año pasado (2013), se

establece una población de 347 personas (ASDENIC 2013)

Estas personas consumen agua de una fuente superficial (quebrada) ubicada a

10 km de la comunidad, dicha fuente se encuentra contaminada dado a que se

puede observar el color turbio a oscuro en las aguas que afloran de esta fuente,

esta agua es conducida a la comunidad por un tubo de 1 ½” PVC SDR26, en

donde se abastece toda la población por medio de un puesto público

comunitario, el cual consta de una pila de concreto con la capacidad de 17 m3

que se encuentra con fugas de agua dado a su antigua construcción.

Cabe mencionar que de continuar con esta problemática es muy probable que

las personas que habitan esta comunidad contraigan enfermedades

gastrointestinales tales como el cólera o la tifoidea pudiéndose provocar víctimas

mortales dentro de la población infantil y de la población anciana, además

reduciendo sustancialmente el nivel de vida de los habitantes de esta comunidad.

Es por lo cual se ha decidido darle una solución a este problema y es mediante la

implementación de una planta de potabilización de agua eficiente, económica y

de tecnología sencilla apta para el nivel educativo de los pobladores de esta

6

comunidad, construida con materiales locales de nuestro país, así como el

diseño de un Mini Acueducto por Gravedad (MAG) que cumpla las condiciones

de eficiencia y a la vez económico con el objetivo de satisfacer la demanda de la

población garantizando agua para consumo humano en cantidad y calidad.

Se pretende instalar un sistema de abastecimiento haciendo uso de la presión

geodésica de la tierra dado a que la fuente (manantial) de donde se obtendrá el

agua para ser distribuida hacia la comunidad se encuentra a una gran altura con

relación al punto donde se piensa ser almacenada, esto traería beneficios con

respecto a la disminución de los costos de la conducción y distribución hacia

cada una de las viviendas.

El sistema de potabilización que se pretende diseñar para la purificación del agua

que consumirá esta comunidad, es el sistema de tratamiento de filtración en

múltiples etapas planteado por el Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y

Ciencias del Ambiente CEPIS/OPS, dado a que este sistema de tratamiento y

potabilización de agua, es de fácil operación y construcción en las zonas rurales

de nuestro país y no se requiere de personal altamente calificado para el

mantenimiento de este.

7

IV. JUSTIFICACIÓN

El agua es uno de los recursos naturales más importantes e indispensables para

todas las formas de vida, entre estas nosotros los seres humanos. Las culturas

ancestrales de todo el mundo han reconocido y reconocen la relación que los

seres humanos tenemos con la Madre Tierra y la responsabilidad y necesidad de

proteger el agua. Para ellos, el agua es sagrada y conecta toda la vida. El agua

es un obsequio que debemos cuidar.

Por esta razon dentro de la normativa juridica de Nicaragua, se plantea que el

agua es un derecho que tenemos todos y todas los nicaraguenses, tanto en

cantidad como en calidad, por esta razon es un deber de todos y todas cuidar el

agua, debemos estar conscientes de que es uno de los recursos mas preciados

de la naturaleza, ya que de ella depende ¡La Vida!.

Dentro de los benefiarios directos se cuentan con 86 familias que seran dotadas

con el sumistro de agua de calidad y en la cantidad suficiente establecido por la

Norma Tecnica Obligatoria Nicaraguense (NTON 09001 – 99), mejorando asi el

nivel de vida de estas familias.

Realizada la propuesta del diseño, la Asociacion de Desarrollo Social de

Nicaragua (ASDENIC), realizara la respectiva solicitud de fondos para la

ejecucion del proyecto, logrando asi obtener grandes impactos socioeconomicos

en esta comunidad.

Cabe mencionar, que el principal objetivo de este estudio monografico, es el

diseño de un mini acueducto por gravedad y de una planta de potabilizacion de

agua potable, que cumpla con las condiciones necesarias para la comunidad

demandante, para poder mejorar su nivel de vida brindandoles agua segura en

calidad y en cantidad.

8

V. OBJETIVOS.

5.1. Objetivo General

Diseñar un sistema de abastecimiento de agua potable y una planta de

tratamiento de agua para abastecer la demanda de la población de la Comunidad

de Los Llanos 2 haciendo uso de tecnologías nacionales.

5.2. Objetivos Específicos

Caracterizar la situación socioeconómica e hidrosanitaria actual de la

Comunidad para establecer criterios en la toma de decisiones de la

tecnología a utilizar en esta comunidad.

Seleccionar la tecnología óptima para la captación de agua en la fuente

para el abastecimiento hacia la Comunidad.

Diseñar un Mini Acueducto por Gravedad adecuada a las condiciones del

terreno

Diseñar una planta de potabilización ajustada a las necesidades de

modificación de la calidad con tecnologías adecuadas al entorno

sociocultural.

Realizar la evaluación de impacto socio ambiental.

Formular los costos y el presupuesto de la construcción del Mini

Acueducto por Gravedad y Planta de Tratamiento de Agua Potable

diseñado para esta comunidad.

9

VI. MARCO TEÓRICO

6.1. Mini acueducto Por Gravedad (MAG)

Es un sistema en el que el agua es captada de una fuente superficial localizada a

mayor altura que las viviendas y transportada en tuberías hasta un tanque de

almacenamiento ubicado también a mayor altura que las viviendas y después por

su propio peso (por gravedad), el agua baja por tuberías a los puestos

domiciliares o públicos de donde se abastece la población ((FISE), 2012).

6.2. Análisis Normativo Aplicable para el Diseño

Dentro de las regulaciones existentes en nuestro país para el diseño y

construcción de sistemas de abastecimiento de agua potable en la comunidad

rural, existen ciertas normas y criterios establecidos por el Instituto Nicaragüense

de Acueductos y Alcantarillados (INAA), basándose en la realidad hidrosanitaria

de las comunidades, así como en la demografía y geología de la región.

6.3. Normas y Regulaciones

La gestión de aguas nacionales para diversos aspectos socioeconómicos están

regidas por diversas normativas inscritas en la constitución política del país, las

cuales se mencionan a continuación:

Art. 102: de la constitución política del país se determina que se

determina que los recursos naturales son patrimonio nacional donde la

preservación del ambiente y la conservación desarrollo y explotación

nacional de los recursos naturales corresponden al estado.

Art. 105:se determina que es obligación del estado promover, facilitar y

regular la prestación de los servicios públicos básicos de energía,

comunicación, agua, transporte, infraestructura vial, puertos y aeropuertos

a la población, y es derecho inalienable de la misma el acceso a ellos.

10

Ley Nº 620: “Ley General de Aguas Nacionales”, en su primer artículo

plantea que el objeto de esta es establecer el marco jurídico institucional

para la administración, conservación, desarrollo, uso, aprovechamiento

sostenible, equitativo y de preservación en calidad y cantidad de todos los

recursos hídricos existentes en el país.

Ley Nº 297: Ley general de Servicios de Agua Potable y Alcantarillado

Sanitario: En su primer artículo establece como objeto regular las

actividades de producción de agua potable, su distribución, la recolección

de aguas servidas y la disposición final de estas.

Ley Nº 722: Ley Especial de los Comités de agua potable y saneamiento

(CAPS) que establece que la conformación es estos comités son los que

rigen el funcionamiento del mini acueducto en el medio rural.

NTON 09 001 – 99: Normas Técnicas para el diseño de Abastecimiento y

Potabilización del Agua en el sector rural.

Decreto Nº 001-2003: El presente Reglamento tiene por objeto regular la

aplicación de la Ley No. 423, Ley General de Salud, publicada en La

Gaceta, Diario Oficial, No. 91 del 17 de mayo del 2002.

6.4. Criterios de Diseño para Mini Acueducto por Gravedad y Planta de Tratamiento de Agua Potable en la Comunidad de Los Llanos

La población a servir es el parámetro básico, para dimensionar los elementos

que constituyen el sistema. La metodología generalmente aplicada, requiere la

investigación de las tasas de crecimiento histórico, las que sirven de base para

efectuar la proyección de población. La información de datos poblacionales se

puede obtener de fuentes tales como: Censos Nacionales realizados en 1950,

1963, 1995, 2005, INEC, MINSA, INIDE ((INAA), 1989).

11

6.4.1. Calculo de Población

𝑃𝑛 = 𝑃0 ∗ (1 + 𝑟)𝑛

Dónde:

Pn = Población del año “n”

P0 = Población al inicio del periodo de diseño

r = Tasa de crecimiento en el periodo de diseño expresado en notación decimal.

n = Número de años que comprende el periodo de diseño.

Si no se dispone de datos de población al inicio del periodo de diseño, deberá

efectuarse un censo poblacional por medio de los representantes comunitarios o

promotores sociales, previamente entrenados. Conviene conocer la tasa de

crecimiento histórico nacional, para compararla con la obtenida en cada caso

particular. Los valores anuales varían de 2.5% a 4%.

6.4.2. Dotación de Agua para la Comunidad

La dotación de agua, expresada como la cantidad de agua por persona por día

está en dependencia de:

1. Nivel de servicio adoptado

2. Factores geográficos

3. Factores culturales

4. Uso del agua

a) Para sistemas de abastecimiento de agua potable, por medio de puestos

públicos, se asignara un caudal de 30 a 40 lppd ((INAA), 1989).

b) Para sistemas de abastecimiento de agua potable por medio de

conexiones domiciliares de patio, se asignara un caudal de 50 a 60 lppd.

12

6.4.3. Población a Servir

a) En los mini acueductos por gravedad y captaciones de manantial la

población a servir estará en dependencia de las características de la

población objeto del estudio, el tipo y configuración de la comunidad y las

características tecnológicas de las instalaciones a establecerse.

6.4.4. Nivel de Servicio

Puestos Públicos: Son tomas de agua que se implantan particularmente en el

sector rural para abastecer dos a un máximo de 20 casas.

Consideraciones

a) Deberá instalarse en terreno comunal y si es privado garantizar que pase

a ser comunal.

b) El puesto público no deberá ser usado para el lavado de ropa, baño de

personas o animales, lavado de maíz, etc.

c) Se cercara el puesto de tal forma que se garantice su protección evitando

el acceso de animales.

d) En cada puesto público se colocara como máximo 2 grifos.

Ubicación

a) El número de puestos a instalarse dependerá de la cantidad de casas, el

número de personas y la ubicación de las casas, para su ubicación deberá

abastecer como mínimo dos casas.

b) Se ubicaran puestos en las escuelas, centro de salud, centros infantiles.

c) El puesto se ubicara centralizado a las casas a servir.

d) La distancia máxima entre puesto y casa más alejada será de 100 metros.

13

6.5. Parámetros de Diseño

Periodos de Diseño ((INAA), 1989)

En los diseños de proyectos de abastecimiento de agua se recomienda fijar la

vida útil de cada uno de los componentes del sistema, con el propósito de:

Determinar que periodos de estos componentes del sistema, deberán

satisfacer las demandas futuras de la comunidad.

Que elementos del sistema deben diseñarse por etapas.

Cuáles serán las previsiones que deben de considerarse para incorporar

los nuevos elementos al sistema.

Periodos de diseño Económicos

Tipos de componentes Periodo de diseño

Pozos excavados 10 años

Pozos perforados 15 años

Captaciones superficiales y manantiales 20 años

Desarenador 20 años

Filtro lento 20 años

Líneas de conducción 15 años

Tanque de Almacenamiento 20 años

Red de distribución 15 años

6.5.1. Variaciones de Consumo

Las variaciones de consumo estarán expresadas como factores de la demanda

promedio diario, y sirven de base para el dimensionamiento de la capacidad de

obras de captación, línea de conducción y red de distribución, etc.

Estos valores son los siguientes:

Consumo máximo día (CMD) = 1.5 CPD (Consumo Promedio diario)

Consumo máximo hora (CMH) = 2.5 CPD (Consumo promedio diario)

14

6.5.2. Presiones Máximas y Mínimas

Para brindar presiones adecuadas en el funcionamiento del sistema de

abastecimiento se recomienda que estas cumplan dentro de un rango permisible,

en los valores siguientes:

Presión Mínima: 5.0 metros.

Presión Máxima: 50.0 metros.

Coeficiente de Rugosidad (C) de Hazen – Williams

Material del Conducto Coeficiente de Rugosidad (C)

Tubo de hierro Galvanizado (HºGº) 100

Tubo de Concreto 130

Tubo de asbesto cemento 140

Tubo de Hierro fundido (HºFº) 130

Tubo Plástico (PVC) 150

6.5.3. Velocidades permisibles en tuberías

Se recomienda fijar valores de las velocidades del flujo en los conductos en un

rango para evitar erosión interna o sedimentación en las tuberías.

Los valores permisibles son los siguientes:

Velocidad mínima = 0.40 m/s

Velocidad máxima = 2.0 m/s

Cobertura de Tuberías

Para sitios que correspondan a cruces de carreteras y caminos con mayor

afluencia de tráfico se recomienda mantener una cobertura mínima de 1.20

metros sobre la corona de las tuberías, y en caminos de poco tráfico vehicular,

una cobertura de 1.0 metro sobre la corona del tubo.

6.5.4. Pérdidas de Agua en el Sistema

Cuando se proyectan sistemas de abastecimiento de agua potable, es necesario

considerar las pérdidas que se presentan en cada uno de sus componentes, la

cantidad total de agua perdida se fija como un porcentaje del consumo promedio

diario cuyo valor no deberá ser mayor del 20%.

15

6.6. Fuentes de Abastecimiento Superficial

Las fuentes de agua constituyen el principal recurso en el suministro de agua en

forma individual o colectiva para satisfacer sus necesidades de alimentación,

higiene y aseo de las personas que integran una localidad (Marinof, 2001).

Su ubicación, tipo, caudal y calidad del agua serán determinantes para la

selección y diseño del tipo de sistema de abastecimiento de agua a construirse.

Cabe señalar que es importante seleccionar una fuente adecuada o una

combinación de fuentes para dotar de agua en cantidad suficiente a la población

y, por otro, realizar el análisis físico, químico y bacteriológico del agua y evaluar

los resultados con los valores de concentración máxima admisible recomendados

por la Organización Mundial de la Salud.

Las aguas superficiales están constituidas por los arroyos, ríos, lagos, etc. Que

discurren naturalmente en la superficie terrestre. Estas fuentes no son tan

deseables, especialmente si existen zonas habitadas o de pastoreo animal aguas

arriba. Sin embargo, no existe otra fuente alternativa en la comunidad, siendo

necesario para su utilización, contar con la información detallada y completa que

permita visualizar su estado sanitario, caudales disponibles y calidad de agua.

En los sistemas de agua potable por gravedad, la fuente debe estar ubicada en

la parte alta de la población para que el agua fluya a través de tuberías, usando

sólo la fuerza de la gravedad.

6.6.1. Aforos

El aforo es la operación para medir un caudal, es decir, el volumen de agua por

unidad de tiempo y éste se mide en Lts/seg. ((USAC), 2007)

6.6.2. Métodos de aforo más utilizados en abastecimiento de agua

El aforo de las fuentes de agua se debe practicar en la época de estiaje, con el

objetivo de asegurar que el caudal mínimo de la fuente es capaz de suplir la

demanda de agua de la población.

16

6.6.2.1. Aforo Volumétrico

Consiste en determinar el tiempo que toma en llenarse un recipiente de volumen

determinado. Este método se utiliza para aforar pequeños manantiales o brotes

de agua.

Q =Volumen

t1 − t0

T1 = Tiempo cuando el recipiente se encuentra lleno.

T0 = Tiempo cuando se coloca el recipiente.

6.6.2.2. Aforos utilizando flotadores

El método de aforo por medio del flotador se usa cuando se va a aforar un río

que no sea muy turbulento ni caudaloso. Para poder realizarlo hay que seguir los

siguientes pasos: ((USAC), 2007) y (Cualla, 2003).

a. Ubicar un tramo recto del río en donde no exista turbulencia.

b. Ubicar marcas iniciales y finales en donde se realizará el aforo y medir la

distancia del tramo.

c. Unos metros antes de la marca inicial, hay que soltar el flotador tratando

de que éste esté a la mitad de la sección transversal del río.

d. Cuando el flotador pase por la marca inicial, accionar el cronómetro y

cuando pase por la marca final, parar el cronómetro.

e. Medir la sección transversal del río.

f. Calcular el área de la sección transversal (A).

g. Determinar la velocidad del río. Velocidad = distancia/tiempo.

h. Por último calcular el caudal. Q = velocidad * Área.

6.7. Tratamiento y Desinfección

El suministro de agua potable para el sector rural procedente de fuentes

superficiales, sean estas pequeños ríos o quebradas, o afloramientos de agua

subterráneas como los manantiales, pueden presentar características físico –

químicas y bacteriológicas no aptas para el consumo humano, esto implica que

se requiere de una serie de procesos y operaciones unitarios con el objeto de

17

corregir su calidad y convertirla en agua potable acorde con las normas

establecidas. ((INAA), 1989).

Estos procesos y operaciones unitarias se agrupan en pretratamiento,

tratamiento y post tratamiento o desinfección final, los que se describen a

continuación ((CEPIS), 2005).

6.7.1. Pretratamiento

Cuando la turbiedad tiene un valor promedio de más de 50 UTN en periodos que

sobrepasan algunas semanas, o más de 100 UTN en periodos que sobrepasan

algunos días, es necesario efectuar un pretratamiento antes de pasar el agua a

través de los filtros lentos, con la finalidad de disminuir la turbiedad. Los

pretratamientos más simples que pueden emplearse son: captación indirecta, y la

prefiltración en lechos granulares, estos pueden combinarse. ((INAA), 1989).

6.7.2. Tratamiento

El tratamiento del agua para consumo puede ser realizado mediante “Filtración

Lenta”, la cual es un proceso que consiste en hacerla pasar por un lecho de

arena en forma descendente o ascendente y a muy baja velocidad. La utilización

de la filtración lenta es apropiada para pequeñas poblaciones, siendo sus

principales ventajas, la no utilización de productos químicos exceptuando al cloro

para la desinfección; sencillez del diseño, construcción y operación; no requiere

energía eléctrica.

La tecnología de Filtración en Múltiples Etapas (FiME) consiste en la

combinación de procesos de filtración gruesa en grava y filtros lentos de arena.

Esta tecnología debe estar precedida de un detallado proceso de análisis

técnico, social y de las capacidades locales de construcción y operación de la

planta. En particular, constituye un factor crítico la disponibilidad de asistencia

técnica a corto y mediano plazo.

La FiME puede estar conformada por dos o tres procesos de filtración,

dependiendo del grado de contaminación de las fuentes de agua. Integrada por

tres procesos: Filtros Gruesos Dinámicos (FGDi), Filtros Gruesos Ascendentes

18

en Capas (FGAC) y Filtros Lentos de Arena (FLA). Los dos primeros procesos

constituyen la etapa de pre-tratamiento, que permite reducir la concentración de

sólidos suspendidos.

6.7.2.1. Filtración Gruesa Dinámica (FGDi)

Los filtros dinámicos son tanques que contienen una capa delgada de grava fina

(6 a 13mm) en la superficie, sobre un lecho de grava más grueso (13-25mm) y

un sistema de drenaje en el fondo. ((CEPIS), 2005).

Esta unidad es utilizada para reducir los extremos de los picos de turbiedad y

proteger de esta manera la planta de tratamiento ante altas cargas de sólidos

transportadas por la fuente durante unas pocas horas.

Cuando la fuente transporta valores elevados de sólidos fácilmente

sedimentables, estos se depositan en la superficie del lecho de grava,

colmatándolo rápidamente y restringiendo parcial o totalmente el paso de agua.

Esta respuesta protege las unidades de tratamiento siguientes.

Isométrico Filtro Grueso Dinámico (FGDi)

Fuente: OPS/CEPIS/06.174

6.7.2.2. Filtro Grueso Ascendente en Capas (FGAC)

Los filtros gruesos de grava pueden ser de flujo horizontal o vertical. Consiste en

un compartimiento principal donde se ubica un lecho filtrante de grava. El tamaño

de los granos de grava disminuye con la dirección del flujo. ((CEPIS), 2005).

19

Para el caso de un filtro de flujo ascendente se tiene un sistema de tuberías,

ubicado en el fondo de la estructura, permite distribuir el flujo de agua en forma

uniforme dentro del filtro.

Conforme funciona el filtro, los espacios vacíos se van colmatando con las

partículas retenidas del agua, por lo cual se requiere una limpieza semanal

controlada mediante las válvulas de apertura a la salida de la unidad.

Isométrico Filtro Grueso Ascendente en Capas (FGAC)

Fuente: OPS/CEPIS/06.174

6.7.2.3. Filtro Lento de Arena

El tratamiento del agua en una unidad de Filtro Lento de Arena es el producto de

un conjunto de mecanismos de naturaleza biológica y física, los cuales

interactúan de manera compleja para mejorar la calidad microbiológica del agua.

Consiste en un tanque con un lecho de arena fina, colocado sobre una capa de

grava que constituye el soporte de la arena la cual, a su vez, se encuentra sobre

un sistema de tuberías perforadas que recolectan el agua filtrada. El flujo es

descendente, con una velocidad de filtración muy baja que puede ser controlada

preferiblemente al ingreso del tanque. ((CEPIS), 2005).

20

Isométrico Filtro Lento de Arena

Fuente: OPS/CEPIS/06.174

6.7.3. Post Tratamiento

El agua que se utiliza para el abastecimiento de una población, para usos

básicamente domésticos, debe ser, específicamente un agua exenta de

organismos patógenos que evite brotes epidémicos de enfermedades de origen

hídrico. Para lograr esto, será necesario desinfectar el agua mediante

tratamientos físicos o químicos que garanticen su buena calidad.

Existen varias sustancias químicas que se utilizan para desinfectar el agua,

siendo el cloro el más usado universalmente, dado a sus propiedades oxidantes,

y su efecto residual para eliminar contaminaciones posteriores; también es la

sustancia química que más económicamente y con mejor control y seguridad se

puede aplicar el agua para obtener su desinfección.

En todo el mundo, el mecanismo de desinfección más aplicado en los sistemas

de abastecimiento de agua es el que emplea el cloro y sus compuestos

derivados como agentes desinfectantes. Fue introducido masivamente a

principios del siglo XX y constituyó una revolución tecnológica, que complementó

el proceso de filtración que ya era conocido y utilizado para el tratamiento del

agua. La cloración, incrementó en 50% la esperanza de vida de los países

desarrollados. (Felipe Solsona, 2002).

21

La clave de su éxito es su accesibilidad en casi todos los países del mundo, su

razonable costo, su alta capacidad oxidante, que es el mecanismo de

destrucción de la materia orgánica, y su efecto residual. Todo ello permite en

forma bastante simple, asegurar la inocuidad del agua desde que se produce

hasta el momento que se usa, lo que resulta muy beneficioso, tanto en sistemas

pequeños como en grandes ciudades con redes de distribución extendidas.

Aunque el cloro y sus derivados no son los desinfectantes perfectos, muestran

las siguientes características que los hacen sumamente valiosos:

Tienen una acción germicida de espectro amplio.

Muestran una buena persistencia en los sistemas de distribución de agua,

pues presentan propiedades residuales que pueden medirse fácilmente y

vigilarse en las redes después que el agua ha sido tratada o entregada a

los usuarios.

El equipo para la dosificación es sencillo, confiable y de bajo costo.

Además, para las pequeñas comunidades hay dosificadores de

“tecnología apropiada” que son fáciles de usar por los operadores locales.

El cloro y sus derivados se consiguen fácilmente, aun en lugares remotos

de los países en desarrollo.

Es económico y eficaz en relación con sus costos.

6.8. Red de Conducción

La conducción es la tubería, canales y túneles por donde se transporta el caudal

de día máximo, desde la fuente hacia la planta de tratamiento y en caso de no

existir ésta hacia los depósitos o tanques de almacenamiento ((USAC), 2007).

Hay dos regímenes de conducción, que pueden ser, régimen libre que se utiliza

mediante canales o túneles y el régimen forzado, que es el de conducción por

gravedad o por bombeo. Estas dos últimos, son los más utilizadas para

transportar el agua a los tanques de almacenamiento. Aunque es preferible

utilizar la conducción por gravedad, ya que su costo es mucho más económico.

22

Es muy importante tomar en cuenta la velocidad con la que se conducirá el agua

al momento de diseñar una línea de conducción por bombeo, ya que para

disminuir la sobre presión generada por el golpe de ariete se recomienda que la

velocidad mínima debe ser 0.6 m/s y la velocidad máxima de 2.0 m/s.

6.9. Almacenamiento

Los tanques de almacenamiento tienen como fin principal cubrir las variaciones

de los horarios para el consumo, teniendo como objetivo almacenar el agua

durante las horas de bajo consumo y proporcionando los gastos requeridos a lo

largo del día.

También se puede proporcionar agua durante algunas horas en un caso de

emergencia, como por ejemplo cuando una tubería se rompe, o cuando se

suspende el servicio de flujo del agua en una línea de conducción.

Por razones económicas es recomendable que los tanques estén ubicados lo

más cercano posible a la población a servir, pero tomando en consideración que

su cota debe ser tal que permita mantener las presiones en la red dentro de los

límites recomendados.

Todos los tanques de almacenamiento de concreto o de mampostería, deberán

cubrirse con losa de concreto reforzada, provista de boca de inspección con tapa

sanitaria, para efectos de inspección y reparación. Dicha tapa debe ser de

preferencia metálica, hermética y tener cierre de seguridad. El acceso deberá

estar cerca de la entrada de la tubería de alimentación para poder realizar aforos

cuando sea necesario. (Association, 2001).

Para suministrar eficientemente agua a la comunidad, es necesario que cada una

de las partes que constituyen el sistema satisfaga las necesidades reales de la

población; diseñando cada estructura de tal forma que las cifras de consumo y

variaciones de las mismas, no desarticulen todo el sistema, sino que permitan un

servicio de agua eficiente y continuo.

23

La variación de consumo está influenciada por diversos factores, tales como: tipo

de actividad, hábitos de la población, condiciones de clima, etc.

La dotación o la demanda per cápita, es la cantidad de agua que requiere cada

persona de la población, expresada en litros/habitante/día. Conocida la dotación,

es necesario estimar el consumo promedio diario anual, el consumo máximo

diario y el consumo máximo horario. El consumo diario anual servirá para el

cálculo del volumen del reservorio de almacenamiento y para estimar el consumo

máximo diario y horario.

6.10. Red de Distribución

Se le da el nombre de red de distribución al conjunto de tuberías cuya función es

la de suministrar el agua potable a los consumidores de la localidad. La unión

entre el tanque de almacenamiento y la red de distribución se hace mediante una

tubería denominada línea de distribución, la cual conduce el agua al punto o a los

puntos de entrada a la red de distribución.

La red de distribución está conformada por tuberías principales y secundarias. La

red de tuberías principales es la encargada de distribuir el agua en las diferentes

zonas de la población, mientras que las tuberías secundarias son las encargadas

de hacer las conexiones domiciliarias.

Golpe de Ariete: Debido a la magnitud e importancia de la conducción, es

importante tener en cuenta el efecto de este fenómeno en la tubería. Se

denomina “Golpe de Ariete” el efecto de choque violento o sobre presión súbita

producido sobre las paredes del conducto forzado, al modificarse de manera

instantánea el movimiento del fluido, como puede ocurrir en el caso del cierre

repentino de una válvula (Cualla, 2003).

24

VII. ORGANIZACIÓN METÓDICA Y METODOLOGÍA

El enfoque de la investigación mixta abarcando la parte descriptiva debido a que

es necesario hacer énfasis en las variables cualitativas ya que es necesario

realizar la evaluación de la realidad hidrosanitaria actual de esta comunidad y

cuantitativa ya que se debe realizar el parámetro de la cantidad de personas o

familias que serán beneficiadas con la ejecución del proyecto. El Diseño es no

experimental dado a que no es necesario realizar pruebas

Para llevar a cabo la realización de nuestro estudio monográfico, hemos dividido

las etapas en fases las cuales en total serán 5 que se describirán a continuación:

Fase Metodológica 1:

Consiste en realizar un reconocimiento previo a la zona de estudio con el

objetivo de verificar la realidad hidrosanitaria con la que viven los

habitantes de la comunidad de Los Llanos 2.

Se realizará la compilación de la literatura existente para llevar a cabo la

concepción y diseños de mini acueductos en el medio rural.

Elaboración de los instrumentos de recolección de datos socioeconómicos

(encuestas) y datos de campo (bitácora de trabajo).

Entrega formal del protocolo de investigación a las autoridades de la

Facultad de Tecnológica de la Construcción para su posterior aprobación.

Fase Metodológica 2: Obtención de datos de campo

Realizar el análisis de población y consumo de agua potable mediante la

implementación de encuestas en cada una de las viviendas que

conforman la comunidad.

Efectuar el levantamiento topográfico haciendo uso de un nivel de

precisión con estacionamientos a cada 5 metros, con el objetivo de

obtener los perfiles por donde serán colocadas las tuberías y estimar las

posibles cajas rompe presión que serán implementadas en el sistema.

Realizar estudios de suelos en donde será cimentado el tanque, así como

también por donde pasará la red de tuberías con el objetivo de determinar

25

la profundidad que irán las tuberías, mediante la penetración con tubos

que luego serán retirados con la muestra para el posterior análisis.

Efectuar estudios hidrogeológicos con el objetivo de determinar el lugar

idóneo en donde ocurra la mayor recarga del acuífero, así como también

la descarga de este, para considerarlo al momento de la selección de la

fuente, haciendo uso de infiltro metros auto construidos.

Realizar estudios socioeconómicos y de nivel de vida con el apoyo de

personal calificado de la institución ASDENIC, con el objetivo de

determinar el ingreso per cápita de cada una de las familias que habitan

esta comunidad.

Efectuar estudios de calidad de agua los cuales corresponden a

exámenes como bacteriológicos, físico – químicos, contenido de metales

pesados, entre otros, con el objetivo de garantizar el sistema idóneo para

la potabilización del agua proveniente del manantial de agua superficial.

Realizar aforos a las fuentes de agua superficial (manantiales) con el

objetivo de comparar el caudal de agua que aflora hacia la superficie, con

el agua que es necesaria para el abastecimiento hacia esta comunidad.

Fase Metodológica 3: Procesamiento y sistematización de datos de campo

Habiendo realizado el levantamiento topográfico y el estudio demográfico,

se procederá a realizar el diseño del mini acueducto tomando en cuenta la

normativa planteada por la NTON 09 001 – 99, a lo que se refiere a las

presiones máximas y mínimas que deberán existir en el mini acueducto,

así como también los demás criterios hidráulicos.

Teniendo en cuenta el resultado del análisis del agua, se evaluara las

opciones para la selección del sistema de potabilización de agua que será

utilizado para implementar en esta comunidad, haciendo uso de

materiales locales.

Se realizará la revisión del diseño del mini acueducto mediante la

herramienta de diseño hidráulico EPANET.

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Elaboración de los juegos de planos constructivos y detalles que

corresponden a los siguientes:

i. Planos constructivos y detalles de la obra de captación.

ii. Planos constructivos y perfiles de la red de conducción.

iii. Planos constructivos y detalles de la planta de potabilización

(Filtro Grueso Ascendente en Capas, Filtro Grueso

Dinámico, Filtro Lento de Arena, Proceso de cloración).

iv. Planos constructivos y detalles del tanque de

almacenamiento.

v. Planos constructivos y perfiles de la red de distribución.

vi. Planos constructivos y detalles generales de agua potable

(instalación de válvulas, instalación de codos, etc.)

vii. Planos constructivos y detalles de pilas rompe presión.

viii. Planos constructivos y detalles de cercos y portones para al

protección de la obra de captación, tanque de

almacenamiento y planta de potabilización).

ix. Planos constructivos y detalles de inodoro ecológico.

x. Planos constructivos y detalles de la caseta de

almacenamiento de cloro.

Habiendo realizado el diseño hidráulico del sistema, se procederá a la

estimación de los costos de construcción de la obra, tomando en cuenta la

implementación de mano de obra local para amortizar los costos de

construcción, así como la selección de los materiales idóneos para

garantizar la duración del sistema.

Elaboración de los resultados obtenidos durante el transcurso de datos de

campo, así como también en el proceso de sistematización de datos de

gabinete, los cuales corresponden a la proyección de población, diseño

del mini acueducto, diseño de la planta potabilizadora, diseño del tanque

de almacenamiento, entre otros.

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Fase Metodológica 4: Evaluación del Impacto Ambiental

Toda acción genera una reacción, es por ello que se evaluará la posible acción

que se puede generar con la construcción de este mini acueducto en esta

comunidad, con el objetivo de proponer las posibles medidas de mitigación que

pueden servir para atenuar el impacto hacia los ecosistemas existentes en esa

comunidad.

Fase Metodológica 5: Reporte y Entrega del Informe Final

Se realizaran varios borradores del informe final que posteriormente serán

entregados al tutor para que realice los posibles errores, así como también

de sugerencias de cómo mejorar el trabajo monográfico.

Se realizara la entrega del informe final al jurado calificador con 15 días de

anticipación según lo establecido por el reglamento de la Facultad de

Tecnología de la Construcción.

Se realizara la pre-defensa del trabajo monográfico.

Se realizaran las correcciones de los errores encontrados por el jurado en

caso de ser necesario.

Se realizara la defensa final del trabajo monográfico.

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VIII. Cronograma de Ejecución

Nº Actividades Julio Agosto Septiembre Octubre

S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

Fase 1

1 Reconocimiento Previo de la zona de estudio

2 Compilación de la literatura del tema monográfico

3 Elaboración de Instrumentos de recolección de datos

4 Entrega del Protocolo de Investigación

Fase 2

1 Análisis de población y consumo de la comunidad

2 Levantamiento Topográfico en la comunidad

3 Realización de muestreos de suelo

4 Realización de estudios hidrogeológicos

5 Realización de estudios de nivel de vida

6 Realización de análisis de calidad del agua

7 Realización de aforos de las fuentes a utilizar

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Nº Actividades Julio Agosto Septiembre Octubre

S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

Fase 3

1 Realización del diseño del mini acueducto por gravedad

2 Selección y diseño de la planta de potabilización de agua potable

3 Revisión del diseño hidráulico del mini acueducto mediante EPANET

4 Estimar el costo y presupuesto de la obra a construir.

Fase 4

1 Realización del estudio de impacto ambiental

Fase 5

Realización de borradores para la revisión por el tutor

Entrega del informe al jurado calificador

Pre defensa del trabajo monográfico

Corrección de posibles errores encontrados

Defensa del trabajo monográfico

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IX. Bibliografía

(CEPIS), C. P. (2005). Guía para Diseño de Sistemas de Tratamiento de

Filtración en Múltiples Etapas. Lima.

(FISE), F. d. (2012). Operación y mantenimiento de mini acueducto por gravedad

(MAG). Managua.

(INAA), I. N. (1989). Diseño de Abastecimiento de Agua en el Medio Rural

(NTON 09001 - 99). Managua.

(USAC), U. d. (2007). Apuntes Sobre el curso de Ingeniería Sanitaria 1.

Guatemala.

Association, P. C. (2001). Tanques de Concreto Rectangulares. Illinois: PCA.

Cualla, R. A. (2003). Elementos de Diseño para Acueductos y Alcantarillados.

Colombia: Escuela Colombiana de Ingeniería.

Felipe Solsona, J. P. (2002). Desinfección del Agua. Lima: CEPIS-OPS/OMS.

Marinof, N. (2001). Abastecimiento de Agua por gravedad para poblaciones

rurales dispersas. Lima.