DISEO DE AGUA POTABLE.- CONSUMOS, DOTACIONES, FORMAS DE ABASTECIMIENTO. SISTEMA A GRAVEDAD Y PRESIN

Domnica Padilla - Instalaciones Sanitarias, Paralelo A

Contenido1.Introduccin22.El Agua33.El agua y la poblacin mundial34.El agua y la necesidad humana55.Agua potable en Guayaquil67.Sistema de Abastecimiento de Agua Potable por Gravedad77.1Partes del sistema88.Captacin89.Lnea de conduccin810.Planta de tratamiento910.1Partes de la planta de tratamiento:9a)Pre sedimentador9b)Sedimentador9c)Filtracin1110.2Reservorio1210.3 Red de distribucin1310.4 Conexin domiciliaria y/o pileta pblica1311.Reservorio de Agua1312.Requisitos previos1413.Parmetros de diseo 1413.1 Periodo de diseo1414.Dotacin de agua 1515.Variaciones de consumo 1516.Reservorios de almacenamiento elevados1617.Tipos de reservorios de almacenamiento1617.1 Reservorios de cabecera1717.2 Reservorios flotantes1718.Capacidad del reservorio1719.Reserva para emergencias por incendios1720.Situaciones especiales1722.Formas del reservorio1922.1Esfrica1922.2 Paraleleppedo2022.3 Cilndricas2023.Diseo estructural del reservorio2124.Reservorios elevados2225.Diseo de la cuba2226.Tipos especiales de tanques elevados2427.Accesorios2527.1 Tubera de entrada2527.2 Tubera de paso directo (bypass)2627.3 Tubera de salida2627.4 Tubera de limpieza2627.5 Tubera de rebose2627.6 Ventilacin2627.7 Medidor2728.Aspectos complementarios2728.1 Borde libre2728.2 Revestimiento interior2728.3 Boca de visita2728.4 Escaleras2828.5 Proteccin contra la luz natural2828.6 Cerco de proteccin2929.Conclusin2930. Bibliografa3031. Tabla de Ilustraciones30

1. Introduccin

El presente documento pretende plantear parmetros y establecer crtica y reflexivamente criterios sostenibles sobre la utilizacin de los tanques elevados que existen en el cerro del Carmen, cercano a Ecuavisa, antes utilizado como reservorios de agua potable para la ciudad de Guayaquil. Para llegar a este planteamiento es necesario informar y aclarecer lo que es el agua, su importancia como esencia de toda la vida en el planeta y la problemtica actual con respecto a la poblacin mundial y los problemas de abastecimiento que existen en el mundo. Tambin se informar del consumo del agua en la ciudad y las dotaciones, las diferentes formas de abastecimiento de una ciudad. El sistema a gravedad y presin, Los tipos de reservorios de agua, sus posibles formas para el diseo de un reservorio de agua y los accesorios que este lleva. Finalizando con la propuesta de para que podran ser utilizados los reservorios de agua potable del cerro del Carmen.2. El Agua

El Agua es una sustancia qumica comn, con una estructura atmica muy simple que consiste en dos tomos de hidrgeno unido a uno de oxgeno (H2O). Esencia de toda vida en el planeta. Donde haya agua, la vida es posible; donde no la haya, no lo es. Es el principal solvente de la naturaleza, capaz de derrubiar montaas al mar y de quitar el polvo a los ptalos de las flores. Limpia, transporta, irriga, refresca, sirve combustible y estabiliza el funcionamiento de todo, desde una sola clula hasta todo el planeta. Es lo que diferencia a la Tierra del resto del universo conocido. En otras palabras, el agua es un producto muy valioso, nuestro producto ms valioso, pero paradjicamente lo suficientemente abundante como para que se pase por alto o se subestime su valor autntico, o quizs simplemente no se entienda su gran importancia. (Pen Peralta, 2007)

3. El agua y la poblacin mundial

Imagen 1Crecimiento de la poblacin mundial, Imagen de: www.socialesde2.blogspot.comEn aquellas zonas del mundo donde el agua es escasa, los temas relacionados con su uso son asuntos de vida o muerte; algunos analistas sugieren que las guerras del prximo siglo girarn en torno al agua, no al petrleo ni al acero, ni al oro, ni a cualquiera de los otros recursos que tenan un valor tradicional, por los cuales han luchado los pases. (Abastecimiento de Agua Potable, s.f.)En este momento, una quinta parte de la poblacin mundial no tiene suficiente agua para satisfacer sus necesidades cotidianas de salud e higiene. Incluso algunas zonas con pases que tienen suficiente agua el oeste de los Estados Unidos, por ejemplo, y el norte de China, donde el crecimiento poblacional ha excedido el abastecimiento de agua, estn experimentando una escasez alarmante. (Abastecimiento de Agua Potable, s.f.) En la mayora de los pases desarrollados, el agua est disponible por medio de subsidios gubernamentales, y eso ha sido as debido a que este recurso es vital para el bienestar de los seres humanos, y a que ha sido relativamente abundante. Pero en la medida en que las condiciones empeoran, la necesidad de conservarla exige cambios radicales en su poltica reglamentaria: impuestos basados en el uso, extensin limitada de la agricultura de irrigacin, aumento de la productividad del agua (uso ms racional), y desarrollo de tcnicas de almacenamiento son algunos de los frentes que surgen. Algunas personas tiene que caminar kilmetros para llenar una cubeta con agua que puede o no ser potable, al mismo tiempo que otras dejan las llaves abiertas mientras se lavan los dientes. De hecho hay suficiente agua potable para todos, pero los problemas fundamentales de contaminacin, conservacin y distribucin equitativa permanecen en el centro de los temas globales. (Abastecimiento de Agua Potable, s.f.)4. El agua y la necesidad humana

El agua es fisiolgicamente necesaria para la supervivencia humana. El agua ingresa al organismo a travs de alimentos y bebidas, incluyendo el agua y fluidos a base de sta, y deja el cuerpo por medio de la orina, la transpiracin y, en una proporcin menor, en las heces y como el vapor de agua exhalado por los pulmones. (Mcjunkin, 1986)La ingestin del agua de cada individuo vara ampliamente en relacin al peso y la superficie del cuerpo, la temperatura y la humedad del ambiente, la dieta, las actividades realizadas (por ejemplo, el trabajo), la cultura, el vestido y el estado de la salud. Sin embargo, el promedio comn de agua que un adulto ingiere es de 2 a 2.5 litros per cpita diarios. Las mujeres y los nios ingieren una proporcin menor. El cuadro 1-3 resume el promedio diario de agua que ingieren los hombres adultos. (Mcjunkin, 1986)El medio principal por el cual el cuerpo humano regula la temperatura interna en climas clidos es a travs de la evaporacin del sudor de la piel. Los individuos que ingieren un alto grado de sal requerirn ingerir mayores cantidades de lquido. Del mismo modo, los individuos con ciertas enfermedades, por ejemplo, diabetes inspida, pueden requerir cantidades de agua muchos mayores a lo normal. (Mcjunkin, 1986)5. Agua potable en Guayaquil

Imagen 2 Planta nueva La Toma, Guayaquil, Imagen de: www.socialesde2.blogspot.com

La ciudad de Guayaquil Capta el agua cruda del ro Daule en la planta la Toma, con capacidad de potabilizacin de 952,000 m3/ da, ubicada a 26, 5 km. Al norte de la ciudad.Cuenta con 4 captaciones de agua cruda, sta es derivada mediante tuberas de impulsin (42, 50, 60, y 2 de 1800 mm de dimetro) a 3 plantas de tratamiento. Despus el lquido es conducido hacia la red de distribucin por medio de 4 acueductos (42, 50, 70 y 2000 mm de dimetro) Los acueductos de 42, 50 y 72 sirven como medio de distribucin. El de 2000 mm conduce el agua directamente al reservorio Tres Cerritos. Opera de sur a norte de la ciudad. (Chang Gmez, 2015)6. Tratamiento del agua crudaEl sistema de tratamiento del agua cruda est integrado por tres plantas de potabilizacin localizadas en el Complejo La Toma. (Chang Gmez, 2015) Planta Convencional. Planta Lurgi. Planta Nueva.

Imagen 4 Planta Convencional La Toma, Guayaquil, Imagen de: www.interagua.com.ecImagen 3 Planta Lurgi, Imagen de: www.interagua.com.ec

7. Sistema de Abastecimiento de Agua Potable por Gravedad

El sistema de abastecimiento de agua por gravedad con tratamiento es un conjunto de estructuras para llevar el agua a la poblacin mediante conexiones domiciliarias. Consta de diferentes procesos fsicos y qumicos necesarios para hacer posible que el agua sea apta para el consumo humano, reduciendo y eliminando bacterias, sustancias venenosas, turbidez, olor, sabor, etc. Se dice sistema por gravedad porque el agua cae por su propio peso, desde la captacin al reservorio y de all a las conexiones domiciliarias.[footnoteRef:1] [1: Manual de Sistema de Abastecimiento de Agua Potable por Gravedad (itacanet, 2015)]

7.1 Partes del sistema

1. Captacin 2. Lnea de conduccin 3. Planta de tratamiento 4. Reservorio 5. Redes de distribucin 6. Conexin domiciliaria y/o pileta pblica. 8. Captacin

Es una estructura de concreto que permite la recepcin del agua de un manantial de ladera, ro, riachuelo, lago o laguna, que luego ser distribuido a la poblacin. La calidad del agua de las fuentes superficiales, por lo general, no son las adecuadas para el consumo humano, por lo que se requiere que se les d un tratamiento y desinfeccin previo a su consumo.9. Lnea de conduccin

Es el tramo de tubera y de pequeas estructuras que conducen el agua desde la captacin (planta de tratamiento) hasta el reservorio. En lugares con mucha pendiente (ms de 50 m de desnivel), se instalan cmaras rompe presin, que sirven para regular la presin del agua para que no ocasione problemas en la tubera y sus estructuras. Es de concreto armado, y tiene los siguientes accesorios. Tubera de entrada con 01 vlvula de compuerta y una vlvula flotadora. Tubera de salida y una canastilla. Tubera de ventilacin. Tapa sanitaria, con dispositivos de seguridad. Vlvula de aire. Sirve para sacar el aire atrapado en las tuberas. Son colocados en las partes altas de la lnea de conduccin. Vlvula de purga. Se coloca en los puntos ms bajos del terreno que sigue la lnea de conduccin. Sirve para eliminar el barro o arenilla que se acumula en el tramo de la tubera.10. Planta de tratamientoSon un conjunto de estructuras que sirven para someter al agua a diferentes procesos, con el fin de purificarla y hacerla apta para el consumo humano, reduciendo y eliminando bacterias, sustancias venenosas, turbidez, olor, sabor, etc. 10.1 Partes de la planta de tratamiento: a) Pre sedimentador Se refiere a la decantacin (asentamiento) de las partculas dispersas en un medio lquido que por su peso y tamao sern aceleradas y precipitadas hacia el fondo de la estructura por accin de la gravedad.Finalidad: Disminuir el desgaste de las estructuras y accesorios. Disminuir la acumulacin de depsitos de arena en los siguientes procesos de la planta de tratamiento. Cunto tiempo est el agua acumulada en el pre sedimentador? El tiempo de permanencia del agua en los pre sedimentadores vara generalmente de 1 a 2 horas. Para que el material retenido pueda ser removido, es necesario que fluya hacia un punto dentro del pozo de acumulacin, para lo cual el fondo debe tener una inclinacin de 60. b) Sedimentador Los sedimentadores permiten obtener un efluente de baja turbiedad y de menor material suspendido.Finalidad: Reducir la materia en suspensin del agua, mediante la precipitacin de las partculas, por la gravedad, consiguiendo que el agua pase con el mnimo de turbidez a los filtros. Esto se logra cuando el agua est en reposo o con velocidad muy lenta. El sedimentador presenta cuatro zonas que permiten el buen funcionamiento: Zona de entrada Permite el ingreso del agua al sedimentador en forma uniforme. En esta zona existe un vertedero y un bafle (que es una pantalla o pared con muchos orificios, tipo malla), que sirven para uniformizar el agua y reducir su velocidad. Zona de sedimentacin Son los tanques de sedimentacin, cuya relacin entre el largo y el ancho debe ser 3 a 1 y el ancho no debe llegar a 12 m, para evitar la formacin de corrientes transversales. La profundidad debe ser de 2 m como mximo. En esta zona se sedimentan las partculas. Zona de salida Constituida por un vertedero, canaletas, tubos con perforaciones que tiene la finalidad de recolectar el agua limpia. Zona de recoleccin de lodos Es donde se acumula el lodo sedimentado. Tiene una tubera de desage para la limpieza.

Imagen 5 las cuatro zonas del Sedimentador, Imagen de: Itacanet.comc) Filtracin Es el proceso de purificacin, mediante el cual se elimina del agua la materia en suspensin y tiene como principal objetivo la eliminacin de los microorganismos que lograron pasar el proceso de sedimentacin. Consiste en hacer pasar el agua a travs de capas porosas, como la arena, permitiendo tener un agua de mejor calidad y sin carga bacteriolgica. La filtracin es el paso del agua a travs de una capa de arena en la cual se han ido creando condiciones propicias para una accin biolgica. Esta accin biolgica se hace posible por los siguientes factores: Debido a la formacin de colonias de microorganismos encargados de la remocin de las impurezas orgnicas y de bacterias. Disposicin de las colonias de microorganismos en una capa sobre la superficie de la arena, llamada pelcula biolgica Schmutz Decke. Aqu las bacterias penetran hasta 4 cm de la arena. El tiempo para la maduracin de la pelcula biolgica es de 1 a 4 meses. Caractersticas: Son dos cajas de concreto armado, en donde los dos filtros estn conectados entre s, funcionando paralelamente. Cuando se hace la limpieza a uno de ellos, el otro sigue funcionando normalmente, de tal forma, que los usuarios no queden desabastecidos.En la base del filtro lento se instalan unas tuberas de drenaje que sirven para recolectar el agua filtrada a travs de pequeos orificios, tambin puede ser de ladrillo o bloques de concreto. El material filtrante o lecho est compuesto por granos de arena dura y redonda, los cuales deben estar libres de limo o material orgnico, para asegurar que el agua filtrante sea de buena calidad. La capa de soporte est compuesta por piedras que deben ser duras y redondas, con un tamao determinado. Cada capa debe estar libre de arena, limo y materia orgnica. Esto sirve para evitar que se pierda el material a travs del drenaje y asegure una filtracin uniforme.

10.2 Reservorio

Imagen 6 Los cuatro reservorios del Cerro del Carmen, Guayaquil, Foto de: Domnica Padilla

La operacin de reservorios est basada en la manipulacin correcta de las vlvulas de entrada-salida y de limpieza, de acuerdo al requerimiento del operador ya sea el de abastecer a la poblacin o el de limpieza. 1. Realizamos la limpieza interior y exterior del reservorio 2. Regulamos la vlvula de entrada para el ingreso del agua de acuerdo a las necesidades de la poblacin, teniendo en cuenta que no debe salir agua clorada por el cono de rebose. 3. Colocamos el hipoclorador con 2 kilos de hipoclorito de calcio al 33%, colgado en una cuerda de nylon a 20 cm de la losa del fondo del reservorio y a 1.00 m de la tubera de entrada (en caso tengamos hipoclorador artesanal) 4. Abrimos la vlvula de salida. 5. Mantenemos cerradas las vlvulas de limpieza y bypass.10.3 Red de distribucin

La operacin de la red de distribucin es actuar de manera que sta distribuya agua en cantidad, presin, cobertura y continuidad especificada en el diseo del sistema. Asimismo, es la actuacin permanente en las tuberas, vlvulas y conexiones domiciliarias existentes10.4 Conexin domiciliaria y/o pileta pblica

Todas las casas deben contar con una vlvula de control, para facilitar la operacin y mantenimiento de las instalaciones, sin perjudicar a los vecinos. Para poner en funcionamiento las conexiones domiciliarias, abrimos la vlvula de paso, grifos de la batea y luego regulamos la salida del agua.11. Reservorio de Agua

Imagen 7 Reservorio de Agua del cerro del Carmen, Guayaquil, Foto de: Domnica Padilla

Unreservorio de aguaes un rea asignada y diseada para el almacenamiento o retencin de agua. En la actualidad un reservorio de agua es considerado como una de las principales necesidades de la ciudad, ya que se logran almacenar miles de litros de agua, ya sea de algn rio, canal, pozo profundo, etc., para ser utilizados en los riegos de las plantas, abastecimiento de agua a una ciudad, sin poner en riesgo a la poblacin debido a un mal temporal de lluvia. Unreservorio de aguase puede disear y construir casi en cualquier terreno. (Reservorio de Agua, 2014)12. Requisitos previos

Los estudios bsicos, tcnicos y socioeconmicos, que deben ser realizados previamente al diseo de un reservorio de almacenamiento de agua, son los siguientes: Evaluacin del sistema del abastecimiento de agua existente. Determinacin de la poblacin a ser beneficiada: actual, al inicio del proyecto y al final del proyecto. Determinacin del consumo promedio de agua y sus variaciones. Estudio geolgico del lugar donde ser ubicado el reservorio, para determinar las posibles fallas geolgicas. Estudios geotcnicos para determinar las condiciones y estabilidad del suelo del lugar de emplazamiento del reservorio. Levantamiento topogrfico. [footnoteRef:2] [2: Requisitos Previos establecidos por la Gua de Diseo de Reservorios Elevados de Agua (UNATSABAR, 2005)]

13. Parmetros de diseo [footnoteRef:3] [3: Parmetros referentes a la Gua de Diseo de Reservorios Elevados de Agua (UNATSABAR, 2005)]

13.1 Periodo de diseo

Considerando los siguientes factores: Vida til de la estructura de almacenamiento. Grado de dificultad para realizar la ampliacin de la infraestructura Crecimiento poblacional. Economa de escala. Es recomendable adoptar los siguientes periodos de diseo: Reservorio de almacenamiento: 20 aos. Equipos de bombeo: 10 aos. Tubera de impulsin: 20 aos. 14. Dotacin de agua [footnoteRef:4] [4: Dotacin de Agua segn la regin a la que se pertenece. Guayaquil necesita de una dotacin de 50 a 60 litros de agua por habitante al da. (UNATSABAR, 2005)]

La dotacin promedio diaria anual por habitante se fijar en base a un estudio de consumo tcnicamente justificado sustentado en informaciones estadsticas. Si se comprobara la no existencia de estudios de consumo y no se justificara su ejecucin, podr tomarse como valores gua, los valores que se indican a continuacin, teniendo en cuenta la zona geogrfica, clima, hbitos, costumbres y niveles de servicio a alcanzar: a) Costa : 50 60 lt/hab/da b) Sierra : 40 50 lt/hab/da c) Selva : 60 - 70 lt/hab/da En el caso de adoptarse sistema de abastecimiento de agua potable a travs de piletas pblicas la dotacin ser de 20 - 40 l/h/d. De acuerdo a las caractersticas socioeconmicas, culturales, densidad poblacional, y condiciones tcnicas que permitan en el futuro la implementacin de un sistema de saneamiento a travs de redes, se utilizarn dotaciones de hasta 100 lt/hab/da15. Variaciones de consumo [footnoteRef:5] [5: Variaciones de Consumo (UNATSABAR, 2005)]

Es recomendable asumir los siguientes coeficientes de variacin de consumo, referidos al promedio diario anual de las demandas: Para el consumo mximo diario, se considerar un valor de 1,3 veces el consumo promedio diario anual. Para el consumo mximo horario, se considerar un valor de 2 veces el consumo promedio diario anual. Para el caudal de bombeo se considerar un valor de 24/N veces el consumo mximo diario, siendo N el nmero de horas de bombeo. 16. Reservorios de almacenamiento elevados

Imagen 8 Reservorios del Cerro del Carmen Soportados por Columnas y pilotes, Guayaquil, Foto de: Domnica PadillaLos reservorios elevados son estanques de almacenamiento de agua que se encuentran por encima del nivel del terreno natural y son soportados por columnas y pilotes o por paredes. Desempean un rol importante en los sistemas de distribucin de agua, tanto desde el punto de vista econmico, as como del funcionamiento hidrulico del sistema y del mantenimiento de un servicio eficiente. Los reservorios elevados en las zonas urbanas cumplen dos propsitos fundamentales: Compensar las variaciones de los consumos que se producen durante el da, Mantener las presiones de servicio en la red de distribucin. 17. Tipos de reservorios de almacenamiento

Considerando el tipo de alimentacin los reservorios elevados son de dos tipos: 17.1 Reservorios de cabecera Se alimentan directamente de la fuente o planta de tratamiento mediante gravedad o bombeo. Causa una variacin relativamente grande de la presin en las zonas extremas de la red de distribucin. 17.2 Reservorios flotantes Se ubican en la parte ms alejada de la red de distribucin con relacin a la captacin o planta de tratamiento, se alimentan por gravedad o por bombeo. Almacena agua en las horas de menor consumo y auxilia el abastecimiento de la ciudad durante las horas de mayor consumo. 18. Capacidad del reservorio La capacidad del almacenamiento de un reservorio es en funcin, principalmente, del volumen de regulacin para atender las variaciones del consumo de la poblacin.19. Reserva para emergencias por incendiosPara poblaciones menores a 10000 habitantes no son necesarios y resulta antieconmico el proyectar demanda contra incendios: sin embargo, el proyectista podr considerar este aspecto cuando sea justificado tcnicamente. 20. Situaciones especiales Podrn proyectarse reservorios elevados con capacidades diferentes al volumen de regulacin, siempre que se den razones tcnico - econmicas que sustenten tal decisin, en especial en los siguientes casos: a) Si la fuente de agua es superficial, se podra distribuir el volumen de almacenamiento entre una cisterna y el reservorio. Se presentan dos alternativas de diseo, las cuales debern evaluarse en trminos de costos y elegir la solucin ptima: El bombeo desde la cisterna al reservorio se hace con el caudal mximo horario de la red de distribucin. En este caso el reservorio tendr una capacidad pequea, la suficiente para mantener un nivel de agua que aseguren presiones adecuadas en la red. Todo el volumen de agua para el consumo de la poblacin estar en la cisterna. Bombeo con el caudal medio del da de mayor consumo. El reservorio deber tener la capacidad necesaria para atender a la poblacin. La cisterna seria el receptor del agua procedente de la fuente y la cmara de succin del sistema de bombeo.

Para seleccionar una de las alternativas deber considerarse los siguientes criterios: A medida que crece la capacidad del reservorio se reduce la capacidad de la cisterna, siendo constante la capacidad total. El costo total aumenta con el incremento de la capacidad del reservorio. El caudal de bombeo disminuye cuando aumenta la capacidad del reservorio, disminuyendo en consecuencia el costo del sistema de bombeo. El costo total incluyendo reservorio y sistema de bombeo es variable. La solucin ptima corresponde a la del menor costo. Se deber fijar la capacidad del reservorio entre el 10 al 20% del volumen de regulacin total. b) En el caso que el reservorio a proyectarse sirva como almacenamiento parcial y de depsito de bombeo o rebombeo a redes ms elevadas, simultneamente a su condicin de servicio para una red baja, es recomendable incrementar la capacidad del reservorio en un 10% del gasto medio diario anual a 100 m3.

21. Ubicacin del reservorio La ubicacin y nivel del reservorio de almacenamiento deben ser fijados para garantizar que las presiones dinmicas en la red de distribucin se encuentren dentro de los lmites de servicio. El nivel mnimo de ubicacin viene fijado por la necesidad de que se obtengan las presiones mnimas y el nivel mximo de ubicacin viene impuesto por la resistencia de las tuberas de la red de distribucin. La presin dinmica en la red debe estar referida al nivel de agua mnimo del reservorio, mientras que la presin esttica al nivel de agua mximo. Por razones econmicas, sera recomendable ubicar el reservorio prximo a la fuente de abastecimiento o de la planta de tratamiento y dentro o en la cercana de la zona de mayores consumos. El rea para el emplazamiento del reservorio no debe situarse en lugares que constituyan escurrimiento natural de aguas de lluvia.De Acuerdo a la ubicacin de los Reservorios del Cerro del Carmen estos estn convenientemente ubicados para abastecer a la ciudad de Guayaquil. En una zona alta de la ciudad que funcionaria con el sistema de gravedad.22. Formas del reservorio

No es un aspecto importante en el diseo del reservorio; sin embargo, por razones estticas y en ocasiones econmicas se realizan evaluaciones para definir formas que determinen el mejor aprovechamiento de los materiales y la mxima economa.22.1 Esfrica

Imagen 9 Tanque Esfrico, Imagen de: www.erichennmurals.com

Tiene las siguientes ventajas:a) Este tanque presenta la menor cantidad de rea de paredes para un volumen determinado

b) Todo el tanque esfrico est sometida a esfuerzo de tensin y comprensin simples, lo cual se refleja en menores espesores. Su mayor desventaja estriba en aspectos de construccin, lo cual obliga a encofrados de costos elevados.

22.2 Paraleleppedo

Imagen 10 Reservorio Paraleleppedo, Imagen de: www.huaralenlinea.comTiene la ventaja de reducir grandemente los costos de encofrado; sin embargo, al ser sus paredes rectas producen momentos que obligan a espesores y refuerzos estructurales mayores. Las formas que reducen los momentos por empuje de agua son aquellas que tienden a la forma cilndrica, como los hexgonos, octgonos, etc.22.3 Cilndricas

Imagen 11 Reservorio Cilndrico, Guayaquil, Foto de: Domnica PadillaTienen la ventaja estructural que las paredes estn sometidas a esfuerzos de tensin simple, por lo cual requieren menores espesores, pero tienen la desventaja de costos elevados de encofrado. Las losas de fondo y tapa, las cuales pueden ser planas o en forma de cpula, se articulan a las paredes. Esta es la forma ms recomendable para los reservorios en las zonas rurales, presentndose dos casos: Si la capacidad del reservorio es menor o igual a 50 m3, es recomendable que la tapa y losa de fondo sean planas. - Para una capacidad mayor a 50 m3, debido a un mejor comportamiento estructural, es recomendable que la tapa y la losa sean semiesfricas.23. Diseo estructural del reservorio

Las cargas de diseo en un reservorio elevado se determinan a partir de la profundidad del agua almacenada. Las cargas vivas que se superponen a las cargas creadas por los lquidos, las que son normalmente determinadas con bastante exactitud, son bastantes pequeas. Es importante que el anlisis sea lo ms exacto posible de manera que el que disea pueda obtener una idea clara de la distribucin de cargas en la estructura. De esta manera la estructura puede ser diseada para resistir agrietamiento en las zonas de mximo esfuerzo. La informacin de suelos es de gran importancia de modo de que la estructura pueda ser diseada para minimizar asentamientos diferenciales que puedan conducir a agrietamiento. Las estructuras en sanitarias deben ser diseadas para minimizar filtraciones. De esta manera el diseo que se usa debe eliminar fisuras grandes y otras fuentes de filtracin. El diseo debe ser realizado utilizando el mtodo en base a cargas de trabajo, ya que da una mejor visin de la distribucin de esfuerzos bajo cargas de servicio. Se recomienda emplear el mtodo elstico y el mtodo de diseo a la rotura.

24. Reservorios elevados

Imagen 12 Partes del Reservorio Elevado, Boceto de: Domnica Padilla

Consta de dos partes principales: el tanque de almacenamiento o cuba y la estructura de soporte. La estructura portante puede estar constituida por un fuste cilndrico o tronco cnico, el cual es empleado para reservorios de gran capacidad o por una serie de columnas arriostradas, usadas en reservorios medianos y pequeos. 25. Diseo de la cuba

La cuba que tiene mejor comportamiento estructural es la de seccin circular (vista de planta), su diseo es idntico a lo expuesto en el anlisis de reservorios circulares. Los cuatro reservorios del cerro del Carmen son de planta circular. Para reservorios pequeos el fondo puede ser construido de forma plana. Si el reservorio es relativamente grande, puede ser necesario disponer vigas que sirva de apoyo a la losa de fondo. Sin embargo, en los ms pequeos, sta se apoya en las paredes. Las paredes, adems del refuerzo requerido por el empuje hidrosttico del agua, deben disearse para soportar las cargas que transmiten: el techo y la losa de fondo. De ser el caso, se disean como vigas peraltadas y se calculan con los criterios establecidos para dicha estructura. a) Diseo de la estructura portante Debido a la configuracin de los reservorios elevados, un aspecto muy importante a considerar en el diseo de la estructura portante es la inclusin de las cargas ssmicas. Dado que la mayor parte del peso del reservorio est ubicado en la cuba, se puede considerar que la fuerza ssmica acta sobre el centro de gravedad de sta. Las columnas se disean para soportar el peso de la cuba y los esfuerzos generados por la carga ssmica, la cual se recomienda que siempre sea mayor que 20% de las cargas verticales. Para su pre dimensionamiento se puede asumir que toda la estructura del reservorio es una viga en voladizo. Bajo esta suposicin, las cargas axiales en las columnas se determinan en funcin a la distancia del elemento al eje neutro del conjunto, el cual es tambin su eje de simetra. El momento de inercia de las columnas respecto al eje neutro, despreciando la inercia propia de las columnas es: 2 I = 4 A v Donde: Cargas actuantes en la cuba de un reservorio. Cargas transmitidas a las paredes de la cuba. Peso del techo Peso de la losa y lquido Empuje del lquido Losa de techo Cargas proveniente del techo Cargas provenientes de la base Fuerzas en las columnas del reservorio elevado. I = Momento de inercia del conjunto respecto al eje neutro. A = rea de una columna. v = Distancia de la columna al eje neutro del conjunto La carga axial en la columna ms esforzada ser: 4v Hh 4 W P = + Donde: P = Carga axial en la columna. W = Peso de la cuba incluyendo todas las cargas de diseo. H = Fuerza ssmica (se recomienda un mnimo de 0,20W a 0,25W). h = Distancia entre el punto de aplicacin de la fuerza H y la base de la estructura portante.La flexin alrededor del eje neutro constituido por la recta que une dos columnas opuestas tambin debe considerarse. En este caso el momento de inercia: 2 Av1 I = 2 Donde: v1 = Distancia de la columna al nuevo eje neutro. Como se aprecia, las columnas ubicadas sobre el eje neutro no participan para la determinacin del momento de inercia del conjunto. La carga axial en las columnas ms esforzadas ser: 2v1 Hh 4 W P = + Las columnas se pre dimensionan con la carga ms crtica. Para otras distribuciones de columnas, el procedimiento es similar, es decir, se analiza la flexin respecto a los ejes de simetra que sta presenta. Por parte, los arriostres se pre dimensionan con un peralte de aproximadamente 1/8 a 1/10 de su longitud y un ancho que es de 1/2 a 2/3 del peralte. El ngulo formado entre dos arriostres deber variar entre 75 y 105 para que el elemento pueda considerarse eficiente. El espaciamiento vertical de estos elementos debe definirse buscando siempre que la esbeltez de las columnas no se incremente al punto de requerir un diseo especial bajo este tipo de consideracin. Estando los elementos pre dimensionados, la estructura portante se analiza. Se determinan los esfuerzos y se disea el refuerzo longitudinal y transversal. Los arriostres deben contar con refuerzo en su cara superior e inferior para que puedan soportar la inversin de esfuerzos que se presentan ante solicitaciones ssmicas. El refuerzo transversal tambin se extiende a todo lo largo de las piezas para que sirva de apoyo al refuerzo longitudinal y para que absorba las fuerzas cortantes que se desarrollan. 26. Tipos especiales de tanques elevados

Los reservorios de gran capacidad deben ser provistos de un fondo abovedado que trabaje ntegramente a compresin, evitando el uso de losas planas para los cuales es indispensable colocar vigas de apoyo. En el fondo del tanque se coloca un cinturn armado, que absorbe el empuje lateral generado por la bveda. Este tipo de tanques tienen dimetros de 12 a 14 m. con espesores de losa de hasta 15 cm. el empuje generado por la bveda interior es compensado por el empuje generado por el fondo exterior. La carga sobre el cinturn y el dimetro del fuste son disminuidos con el consecuente ahorro en la cantidad de concreto. Este tipo de reservorios se denomina tanque Intze.

Imagen 13 Tanque Intze, Imagen de: www.estudiovarela.com27. Accesorios Los accesorios son todas las tuberas que entran y salen del reservorio27.1 Tubera de entrada

El dimetro de esta tubera est definido por la lnea de impulsin, y deber estar provisto de una vlvula compuerta de cierre de igual dimetro antes de la entrada al reservorio. La distancia entre la generatriz inferior de la tubera de ingreso y la generatriz superior de la tubera de rebose debe ser mayor a 5 cm. La zona de entrada se ubica en el nivel superior del reservorio, sobre el nivel mximo del agua; es recomendable adosar el tubo de entrada a un pilar y terminarle con un codo que evite la proyeccin hacia arriba del lquido. 27.2 Tubera de paso directo (bypass)

Se debe considerar el uso de bypass con el objeto de mantener el servicio mientras se efecta el lavado o la reparacin del reservorio. La tubera de paso directo estar provista de una vlvula compuerta. 27.3 Tubera de salida

El dimetro de la tubera de salida ser el correspondiente al dimetro de la matriz de distribucin, debiendo estar provisto de una vlvula compuerta de cierre. La tubera de salida debe ubicarse en la parte baja del reservorio y deber estar provista de una canastilla de succin.27.4 Tubera de limpieza Se deber ubicar en el fondo del reservorio el cual deber contar con una pendiente no menor a 1% hacia la tubera de limpieza. El dimetro de la tubera de limpieza ser diseado para permitir el vaciado del tanque en tiempo no mayor a 2 horas. La tubera de limpieza deber estar provista de una vlvula compuerta y no es recomendable que descargue directamente al alcantarillado sanitario, por lo cual deben tomarse las previsiones necesarias para evitar contaminaciones, preferentemente se debe descargar al alcantarillado pluvial. 27.5 Tubera de rebose

La tubera de rebose debe ser dimensionada para posibilitar la descarga del caudal de bombeo que alimenta al reservorio. El dimetro de la tubera de rebose estar determinado por la altura de la cmara de aire en el reservorio, evitndose presionar la tapa del mismo. En todo caso, es aconsejable que el dimetro de la tubera de rebose no sea menor que el dimetro de la tubera de llegada. La tubera de rebose se conectar con descarga libre a la tubera de limpieza y no se proveer de vlvula de compuerta, permitiendo la descarga en cualquier momento. 27.6 Ventilacin

Los reservorios deben disponer de un sistema de ventilacin, con proteccin adecuada para impedir la penetracin de insectos y pequeos animales. Para ello es aconsejable la utilizacin de tubos en U invertida, protegidos a la entrada con rejillas o mallas milimtricas y separadas del techo del reservorio a no menos de 30 cm. El dimetro mnimo de esta tubera es 2. 4.6.7 Limitadores de nivel En los reservorios debe disponerse de un dispositivo limitador de nivel mximo de agua, destinado a impedir la perdida de agua a travs del rebose. Una alternativa es el empleo de un sistema que interrumpa el suministro de energa a las bombas cuando el nivel del lquido llegue al lmite mximo. 27.7 Medidor

Se instala en la tubera de salida con la finalidad de medir los volmenes de agua entregados en forma diaria y las variaciones del caudal. 4.6.9 Indicador de nivel Los reservorios deben ser dotados de un dispositivo indicador de la altura de agua en el reservorio, el cual no debe ser capaz de deteriorar la calidad del agua. Para este fin se podra emplear el sistema constituido por una boya, cuerda y regla graduada. 28. Aspectos complementarios

28.1 Borde libre

El reservorio debe estar provisto de una altura libre por encima del nivel mximo de agua, con el objeto de contar con un espacio de aire ventilado. La altura libre no debe ser menor a 0,20 m. 28.2 Revestimiento interior

El fondo y las paredes del tanque, deben ser impermeables, independientemente de cualquier tratamiento especial, como pintura o revestimiento.28.3 Boca de visita

Cada reservorio debe contar por lo menos con una abertura para inspeccin de 0,60 x 0,0 m como mnimo. La abertura estar ubicada en su cubierta, junto a uno de las paredes verticales, de preferencia en la misma vertical de la tubera de ingreso al reservorio. Los bordes de las aberturas de inspeccin deben situarse por lo menos 5 cm ms alto de la superficie de la cubierta del reservorio. Las aberturas para inspeccin deben ser cerradas con una tapa que tendr un sistema de seguridad con llave o candado y debe tener una forma tal que impida la entrada de agua a travs de sus juntas.28.4 Escaleras

Las escaleras de acceso sern tipo marinera y deben estar provistas de jaula de proteccin, de manera que permitan el acceso hasta la losa de cubierta del reservorio. La parte superior del reservorio debe contar con un barandado de proteccin. 28.5 Proteccin contra la luz natural

No ser permitida la entrada de luz natural al interior del reservorio de forma permanente a fin de evitar la formacin de algas en el interior del mismo. Imagen 14 Muro y Rejas como cerco de Proteccin, Guayaquil, Foto de Domnica Padilla

28.6 Cerco de proteccin

Los reservorios deben estar protegidos mediante un cerco o muro con una altura y resistencia necesarias para evitar el acceso directo de personas no autorizadas o animales. 29. ConclusinGuayaquil es una ciudad que ha ido creciendo aceleradamente los ltimos aos, lo cual ocasiona problemas de abastecimiento de agua potable a cada rincn de la ciudad. La presin de las redes pblicas no es suficiente para abastecer a toda la ciudad. Los continuos y molestos cortes de agua por mantenimiento de redes pblicas hacen insostenible a una ciudad. Cuando se proyecta una vivienda sostenible, se debe prever que habr das en que las redes sean cortadas u otros, cuya cisterna debe ser limpiada, por esta razn, se proyectan dos cisternas para que mientras la una est en reparacin y limpieza, la otra sea de abastecimiento y as las actividades del individuo y la familia no sean interrumpidas (cocinar, lavar, asear, limpiar). Si pensamos en la solucin individual, intuiramos que podra ser la misma a la solucin colectiva., Es decir, porque no crear dos sistemas de abastecimientos a la ciudad al igual que en la vivienda sostenible. Cuando uno est en reparaciones o mantenimiento, el otro no deje de proveer de agua a la ciudad. Los reservorios, del cerro del Carmen, que en este momento estn inutilizados, pueden ser aquella segunda cisterna de la vivienda sostenible. Pueden ser la solucin diaria a las reparaciones de redes de agua potable. Incluso pueden permanentemente, ayudar a estas redes a abastecer a la ciudad cuando la demanda de agua incremente durante el da (maana y tarde) , y abastecerse de la mismas redes en las horas de menor consumo(noche) y as la ciudad jams se quedara sin agua.

30. BibliografaASSOCIATION OF AMERICAN GEOGRAPHERS. (s.f.). Recuperado el 20 de Junio de 2015, de ASSOCIATION OF AMERICAN GEOGRAPHERS Web Site: http://www.aag.org/galleries/mycoe-files/T.Abastecimiento20de20agua20potable.pdfChang Gmez, J. (2015). Sistema de tratamiento de agua potable en la ciudad de Guayaquil. Calidad de Agua Guayaquil. Guayaquil, Ecuador. Obtenido de https://www.google.com.ec/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=4&sqi=2&ved=0CD8QFjAD&url=http%3A%2F%2Fwww.dspace.espol.edu.ec%2Fbitstream%2F123456789%2F6145%2F10%2FDiapositivas%2520Calidad%2520de%2520Agua%2520Caso%2520Guayaquil.ppt&ei=v0yQVfiTIcyVNtbMgPitacanet. (2015). Manual de abastecimiento de agua potable por gravedad. Obtenido de www.itacanet.org: http://www.itacanet.org/esp/agua/Seccion%202%20Gravedad/Manual%20Abastecimiento%20Agua%20Potable%20por%20gravedad%20con%20tratamiento.pdfMcjunkin, F. E. (1986). Agua y Salud Humana. Mexico: Limusa.Pen Peralta, J. (Julio - Septiembre de 2007). Academia Mexicana de Ciencias. Obtenido de www. revistaciencia.amc.edu.mx: http://www.revistaciencia.amc.edu.mx/images/revista/58_3/PDF/04-545.pdfReservorio de Agua. (2014). Obtenido de membranas los volcanes.com: http://membranaslosvolcanes.com/reservorio-de-agua.phpUNATSABAR. (2005). Gua de Diseo de Reservorios Elevados de Agua Potable. La Publicacion de Diseo de Reservorios. Lima, Peru: Organizacin Panamericana de la Salud.

31. Tabla de IlustracionesImagen 1Crecimiento de la poblacin mundial, Imagen de: www.socialesde2.blogspot.com4Imagen 2 Planta nueva La Toma, Guayaquil, Imagen de: www.socialesde2.blogspot.com6Imagen 3 Planta Lurgi, Imagen de: www.interagua.com.ec7Imagen 4 Planta Convencional La Toma, Guayaquil, Imagen de: www.interagua.com.ec7Imagen 5 las cuatro zonas del Sedimentador, Imagen de: Itacanet.com10Imagen 6 Los cuatro reservorios del Cerro del Carmen, Guayaquil, Foto de: Domnica Padilla12Imagen 7 Reservorio de Agua del cerro del Carmen, Guayaquil, Foto de: Domnica Padilla13Imagen 8 Reservorios del Cerro del Carmen Soportados por Columnas y pilotes, Guayaquil, Foto de: Domnica Padilla16Imagen 9 Tanque Esfrico, Imagen de: www.erichennmurals.com19Imagen 10 Reservorio Paraleleppedo, Imagen de: www.huaralenlinea.com20Imagen 11 Reservorio Cilndrico, Guayaquil, Foto de: Domnica Padilla20Imagen 12 Partes del Reservorio Elevado, Boceto de: Domnica Padilla22Imagen 13 Tanque Intze, Imagen de: www.estudiovarela.com25Imagen 14 Muro y Rejas como cerco de Proteccin, Guayaquil, Foto de Domnica Padilla28

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