8 Manual de AGyS

8/14/2019 8 Manual de AGyS

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MANUAL DE PROYECTOS DE

AGUA POTABLE Y

SANEAMIENTO EN

POBLACIONES RURALES

Ing. Eduardo Garca TrisoliniLima, mayo 2008


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INDICE GENERAL

INTRODUCCINPRIMERA PARTE: AGUA POTABLE

I. INFORMACIN BSICA.1. Aspectos sociales.2. Aspectos logsticos y legales.3. Topografa.4. Hidrologa.5. Geologa.

II. PLANEAMIENTO.1. Demanda de agua.2. Oferta de agua.3. Componentes del sistema.

III. TUBERAS.1. Clculo de caudales.2. Resistencia a la presin.3. Recomendaciones para su instalacin.

IV. DISEO DE CAPTACIONES.1. Manantiales.2. Aguas subterrneas.3. Ros o canales.

V. DISEO DE LINEAS DE TUBERAS Y RESERVORIOS.1. Conduccin / impulsin.2. Aduccin y distribucin.3. Reservorio.

VI. DISEO DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE FILTRO LENTO.1. Descripcin general.2. Proceso de tratamiento.3. Recomendaciones para el diseo.4. Recomendaciones para su operacin y planeamiento.


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SEGUNDA PARTE: SANEAMIENTO

I. INFORMACIN BSICA.1. Aspectos sociales.2.

Aspectos logsticos y legales.3. Topografa.

4. Geologa.II. PLANEAMIENTO.

1. Caudales y volmenes de diseo.2. Componentes del sistema.

III. DISEO DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO.1. Colectores y emisores.2. Buzones y buzonetas.3.

Estacin de bombeo.

IV. DISEO DE TANQUES SEPTICOS.1. Descripcin general.2. Proceso de tratamiento.3. Recomendaciones para el diseo.4. Recomendaciones para su operacin y tratamiento.

V. DISEO DE LAGUNAS FACULTATIVAS.1. Descripcin general.2. Proceso de tratamiento.3.

Recomendaciones para el diseo.4. Recomendaciones para su operacin y tratamiento.

ANEXO:A.Biofiltros.B. Costos referenciales para agua y saneamiento.


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INTRODUCCIN

El objetivo del presente manual, es dar un instrumento que facilite a los

proyectistas y a los evaluadores de proyectos de agua potable y saneamiento,

en poblaciones rurales (normalmente en poblaciones menores a 5,000

habitantes) en la elaboracin de expedientes tcnicos y en la evaluacin de los

mismos.

Para cumplir el objetivo, el manual tiene las siguientes caractersticas:

Carcter integral de los aspectos a considerarse en los programas yproyectos de agua potable y saneamiento, en la planificacin y el diseo. Tipo de ayuda memoria con todos los aspectos a considerarse. Es un

check list para la elaboracin de un estudio.

o Descripciones de los aspectos ms notables para un adecuado diseode las obras.

Se adjunta un anexo de precios aproximados de costos de materiales, equipo, estructuras, partidas presupuestales y costos per cpita de las

instalaciones, para orientar los presupuestos.

Es deseo que el presente documento coadyude a la elaboracin de mejores

proyectos por parte de los proyectistas y tambin permita un mejor control

para su aprobacin por parte de los evaluadores.

El Autor


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PRIMERA PARTE:

AGUA POTABLE


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1. ASPECTOS SOCIALES

a) Poblacin actual Nmero de habitantes y familias. Nmero de viviendas y descripcin de servicios pblicos (escuelas y postasmdicas, etc). Nivel de migraciones permanentes y estacinales.

b) Poblacin a 20 aos

Nivel de crecimiento o decrecimiento desde hace 10 aos atrs. Determinacin de condiciones socio-econmicas que pueden afectar el

crecimiento a futuro. Proyeccin poblacional a 20 aos, en base al anlisis de la informacin

anterior.

c) Consideraciones socio econmicas

Ocupacin de la poblacin. Indicar las 3 principales actividades. Ingreso familiar. Posibilidad de financiar instalaciones intradomiciliarias de agua y

saneamiento. Posibilidad de pago de tarifas por el uso de los servicios.

d) Aspectos organizativos

Organizacin actual para agua potable y saneamiento. Disposicin para el aporte de mano de obra en la ejecucin del proyecto,

indicando nmero de jornales/familia, nmero de familias y periodos del aodel aporte.

Indicar proyectos similares en que aportaron mano de obra.

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2. ASPECTOS LOGSTICOS Y LEGALES

Deben considerarse los siguientes aspectos:

a) Facilidades para ingeniero residente Alojamiento. Movilidad. Oficina.

b) Condiciones para la construccin

Acceso a la zona, pocas de interrupcin de vas. Almacn para materiales y herramientas. Lugar de compra de materiales, distancia, fletes. Disponibilidad en la localidad del equipo mecnico como retroexcavadora,

volquetes, mezcladora, bomba de agua, etc. Precios y condiciones.

Disponibilidad del personal obrero en la zona indicando perodos difciles.c) Condiciones climticas

Deben presentare registros de temperaturas y precipitacin pluvial de lasestaciones ms cercanas.

d) Condiciones gerenciales, sociales y polticas

Experiencias y capacidad de gestin de municipio. Condiciones sociales y polticas que pueden afectar la ejecucin del proyecto.

e) Condiciones legalesPropiedad de reas donde se construyan plantas de tratamiento, estaciones debombeo y reservorios.

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3. TOPOGRAFA

a) Plano general

Plano donde se construya todas las obras del proyecto. Se recomienda utilizar la carta nacional, en escala 1: 25.000 con curvas de

nivel cada 25 m.

b) Plano en planta de obra especfica

Se refiere bsicamente a zonas donde se ubiquen obras importantes que puedanser captacin (cuando se ubica un ro), planta de tratamiento y reservorio. Serecomienda escala 1:100 con curvas de nivel cada 0.5.

c) Plano para instalacin de tuberas de conduccin, aduccin eimpulsin

Se debe presentar plano en planta de franja de 20m de ancho (10 m a cada ladodel eje de la tubera) en el que se puede apreciar orografa y construcciones(casas, vas, puentes, etc.) y perfil de alineamiento.

Escala recomendada: 1,000 a 1,200 con curvas de nivel cada 1.0 m.

d) Levantamiento del centro poblado y futuras ampliaciones

Se requiere para el diseo del sistema de distribucin. Deben nombrarse las calles, indicando longitud frontal de las propiedades

codificadas. Escala recomendada: 1:500 a 1:1000.

Curvas de nivel: cada 0.5 a 1.0 m.

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4. HIDROLOGA

a) Tipo y ubicacin

Determinar si es manantial, ro, canal o agua subterrnea y cotas de captacin.

b) Determinacin de caudales

Se propone la siguiente forma de presentacin.

MES E F M A M J J A S O N Dl/s

Caudales aforados

Caudales proyectados en base a informacin de los pobladores.

En el caso que la fuente de agua sea subterrnea, tendr que incluirse un informegeolgico y los estudios de prospeccin geofsica.

El informe geolgico deber estar orientado a la determinacin de la presencia deacuferos y la prospeccin geofsica determinar la profundidad del acufero y lacalidad del agua respecto a la salinidad.

c) Calidad de agua

La calidad del agua es una condicin fundamental en proyectos de agua potable.

En el captulo 1I-3, se describe estas caractersticas.En el caso de captacin de ros adems de aspectos fsicos, qumicos ybacteriolgicos, se determinar el transporte de sedimentos para el diseo deldesarenador.

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5. GEOLOGA

Deben determinar los aspectos siguientes:

Clasificacin de suelos para la excavacin. Determinaciones del nivel fretico. Materiales para el relleno de zanjas. Agregados para el concreto. Estudios geolgicos especficos.a) Clasificacin de suelos / nivel fretico

Se determinar el volumen de excavaciones con la siguiente clasificacin: Roca fija. Roca suelta. Tierra.

Para determinar esta clasificacin se aperturarn calicatas de 1m de profundidaden el alineamiento de las excavaciones previstas aproximadamente cada 100 m.Estas mismas calicatas servirn para determinar niveles freticos.

b) Materiales para el relleno de zanjas

Debe determinarse las canteras para la primera etapa de relleno de zanjas, quedebe ser material granular zarandeado, que puede ser el mismo material deexcavacin y cuando no resulta adecuado debe determinarse las canterasrespectivas indicando ubicacin, acceso, volumen y costos de explotacin y traslado.

c) Agregados para el concreto

Considerando que se utilizar concreto en las obras de captacin, plantas detratamiento y reservorios, as como piletas, es necesario ubicar e indicar los bancosde agregados, obtenindose muestras para su anlisis granulomtrico y serpresentado en el expediente tcnico.

La distancia del banco a las obra y su facilidad de explotacin, as como el accesovial, determinarn los costos de estos agregados para ser utilizados en los anlisisde precios del concreto o tarrajeo.Los agregados debern ser hormign para concreto y arena para tarrajeo.

d) Estudios geolgicos especficos

Se realizar para determinar la capacidad portante para la cimentacin dereservorios elevados o estudios geofsicos de prospeccin de agua subterrnea yestudios geotcnicos en bocatomas y descripcin geolgica de las rocas donde seoriginan los manantiales.

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II

Planeamiento

1)Demanda de agua.2)Oferta de agua.3)Calidad de agua.4)Componentes del sistema.Cuadros:1. Requerimientos para anlisis de agua potable.2. Parmetros de calidad en el agua.3. Directiva de la OMS para agua potable.Grfico:

1.

Esquema de un sistema de agua potable rural.


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1. DEMANDA DE AGUA

Para el clculo de la demanda de agua se requiere analizar cuatro variables, queson:

Periodo de diseo. Poblacin actual y futura. Dotacin de agua. Clculo de caudales.1.1 Periodo de diseo

Segn DIGESA, el periodo de diseo que debe considerarse de acuerdo al tipo desistema a implementarse es:

Sistema Periodo (aos)Gravedad 20

Bombeo 10Tratamiento 10

Debe entenderse sin embargo, que en todos los casos la red de tuberas debedisearse para 20 aos.

1.2 Poblacin actual y futura

La poblacin actual se obtendr de la informacin de las autoridades locales,relacionndolo con los censos y con el conteo de viviendas y considerando loscriterios indicados en el captulo de informacin bsica.

La poblacin futura, se obtendr con la frmula siguiente:

Pf = Pa (1 + rt)1,000

Donde:

Pf : Poblacin futura.Pa : Poblacin actualr : Tasa de crecimiento anual por milt : N de aos

Ejemplos de aplicacin:

Datos:Pa = 5,000r = 25 por milt = 20 aos

Aplicacin:

Pf = 5,000 (1 + 25 x 20) = 7,5001,000


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1.3 Dotacin de agua

La dotacin de agua se expresa en litros por personas al da (lppd) y DIGESA,recomienda para el medio rural los siguientes parmetros

Zona Mdulo (lppd)Sierra 50Costa 60Selva 70________

La OMS recomienda los parmetros siguientes:

ClimaPoblacin

Fro ClidoRural 100 1002,000 10,000 120 150

10,000 50,000 150 20050,000 200 250

En el Fondo Per Alemania, se ha considerado las dotaciones siguientes:

Tipo de proyecto Dotacin (lppd) Agua potable domiciliaria con alcantarillado 100 Agua potable domiciliaria con letrinas 50 Agua potable con piletas 30lppd = litros por persona al da

La tendencia a mediano plazo es que las letrinas cambien a alcantarillado y las

piletas a instalaciones domiciliarias, por tanto en lo posible, se recomienda disearinstalaciones a futuro con dotaciones de 100 lppd.

En el caso de colegios, el caudal de diseo considerara un incremento de 50 litrospor alumno y en el caso de industrias se realizar un anlisis especfico.

En los mdulos de consumo, por supuesto no est incluido el riego de huertos o ladotacin de agua al ganado sobre todo al vacuno que consume aproximadamente 40a 50 litros por cabeza.

El proyectista deber evaluar este aspecto incrementando el mdulo o advirtiendo

para que se tome medidas en la JASS para su prohibicin en estos usos. En esteltimo caso, se deber evaluar con los beneficiarios del proyecto la decisin de usarmicro medidores, para el control del uso del agua con tarifas de acuerdo alconsumo.

Caudales de diseo

Los parmetros para un proyecto de agua potable son los siguientes:

a) Caudal medio diario (Qm).b) Caudal mximo diario (Q max.d)c) Caudal mximo horario (Q max.h)Para el clculo, se considera las relaciones siguientes:


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Qm = mdulo de consumo x poblaciones futura

86,400 seg (24 hrs)

Q max d = 1.3 QmQ max h = 2.0 Qm

Ejemplo de aplicacin

Datos:Mdulo: 100 lppdPoblacin: 2,000 habitantes

Aplicacin

Qm = 100 x 2000 = 2.31 l/seg.86,400

Q max d = 1.3 x 2.31 = 3.00Q max h = 2.0 x 2.31 = 4.62

El caudal Q max d, servir para el diseo de la captacin y lnea de conduccin yreservorio.

En Q max h, para el diseo del aductor y sistema de distribucin.

En caso se pueda y decida captar el caudal mximo horario, se puede prescindir delreservorio en el sistema.

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2. OFERTA DE AGUA

Las fuentes ms usuales para el abastecimiento de agua potable son:

Manantiales. Agua de ros o canales de riego. Aguas subterrneas.2.1 ManantialesEn la fuente ms comn, para instalaciones de agua potable en pequeos poblados,ya que las demandas mayormente se ubican debajo de los 5 l/seg.

Tienen la ventaja de la facilidad de captacin ya que requieren prcticamente deuna caja que evita su contaminacin antes del ingreso a la lnea de conduccin y elhecho de que son aguas limpias sin sedimentos.

La desventaja ocurre a veces, por las fluctuaciones del caudal, habiendo casosinclusive en manantiales de caudales bajos, que estos desaparecen en el tiempo, porlo que se recomienda que el proyectista tenga bastante cuidado al considerar elcaudal aforado puntualmente (una vez al ao), como valedero, sin antes averiguaradecuadamente con la poblacin local sus fluctuaciones durante el ao y entreaos.

2.2 Agua de ros o canales de riego

Cuando no se dispone de manantiales de agua, se recurre a la captacin directa dealgn riachuelo o a la captacin indirecta de esta fuente, mediante algn canal

construido anteriormente.

La desventaja de captar agua de ros y canales es que requieren plantas detratamiento, para mejorar la calidad de agua, adems las captaciones de rosrequieren obras ms complejas y costosas.

En el caso de captaciones de canales deber verificarse la disponibilidad del aguadurante el ao, ya que puede tener un servicio estacional con el riego, o si es uncanal lateral, puede tener perodos sin agua por turnos de riego, tambin debeconsiderarse cortes de agua por mantenimiento.

2.3 Agua subterrnea

Muchas veces, sobre todo en la costa, la nica fuente disponible es el aguasubterrnea.La deteccin de acuferos explotables se realizar mediante estudios geofsicos y suexplotacin puede hacerse mediante pozos artesanales o tubulares.

Debe indicarse que el aprovechamiento del agua subterrnea tiene dificultades porlos aspectos siguientes:

Posibilidad de aguas saladas, desde el inicio o salinizacin posterior. Avenamiento del pozo o prdida de caudales por depresiones del nivel freticoen aos secos por movimientos ssmicos.


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Costo de equipo y energa requerida para el bombeo. Dificultades logsticas de una JASS en el mantenimiento de electrobombas o

bombas diesel. Posibilidad de hurto del equipo.

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3. CALIDAD DE AGUA

La calidad del agua se determina por tres parmetros que son:

Fsicos. Qumicos. Bacteriolgicos.Los componentes de stos parmetros se indican en el cuadro N 02.

De los 3 componentes, los aspectos fsicos y bacteriolgicos se pueden mejorar conprocesos de filtros y desinfeccin respectivamente.

Los aspectos qumicos no se pueden modificar por tanto son los de mayor cuidado.En los cuadros 3 y 4 se indican los parmetros permisibles nacionales y de la OMS.

Un aspecto fundamental en la calidad de las aguas es la salinidad, determinadapor la conductividad elctrica (CE) que se expresa mhos / cm (cuadro 1).

La normatividad USA considera los siguientes parmetros

Cuadro N 01

Calidad de agua por salinidad

Tipo de agua CE (micromhos / cm)Excelente a buena Hasta 1000Regular a perjudicial 1000 3000Perjudicial a daina Mayor a 3000

Cuadro N 02

Requerimientos de calidad de agua potable

Fsico Qumico BacteriolgicoTurbiedad Ph Contaje total de bacteriasSlidos totales Alcalinidad NMP de coli/100 ml de muestraColor DurezaSabor Hierro

Olor ManganesoSulfatosClorurosAmoniacoNitritosNitratosOxigeno disuelto


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Cuadro N 03

Parmetros de calidad y lmites mximos de agua potable en el Per

Parmetro LMPColiformes totales UFC/100 ml 0 (ausencia)

Coniformes termotolerantes, UFC/100 ml 0 (ausencia)Bacterias heterotrficas, UFC/ml 500Ph 6.5 8.5Turbiedad UNT 5Conductividad 25 C micromhos/cm 1500Color, UCV Pt-Co 20Cloruros, mg/l 250Sulfatos, mg/l 250Dureza, mg/l 500Nitratos, mg NO3 50Hierro, mg/l 0.3Manganeso, mg/l 0.2

Aluminio, mg/l 0.2Cobre, mg/l 3Plomo, mg/l 0.1Cadmio, mg/l 0.003 Arsnico, mg/l 0.1Mercurio, mg/l 0.001Cromo, mg/l 0.05Fluor, mg/l 2Selenio, mg/l 0.05

Cuadro N 04

Directrices de la OMS para la calidad de agua potable (Gnova 1933)

Item Elementos /sustancias

Smbolo /frmula

Directriz (mg/l)

1 Aluminio AL 0.22 Antimonio Sb 0.0053 Arsnico As 0.014 Bario Ba 0.305 Boro B 0.306 Cadmio Cd 0.0037 Cloro Cl 250.00

8 Cromo Cr 0.059 Cobre Cu 2.0010 Cianuro CN 0.0711 Fluor F 1.5012 Plomo Pb 0.0113 Manganeso Mn 0.5014 Mercurio Hg 0.00115 Molibdeno Mo 0.0716 Niquel Ni 0.0217 Nitrato y nitritos NO3, NO2 50.00 (nitrgeno total)18 Selenio Se 0.0119 Sodio Na 200.0020 Sulfato SO4 500.00


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4. COMPONENTES DEL SISTEMA

En un sistema por gravedad

a) Captacin.b) Lnea de conduccin tubera entre captacin y planta de tratamiento oreservorio de almacenamiento.c) Planta de tratamiento para mejorar la calidad de agua.d) Reservorio de almacenamiento.e) Lnea de aduccin tubera entre reservorio e inicio de la red de distribucin.f) Red de distribucin tuberas que distribuye el agua en la poblacin.g) Piletas pblicas o domiciliarias.4.2 En un sistema de bombeo

Se tiene respecto al sistema de gravedad bsicamente solo 3 cambios.

a) La captacin se convierte en estacin de bombeo.b) La lnea de conduccin se convierte en lnea de impulsin.c) No se utiliza planta de tratamiento.d) El resto de los componentes se mantienen igual.

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III

Tuberas

1. Clculo de caudales.2. Resistencia a la presin.3. Recomendaciones para su instalacin.4. Prueba hidrulica.Grficos:1. Abaco para el clculo de tuberas.2. Determinacin de clases de tuberas.3. Esquema de instalacin de tuberas.4. Esquema de prueba hidrulica.


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1. CLCULO DE CAUDALES EN TUBERAS DE PRESIN

1.1 Frmulas

a) Frmula de Hazen y WilliamsQ = 0.0004264 CD 2.63 S 0.54

Coeficientes de friccin

Fierro galvanizado : 100PVC : 140 a 150

Frmula para PVC:

Q = 0.0597 D 2.63 S 0.54

Donde:

Q = Caudal (m3/seg)D = Dimetro (m)S = Pendiente

b) Frmula de Manning

Coeficientes de friccin

PVC = 0.009Concreto = 0.015

Fierro galvanizado = 0.010

Frmula:

V = S 1/2 R 2/3

n

Q = A.V

Donde: V = Velocidad (m/seg)

R = Radio hidrulico = A/P A = reaP = Permetron = Coeficiente de friccin.Q = Caudal

1.2AbacosSe adjunta Abaco para tubera PVC (C = 140)

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2. RESISTENCIA A LA PRESIN

En el cuadro siguiente se presenta las unidades de presin y sus equivalencias:

Kg/cm2 m.c.a Atmsfera PSI kilopascal Bares lbs/pulg2

1 10 0.968 15.495 98.1 0.980 14.223mca = metros de columna de agua (1 mca = 0.1 kg/cm2)

La relacin de la resistencia a la presin de tubos PVC se indica en el cuadrosiguiente:

Clase mca lbs/pulg2

5 50 717.5 75 10710 100 14215 150 213

Notas: Presin recomendada para el diseo: 80% de la nominal.

Cuando el proyectista tenga que disear sifones con presiones mayores a la clase15, que debe soportar 120 mca (80% de la nominal) , deber recurrir a tubos defierro galvanizado, hasta un mximo de presin de 500 mca.

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3. RECOMENDACIONES PARA LA INSTALACIN DE LA TUBERA

3.1 Almacenamiento

El apilado de tubos debe hacerse sobre terreno nivelado hasta una alturamxima de 3 m. Los tubos no deben estar expuestos al sol.

Las campanas de los tubos no deben recibir sobrepeso, lo cual se logra cruzandolos tubos alternativamente en el apilado.

3.2 Instalacin

a) Excavacin de la zanja

Es recomendable no abrir las zanjas con demasiada anticipacin para evitarderrumbes, inundaciones, problemas de trnsito y accidentes.

La altura de recubrimiento (sobre el tubo) debe ser como mnimo 0.8 m enzonas sin transito vehicular. En zonas de transito vehicular ligero la alturamnima debe ser 1.00 y en zonas de transito pesado 1.20 m.

Para el ancho de la zanja deber considerarse las medidas siguientes:Hasta 2 0.35De 2.5 a 3 0.40> a 3 0.50

El fondo de la zanja debe estar refinado y nivelado, evitando que existanprotuberancias rocosas que hagan contacto con el piso.

b) Relleno de zanjas

Cama de apoyo

Para brindar un soporte firme, estable y uniforme a la tubera, se colocar unacama nivelada de 10 cms de espesor (mximo 15 cms en terrenos rocosos) conmaterial granular (suelos gravo arenosos), con tamao mximo de 2 cms.

Primer relleno

Colocada la tubera, se proceder al relleno, con el mismo material de la cama.En caso el material sea con alto contenido de limo o arcilla se compactara conpisones manuales en capas de 15 cms. al 95% de proctor modificado, con unahumedad ptima de compactacin (aproximadamente 10%).

Segundo relleno

Luego del nivel antes indicado, se proseguir el relleno con terreno no seleccionadocon piedras mximo de 15 cms de dimetro. El relleno se har en capas de hasta 20cms y compactados al 95% proctor modificado.

Etapas

En cualquier caso, el relleno se har inicialmente en el cuerpo de la tubera,dejando libre las uniones, hasta realizar la prueba hidrulica.


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Anclajes de concreto y cajas

Se deber colocar anclajes de concreto en los cambios de direccin (horizontal yvertical) y cuando se tiene reduccin de dimetro.Se instalarn cajas de concreto, cuando se instalen vlvulas.

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4. PRUEBA HIDRULICA

La prueba hidrulica es la verificacin de que las tuberas trabajarnadecuadamente con las presiones previstas, sin que existan fugas de agua en lasuniones o cualquier parte de la tubera, as como en las vlvulas instaladas.

Se recomienda realizar las pruebas, a medida que la obra progresa en tramos nomayores a 300 m. Sin embargo, en caso de sifones, ser mejor hacer la prueba unavez terminada toda la instalacin.

Para realizar la prueba hidrulica, se cierra el extremo de la tubera con un tapnconvenientemente asegurado (o mediante vlvulas), con anclaje formado porestacas de madera o fierro o dados de concreto, segn el requerimiento de lapresin de prueba, dimetro de la tubera y resistencia del terreno.

El llenado de la tubera debe hacerse lentamente, desde el punto ms bajo, del

tramo que se va ha probar. En los puntos altos, cambios de direccin y extremos delnea se debe disponer de salidas de aire, las cuales deben permanecer abiertasdurante el llenado, a fin de expulsar el aire interior.

Los bloques de concreto de anclaje en los accesorios deben colocarse por lo menos 7das antes de elevar la presin para el adecuado fraguado del concreto. Respecto ala tubera, se puede hacer a las 24 horas de instalado. Se recomienda que la pruebahidrulica, deba realizarse hasta una presin 1.5 veces respecto a la presinesttica en el punto ms bajo del conducto.

La presin de prueba debe mantenerse durante el tiempo necesario para observar y

comprobar el funcionamiento de todas las partes de la instalacin.

El equipo necesario para la prueba bsicamente consiste en una bomba de presinpara expulsar el aire dentro de la tubera, un manmetro con vlvula de retencin,vlvula de compuerta para aislar la lnea de derivacin del manmetro y unionesuniversales.

La bomba de prueba debe estar ubicada en la parte ms baja del tramo a probar.

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IV

Diseo de captaciones

1. Manantiales.2.Aguas subterrneas.3. Ros o canales.4. Check list para el diseo.Grfico:

1. Cajas de captacin de manantiales


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1. CAPTACIN DE MANANTIALES

1.1 Descripcin (ver grfico n 01)La captacin de manantiales se realiza mediante una estructura de concreto

armado, conformado por 2 cajas, siendo la primera para el ingreso del agua y lasegunda como caja de vlvulas. Ambos deben tener tapas metlicas hermticas.

La caja de ingreso deber tener orificios que permiten el ingreso del agua a la cajay tener un relleno de grava entre la caja y el terreno donde se ubica el manantial.

El objetivo es que el agua ingrese a la caja lo ms directamente posible sin recibircontaminacin del medio ambiente.

De acuerdo al caudal de captacin DIGESA clasifica las cajas de captacin en 3tipos, con dimensiones de acuerdo al caudal.

Tipo Caudal (l/seg.)C 1 Hasta 2.5C 2 0.7 0.8C - 3 Hasta 6

1.2 Componentes de la estructura- Caja de captacin y caja de vlvulas.- Rejilla en la entrada de la tubera.- Vertedor de excedencias y tubera de limpia.- Vlvulas para lnea de conduccin y tubo de limpieza.- Zanja perimetral para interceptar escurrimiento al manante y caja.- Tubo de ventilacin.- Tapas de las cajas de 0.80 x 0.60m con cierres hermticos.- En manantes dispersos utilizar galeras colectoras hasta la caja.- Cerco perimtrico.

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2. CAPTACIN DE AGUAS SUBTERRNEAS

2.1 DescripcinUn sistema de captacin de aguas subterrneas esta conformado normalmente por

los siguientes componentes:

a) Pozo de explotacin, que puede ser artesanal o tubular.b) Caseta de bombeo, que incluye bomba y accesorios.c) Generacin de energa, que puede ser de acuerdo al caso molino de viento

(Eolico), motor diesel o gasolinera, acometida elctrica o paneles solares.d) Lnea de impulsin, que es la tubera del pozo al reservorio.A continuacin se describen los aspectos ms importantes para el diseo de estoscomponentes, excepto la lnea de impulsin que se describe en el captulo V.

2.2Pozas artesanales

a) Descripcin

Se utilizan cuando el acufero a captar se ubica a menos de 20 m. que es laprofundidad mxima que se puede llegar con este tipo de pozos.

Normalmente son pozos excavados manualmente y luego revestidos con anillosprefabricados de concreto simple o concreto armado de a 10 a 5 cms de espesor, deacuerdo al caso y con una altura de 0.50 m, para facilitar su manipulacin.

Los anillos que estn en contacto con el acufero debern tener orificios para elingreso del agua al pozo.

El dimetro interno de los anillos debe ser 1.20 m. para facilitar el ingreso al pozopara su mantenimiento. El dimetro de excavacin del pozo debe ser mnimo de1.60 m.

El espacio entre el anillo con orificios debe llenarse con grava como materialfiltrante. Es recomendable que el revestimiento del pozo sobresalga por lo menos0.5 m. de la superficie del terreno, para evitar que el agua de escorrenta ingrese alpozo.

El pozo debe tener un tapa removible para su mantenimiento y una escalera deacceso.

b) Recomendaciones para su ubicacin

Para ubicar el pozo, deber tenerse en cuenta las siguientes recomendaciones:

Distancia de seguridad (m)Fuente decontaminacin Terreno comn Suelos gravosos

Tanque sptico 20 - 30 100 Alcantarilla 20 -Letrina 20 - 30 100

Corral 30 - 50 140Curso de agua 30 - 50 150


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GTZ recomiendaDistancia mnima entre letrina y fuente de 15 m. horizontalmente y del fondo del

pozo de la letrina al nivel fretico 1.5 m.

2.3 Pozos tubularesa) DescripcinSe considera un pozo tubular cuando el acufero se ubica a ms de 20 m. deprofundidad y se construye con equipo de perforacin, siendo el ms recomendableel de rotacin versus el de percusin.

El lugar y profundidad del pozo se determinan previamente mediante estudiosgeofisicos, que tambin debe dar pautas sobre la calidad del agua y lasconsideraciones de diseo del pozo de acuerdo a la estratificacin del terreno.

Durante la ejecucin del pozo, se debe llevar un registro minucioso de laestratificacin para el diseo del encamisado del pozo y la ubicacin ycaractersticas de los filtros.

En proyectos de agua potable rural los tubos que se utilizan son PVC Clase 10, de6 a 8 pulgadas de dimetro.

b) Recomendaciones para su ubicacin

Se recomienda que el pozo debe estar a ms de 5m. de canales, 15 m. de tanquesspticos y 50 m. de lagunas de tratamiento de aguas servidas.

c) Recomendaciones para perforacin y diseo

Dado el grado de especializacin de estos aspectos, recomendamos que ambosaspectos los realicen empresas especializadas en el tema.

2.4 Caseta de bombeoa) Descripcin

La caseta de bombeo lo conforma el edificio que protege el equipo de bombeo y susaccesorios.

El equipo de bombeo, con energa elctrica consistir bsicamente de la bombasumergible, el tubo de bombeo, cable que soporta la bomba, el rbol hidrulico y eltablero de control.

En caso de bombas con energa diesel o gasolina comprender el motor, el dinamo yla bomba con sus accesorios antes indicados.

En cualquier caso se deber contar como mnimo con 2 unidades de bombeo, parasu servicio alterno por manejo o mantenimiento.

La edificacin debe tener un rea mnima de 10 m2, construido de material noble ybajo las recomendaciones constructivas siguientes:


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Techo removible para izaje de componentes del pozo durante su reparacin omantenimiento si la caseta se ubica en el pozo.

Debe ubicarse en zona segura contra inundaciones y hurtos. El rea debe ser suficiente para el equipamiento, operacin y mantenimiento

cuando la energa es diesel o gasolina, debe considerarse un almacn adjuntopara el combustible.

Ventilacin adecuada e iluminacin natural. Pozo a tierra y pararrayos cuando la energa es elctrica.b) Ubicacin de la caseta

Se recomienda ubicar la caseta al costado del pozo y no directamente sobre el pozopor las consideraciones siguientes:

En pozos artesanales se facilita las operaciones de mantenimiento. En pozos tubulares puede ocurrir asentamientos del terreno, alrededor del pozo

que afectan la cimentacin y estabilidad de la caseta.Esta situacin resulta aun ms crtica si encima de la caseta se ubica el tanqueelevado del reservorio.Los asentamientos se producen por avenamiento del pozo, lo que ocasionahundimientos alrededor del tubo, que trasmite hasta la superficie del terreno.

c) Informacin para la eleccin de la bomba

a. Balance entre demanda y oferta de agua. La oferta se determina con pruebas debombeo, de acuerdo a tiempos de sustraccin, caudales, niveles estticos ydinmicos.

b. Definicin del caudal y tiempo de bombeo en horas por da.c. Altura de bombeo en base a las cotas de ingreso y salida y prdidas de friccin

de tubera de impulsin de acuerdo al caudal y dimetro de la tubera.

d. Fuente de energa y eficiencia de las bombas de acuerdo a la altitud de la zona.

d) Clculo de potencia de bombas de agua.

Frmula

P = gHQe

Donde:P = potencia en Kwg = gravedad (9.81 kg/cm2)H = altura de bombeo (m)Q = caudal a extraerse (m3/seg)e = eficiencia de la bomba (0.40 0.60)


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Ejemplo de aplicacin

Datos:H = 35 m (30m de diferencia de cotas y 5 m de prdida de friccin en tubera)Q = 2 l/seg = 0.002 m3/seg

e = 0.40

Aplicacin

P = 9.81 x 35 x 0.002 = 1.71 kw0.40

HP = 1.71 x 1.34 = 2.30 HP

2.5 Generacin de energaa) Descripcin

Las fuentes de energa posibles, para bombear el agua subterrnea y sus gastosreferenciales son los siguientes:

Fuente Costo 1 kw hora(US$)

- Motor a gasolina 0.80- Panel solar 0.45- Motor diesel 0.39- Red elctrica 0.10- Molino de viento (no determinado)

Adicionalmente debern considerarse los siguientes aspectos:- Los motores diesel o gasolina, debern renovarse cada 5 a 10 aos de acuerdo a

su uso.

- Los panales solares se estima que duren por lo menos 20 aos.- Los molinos de viento, representan muchos problemas en su mantenimiento y

su funcionamiento de acuerdo a la estacionalidad de los vientos representamucha incertidumbre.

b) Bombeo con paneles solares

Considerando que el sol es la fuente de energa del futuro por su limpieza ecolgicay costos cada vez ms competitivos por el avance tecnolgico en su utilizacinmediante paneles solares, se da algunas apreciaciones al respecto:

- Los paneles solares de placas de silicio, producen energa elctrica en base a luzsolar que para la sierra es de 5 a 6 horas/da.

- La energa solar que llega a la tierra es aproximadamente 1.0 kw/m2 y con latecnologa actual se obtiene con las placas de silicio una eficiencia de 16%, loque representa 0.16 kw/m2.

- La energa elctrica producida por las placas, se utiliza para accionar pequeasbombas de agua elctricas.


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- La instalacin y mantenimiento de un bomba elctrica con paneles solares essimple. Los paneles que son rectangulares de 0.5 x 1.0 m. se instalan sobre unmarco de fierro, con un ngulo adecuado, tratando de que se ubique lo msperpendicular a la luz solar, para lo cual se utiliza una orientacin al norte (fijo)o en un balancn este oeste, movible para hacerlo perpendicular al sol.

Esta estructura de fierro, debe tener 4 salientes orientados hacia arriba, paraque sirvan de pararrayos (bastar 0.3 m.) y haciendo tierra con un cable o fierrode 3 a 6 metros de longitud.

La altura del panel al suelo ser de 0.5 a 1.0 m. y se evitar que el polvoensucie, pues le quitar potencia.

La duracin del panel, se estima que por lo menos sea de 20 aos.

La bomba requiere un mantenimiento mnimo de cambio de aceite y revisionesperidicas y podr durar aproximadamente 10 aos.

Ejemplo de clculos para determinar nmero de paneles

a) Clculo de la potencia requerida

Se asume bombear 5 l/seg., a una altura de 30 m. con prdidas de friccin de 4m.

P = g HQ = 9.81 x 34 x 0.005 = 4.169 kw (4,169 vatios)F 0.4

b) Clculo de paneles

Como 1 m2 de panel produce 160 vatios, para producir 4,169 vatios se requiere 26

m2

.Como 1 panel tiene 0.5 m2., se requerir 52 paneles.

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3. CAPTACIONES DE RIOS Y CANALES

3.1 Captacin de ro

En el diseo, deber considerarse que los caudales de captacin usualmente no

sern mayores a 5 l/seg., por tanto el diseo bsico consistir en:- Defensa riberaa.- Bocal con compuerta.- Canal entre bocal y desarenador.- Desarenador con vertedor de excedencias.- Rejilla para ingreso de tubera.En casos justificados se construir en barraje en el ro

La informacin bsica para el diseo ser:

- rea de la cuenca hidrogrfica, altitud y precipitacin pluvial mensual.- Caudales medios y extremos mensuales.- Transporte de sedimentos.- Derechos de terceros sobre el agua.- Fuentes de contaminacin fsica, qumica y bacteriolgica.- Geologa para la cimentacin de las obras.- Ubicacin y caractersticas de agregados para las obras de concreto.- Acceso a la zona de construccin.3.2 Captaciones de canal

La captacin del canal puede hacerse mediante un orificio en el muro lateral delcanal, regulado con compuerta o vlvula compuesta, para luego ingresar al agua oun desarenador y de aqu a la lnea de conduccin con parrilla en el ingreso al tubo.

La informacin para el diseo ser:

- Continuidad de conduccin del agua en el canal en el ao.- Derecho de uso del agua para el agua potable.- Calidad del agua (qumico, fsico y bacteriolgico) / transporte de sedimentos.

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4. CHECK LIST PARA EL DISEO

1. Balance hdrico- Q mximo horario y diario en la demanda.- Hidrograma de oferta de agua.- Caudal de captacin.

2. Tipo de fuente (marcar con x)- Manantial ( )- Ro ( )- Canal ( )- Subterrnea ( )

3. Calidad del agua- Aspectos fsicos.- Aspectos qumicos.- Aspectos microbiolgicos.

4. Condiciones de fuente4.1 Manantial - Uso actual / derechos de terceros.

- Peligros de contaminacin.- Origen geolgico (tipo de rocas).

4.2 Ro - Cuenca (altitud, rea, precipitacin pluvial).- Derechos de terceros.- Transporte de sedimentos.- Posibles contaminaciones.

4.3 Canal - Periodos de corte de agua.- Permiso de uso.- Sedimentos y contaminantes.

4.4 Aguas subterrneas - Profundidad acufero.- Mtodo de prospeccin.- Tipo de pozo (artesanal o entubado).- Horas de bombeo y caudal.- Potencia de bomba.- Fuente de energa.

5 Tipos de captacin (describir)


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V

Lneas de tuberas yreservorios

1. Conduccin / impulsin.2.Aduccin y distribucin.3.

Reservorio.

Grficos:

1. Esquema de trazado de redes de agua potable.2. Caja rompe presin (CRP)3. Caja de vlvulas.4. Reservorio.


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1. LINEA DE CONDUCCIN O IMPULSIN

1.1 DescripcinEs la lnea que transporta el agua desde la captacin hasta el punto de entrega,

que usualmente es el reservorio de regulacin, pero eventualmente puede ser laplanta de tratamiento o puede ser directamente a la red de distribucin cuando elcaudal de conduccin corresponde al caudal mximo horario, lo que haceinnecesario el reservorio de regulacin.

1.2 Recomendaciones para el diseoa)AlineamientoLa lnea de conduccin deber tener un alineamiento que sea lo ms recto posible yevitando zonas de deslizamiento o inundaciones. Debe evitarse tambin presionesexcesivas mediante la construccin de cajas rompe presin y evitarcontrapendientes y cuando este es inevitable usar vlvulas de aire.

b) Caudal de conduccin

El caudal de diseo usual corresponde al caudal mximo diario. Eventualmentecaudal mximo horario si se tiene disponibilidad hdrica y se justificaeconmicamente esta solucin, comparando el costo adicional por mayor dimetrode tubera y el ahorro de no construir el reservorio.

En el caso de las lneas de impulsin (bombeo) el caudal de diseo se obtendrconsiderando el periodo de tiempo de bombeo por da.

c) Clases de tubera

Se usar tubera PVC de presin (clases 5, 7.5, 10 o 15) de acuerdo a las presionesrequeridas, considerando que la presin de diseo debe ser el 80% de la nominal.

En el caso de sifones, se puede realizar una distribucin de varias clases de tubera,de acuerdo al perfil de presiones.

El dimetro mnimo para la lnea de conduccin debe ser de 2.

d) Velocidades

Mxima 5 m/seg (en lnea de impulsin 2 m/seg)

Mnima 0.5 m/seg

e) Golpe de ariete

En la lnea de conduccin deber evitarse impedimentos de un flujo continuo comopueden ser curvas bruscas o vlvulas, para evitar el golpe de ariete.

Nunca deber colocarse una vlvula de cierre en el punto de entrega de la lnea deconduccin.

f) Dilatacin

Para evitar cambios bruscos de temperatura en la lnea, que ocasionen problemasde dilatacin, la tubera debe enterrarse. En casos de puentes en que la tubera


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estar expuesta a al intemperie deber considerarse las juntas de jebe queabsorban la dilatacin.

g) Instalacin de vlvulas

Las vlvulas debern soportar las presiones de diseo y ser instalados en cajas de

concreto con tapas metlicas aseguradas para evitar su manipuleo por extraos almanejo del sistema.

Las vlvulas ms usuales son:

- Vlvula de compuertaSe instalar al inicio de la lnea para el cierre del agua en caso se requiera realizarreparaciones en la lnea.

- Vlvula de aireSe utiliza para eliminar bolsones de aire en los lugares de contrapendiente, que deno eliminarse produce cavitaciones en la tubera. Se debe colocar en el punto msalto de la tubera.

- Vlvulas de purga o limpiaSe utiliza en sifones, en el punto ms bajo para eliminar sedimentos.

- Vlvulas de retencinSe utiliza en lnea de impulsin, para evitar el retroceso del agua, con elconsiguiente vaciado del conducto y posibles daos a la bomba.

h) Cajas de rompe presin (CRP)

Estructuras de concreto armado para romper la presin hasta el punto de suubicacin e iniciar un nuevo nivel esttico.

Debe tener entrada y salida del agua, tubera de aereacin y tapa de control.

i) Anclajes

Son soportes de concreto para garantizar la inamovilidad de la lnea.

Se requiere en los siguientes casos:

Apoyo de tuberas expuestas a la intemperie. Cambios de direcciones verticales y horizontales. Lugares de disminucin de dimetro.


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1.3 Check list para el diseo

Item Referencia

1 Caudal de diseo

a. Mximo diario con reservorio.b. Mximo horario a la red.c. Para lnea de impulsin (horas/da)

2 Alineamiento del trazo

a. Clasificacin de suelos.b. Nivel fretico.c. Cercana de vas.d. Deslizamientos e inundaciones.e. Derechos de propiedad.f. Presiones extremas.g. Contraflechas.

3 Tubera

a. Clase (s) y dimetro (mnimo 2).b. Velocidades (mnimo 0.5 m/seg, mximo 5 m/seg.).c. Profundidad de enterrado (0.8 1.2 m).d. Accesorios (codos, vlvulas).e. Anclajes.

4 Cajas rompe presin y vlvulas

5 Construccin

a. Profundidad de enterrado.b. Material de relleno clasificado.c. Ancho de zanja.d.

Clasificacin de suelos de excavacin.

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2. LINEA DE ADUCCIN Y DISTRIBUCIN

2.1 Descripcin general

La lnea de aduccin es la lnea entre el reservorio y el inicio de la red de

distribucin. El caudal de conduccin es el mximo horario.La red de distribucin, es el conjunto de lneas destinadas al suministro de agua alos usuarios, que debe ser adecuada en cantidad y calidad. En poblados rurales nose incluye dotacin adicional para combatir incendios.

Los parmetros de diseo de la lnea de aduccin sern los mismos que para lalnea de conduccin excepto el caudal de diseo.

2.2 Red de distribucin2.2.1 Informacin bsica para el diseo

Permetro urbano actual y futuro. Ancho de frontis de las edificaciones por calles. Vas frreas, vehiculares, cursos de agua, puentes, etc. Planos de urbanizacin y pavimentacin. Delimitacin de zonas de presiones. Ubicacin reservorio cota. Sistema existente y ampliaciones. Definicin de etapas.2.2.2 Recomendaciones para el diseoa) Caudal

Mximo horario (Q max. h)

b) Tubera

PVC de presinDimetro mnimo recomendadoPara lneas principales 2.Para lneas secundarias 1.

c) VelocidadesMxima: 2 m/seg.Mnima: 0.5 m/seg.

d) Delimitacin de zonas de presin

Presiones mximas (mca)Porcentajedel rea Esttica Dinmica

85 50 1010 60 85 70 6


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e) Ubicacin

Las tuberas del sistema de distribucin se instalarn a 1m. del borde de laacera o 1/3 de la calzada, a una profundidad mnima de 0.8 m.

La separacin entre las tuberas de agua potable y alcantarillado ser de 3 m.en planta. En casos extremos puede tener una separacin de 1.5 m. debiendo

estar la tubera de agua potable como mnimo 0.3 m. por encima de la tuberade alcantarillado.

f) Vlvulas

Vlvulas compuertaSe utilizar vlvulas con vstagno no deslizante, provistas de cabezal superiorStandard, para todos los dimetros operables mediante llave T.

Se ubicarn en los siguientes lugares:- Intersecciones de la red principal (como mximo cada 800 m. de longitud).- Ramales de derivacin importante.- Puntos ms bajos de la red, para purga o desage. Vlvulas de aireSe ubicar en el lugar ms alto de la contrapendiente para la purga del aireatrapado.

Vlvula reductora de presinSe utiliza para producir una carga de agua predeterminada, menor que la originaly funciona independientemente del caudal que pase por ella.

g) Cmaras rompe presin (CRP)

Se utilizar para regular presiones de agua cuando el desnivel entre reservorio y lared en mayor a 50 m.

Se tiene CRP tipo 6, cuando no tienen cierre de boya y CRP tipo 7, cuando tieneboya de cierre.

Los componentes de los CRP son:- Entrada con vlvula de compuerta.- Salida con canastilla.- Tubera de ventilacin.- Tapa sanitaria con dispositivo de seguridad.h) AnclajesSon de concreto y se utilizan en cambios de direccin y lugares de disminucin dedimetro.

i) Conexiones domiciliarias

Son las conexiones al domicilio o pileta pblica a partir de la red, con los siguientescomponentes: Conexin a la red mediante T o abrazadera. Tubera de conexin de . Vlvula de cierre antes y despus del medidor o solo una sin medidor. Medidor (opcional). Accesorios y piezas de unin.


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Caja de proteccin.2.2.3 Diseo de la red

a) Metodologa. Determinacin de red abierta o cerrada y trazo de lneas principales y

secundarias. Determinacin de caudales por nudo, con la relacin siguiente:Q1 = A1 x Q e

Donde:Q1 = Caudal en nudo (l/seg.)A1 = rea de influencia del nudo.Qe = Mdulo de consumo (l/seg/ha)

b) Trazado de la red (ver cuadro N 01).1. Sistema de circuito abiertoSe utiliza en pequeas poblados y se tiene 2 modalidades:

Espina de pescadoCosiste de un conducto principal que recorre por la calle principal, que vadisminuyendo de dimetro a medida que avanza y que alimenta conductos lateralesque se desprenden de el.

El inconveniente es que no da una buena distribucin de presiones.

ParrillaConsiste en una parrilla longitudinal y transversal de tubos de mayor dimetro quealimenta una red con menores dimetros.

Tiene el mismo inconveniente que el anterior.

2. Sistema de circuito cerrado

Se utiliza en ciudades de mediano a gran tamao.Consiste de un sistema de conductos principales que rodean a un grupo demanzanas, de los cuales partan tuberas de menor dimetro, unidas en susextremos al eje.La ventaja es que como cada tubera es alimentada en sus dos extremos, sedisminuye el recorrido, lo que disminuye la prdida de cargas.

El sistema de circuito cerrado, lo conforman los siguientes componentes:

Circuito primarioTuberas principales de mayor dimetro de la red (800 1000 m de separacin).

Circuito secundarioEnlaza al circuito primario con tuberas de dimetro intermedio, separados de 400a 600 m.


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Circuito de rellenoConstituye el sistema propiamente dicho de distribucin de agua. Se recomiendadimetro mnimo de 2.

c) Clculo de dimetro.1. Para el clculo de sistema abiertoFrmula de flujo de tuberas de Hazen y Williams

Q = 0.0004264 CD 2.63 S 0.54

2. Para el caso de circuito cerrado

Se tiene los siguientes mtodos: Hardy Cross (para verificacin). Tubera equivalente. Linealizacin.2.3 Check list para el diseoItem Referencia

1 Caudal de diseo (mximo horario)2 Diseo de la red

a. Tipo de red (abierta / cerrada).b. Longitud de red.c. Lneas principales y secundarias.d. Mtodo de clculo.e. Delimitacin de presiones (esttica 50 m., dinmica 10 m.).f. Delimitacin de velocidades (mxima 2 m/seg. y mnimo 0.5 m/seg.)g. Clases de tuberas.h. Dimetros utilizados / mtodo de Hardy Croos o Newton

Raphsom.3 Vlvulas (nmero y dimetros)

a. Bloqueo.b. Desage.c. Purga.d. Aereacin.e. Reductor de presin.

4 Anclajes5 CRP tipo 6 y tipo 7

6 Conexiones domiciliarias (con o sin medidor)7 Construccin

a. Profundidad de enterrado.b. Material de relleno clasificado.c. Ancho de zanja.d. Clasificacin de suelos de excavacin

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3. RESERVORIO DE REGULACIN

3.1 Recomendaciones de diseo

a) Tipo de reservorio

Apoyado, cuando se ubica sobre el terreno. Elevado, cuando se ubica sobre estructura de soporte.b) Objetivos

El reservorio debe cumplir los siguientes objetivos:

Suministrar el caudal mximo horario a la red de distribucin. Mantener presiones adecuadas en la red de distribucin. Tener agua de reserva en caso se interrumpa la lnea de conduccin. Proveer suficiente agua en situaciones de emergencia como incendios.c) Capacidad

Se recomienda el 25% del volumen de abastecimiento medio diario (Q md). Estoequivaldra a un almacenamiento de 6 horas por da (aproximadamente 10 pm a 4am).

DIGESA recomienda 15% en proyectos por gravedad y 20% en proyectos conbombeo.

d) Materiales de construccin

Deben ser de concreto armado.

En reservorios pequeos se puede usar ferro-cemento, hasta un dimetro mximode 5 m. y altura de 2 m.

e) FormaSe recomienda el diseo circular por presentar la relacin ms eficiente derea/permetro.

f) Componentes

El reservorio comprende el tanque de almacenamiento y la caseta de vlvulas.

El tanque de almacenamiento, debe tener los siguientes accesorios:

Tubos de entrada, salida, rebose, limpia y ventilacin. Canastilla de proteccin en tubo de salida. Tubo de paso directo (by pass) para mantener el servicio durante el

mantenimiento del reservorio. Tapa sanitaria y escaleras (externa e interna).La caseta de vlvulas, debe tener los accesorios siguientes:

Vlvulas para controlar paso directo (by pass), salida, limpia y rebose, pintadosde colores diferentes para su fcil identificacin.

Tapa metlica con seguro para evitar su manipulacin por extraos.


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g) Ubicacin

La ubicacin debe garantizar las presiones de diseo en la zona urbana actual yzonas de expansin.

El reservorio debe ubicarse lo ms prximos a la red de distribucin, sobre todoa la zona de mayor consumo.

Puede darse el caso de requerirse ms de un reservorio en caso de dispersin dela poblacin, sobre todo con cotas bastante diferenciadas o varios poblados conun solo sistema de conduccin.

La ubicacin debe considerar la delimitacin de zonas de presin (seccin 2.3 d), considerando bsicamente las presiones admisibles de 50 mca de presinesttica y de 10 mca dinmica en la red de distribucin.

h) Tiempo de vaciado del reservorio

Se recomienda un tiempo mximo de 4 horas que depende bsicamente de la carga

hidrulica y dimetro del tubo de salida.Para determinar el tiempo se usa la relacin siguiente:

T = 2S hCA2g

Donde:T = tiempo de vaciado en segundosS = rea tanque (m2).h = carga hidrulica (m).C = coeficiente (0.6 0.65).

A = rea tubo desage (m2).g = aceleracin gravedad (9.81 m/seg.2).

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3.2 Listado de control para el diseo (check list)

Item Referencia1 Capacidad (0.25 mximo diario)

Ubicacina. Geologa adecuada (suelos / drenaje).b. Prxima zona de mayor consumo.c. Zona alta (cota adecuada).

2

d.Proteccin social y fsica3 Tipo: Apoyado / elevado4 Tipo de material: concreto o ferro cemento5 Forma y dimensiones6 Clculos hidrulicos

Clculos estructurales- Espesor- Refuerzo de acero

7

- Tipo de concreto o material8 Tiempo de vaciado del tanque (2 4 horas)

Accesorios y acabadosa.Conexiones de entrada, salida, limpieza, rebose, by

pass.b.Colocadores (rejillas).c.Ventilacin.d.Escalera externa y interna.e. Tapa de inspeccin.

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f. Proteccin (cerco, descarga de agua)10 Precaucin de construccin

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VI

Diseo de una planta de

tratamiento de filtro lento

1. Descripcin general.2. Proceso de filtracin.3. Recomendaciones para el diseo.4. Recomendaciones para su operacin y mantenimiento.Grficos:

1. Esquema general de la planta.2. Sedimentador.3. Prefiltro de grava.4. Filtro lento de paredes verticales.5. Perspectiva.6. Filtro lento de paredes inclinadas.7. Alternativas de drenes.


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1. DESCRIPCIN GENERAL

1.1 Caractersticas

Una planta de tratamiento de filtro lento bsicamente consiste en un caja (de

concreto, ladrillos o mampostera), que contiene arena con un espesor deaproximadamente de 0.7 1.4 m. y para su funcionamiento se llena de agua hasta1 a 1.5 m, por encima de la superficie de la arena, llamada capa sobrenadante.

En la base de la caja debe tener un sistema de drenaje para captar el agua queatraviesa el filtro.

Para el ingreso y salida del agua de la caja debern llevar las estructurascorrespondientes.

Es importante anotar que el agua filtrada no es evacuada en la cota de la base de lacaja, sino ms alta, en una cota de aproximadamente 0.3 m. por encima de lasuperficie del filtro de arena, con el objeto de que la filtracin sea lenta.

Para que el agua que ingresa a la caja tenga un primer proceso de tratamiento seutiliza un sedimentador o un filtro grueso.

1.2 Efectos

Este sistema de tratamiento elimina la turbidez del agua y reduceconsiderablemente el nmero de microorganismos (bacterias, virus y quistes).Es un proceso semejante a la percolacin del agua a travs del subsuelo debido almovimiento lento del agua.

Estos filtros se utilizan desde el siglo XIX habindose probado su efectividad en

mltiples usos, resultando como uno de los procesos de tratamiento ms efectivo,simple y econmico para reas rurales. Su diseo simple facilita el uso demateriales y mano de obra locales y no requiere equipo especial.

1.3 TiposLos filtros lentos pueden ser de varios tipos:

Convencionales. Modificados. Flujo ascendente. Dinmicos.El ms usado es el convencional, por resultar el ms prctico para su operacin ymantenimiento.

El filtro convencional tiene un flujo constante de sentido ascendente, alturaconstante y velocidad regulada.Sus componentes son: Capa sobrenadante. Lecho filtrante. Sistema de drenaje. Sistema de regulacin (entrada y salida).


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1.4 Restricciones y condiciones

Las restricciones de su uso son las siguientes:

Turbiedad del agua mayor a 50 UT, por pocos das hasta 100 UT. Temperaturas menores a 4 C. Presencia de agroqumicos en el agua, que pueden modificar o destruir el

proceso microbiolgico que sirve de base a la filtracin lenta. Es fundamental la presencia de la luz solar.

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2. DESCRIPCIN DEL PROCESO

La filtracin biolgica (o filtracin lenta) se consigue al hacer circular el agua crudaa travs de un manto poroso, usualmente arena. Durante el proceso, las impurezasentran en contacto con la superficie de las partculas del medio filtrante y son

retenidas, desarrollndose adicionalmente procesos de degradacin qumica ybiolgica que reducen a la materia retenida a formas ms simples, las cuales sonllevadas en solucin o permanecen como material inerte hasta su subsecuenteretiro o limpieza.

Los procesos que se desarrollan en un filtro lento se complementan entre s paramejorar las caractersticas fsicas, qumicas y bacteriolgicas del agua tratada,actuando en forma simultnea.

El agua cruda que ingresa a la unidad, permanece sobre el medio filtrante (filtroslentos convencionales) de tres a doce horas, dependiendo de las velocidades de

filtracin adoptadas. En este tiempo las partculas ms ligeras se pueden aglutinar,llegando a ser ms fcil su remocin posterior. Durante el da y bajo la influenciade la luz del sol, se produce el crecimiento de algas, las cuales absorben bixido decarbono, nitratos, fosfatos y otros nutrientes del agua, para formar material celulary oxgeno. El oxgeno as formado se disuelve en el agua y entra en reaccinqumica con las impurezas orgnicas, haciendo que stas sean ms asimilables porlas algas.

En la superficie del medio filtrante se forma una capa principalmente de origenorgnico conocido como piel de filtro, formado principalmente por algas, plankton,diatomeas, protozoricos, rotiferas y bacterias.

La accin de estos organismos atrapa, digiere y degrada la materia orgnicacontenida en el agua.

El agua sale libre de impurezas y con bajo contenido de sales en solucin.

Por lo general el agua sale con bajo contenido de oxgeno y alto contenido de CO2,por lo tanto se requiere acreacin.

La arena de cuarzo tiene carga negativa, mientras que todos los metales ensolucin estn cargados positivamente, por lo que son absorbidos por el cuarzo.

Esta actividad biolgica acta en los primeros 0.4 m. del filtro.

Factores que afectan el proceso:

Dimetro de partculas (del material filtrante). Temperatura (la eficiencia es baja, cuando baja de 2 C). Desarrollo de algas, requieren luz. Sin embargo, filtros cubiertos tambin

trabajan bien. Capacidad de oxidacin del filtro. Pesticidas y sustitutos txicos (negativo). Los poros conforman aproximadamente el 40% del volumen.


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3. RECOMENDACIONES PARA EL DISEO

3.1 Pre filtro sedimentador (ver grfico 1)

Estructura para que el agua discurra a baja velocidad, para la decantacin de

partculas finas, removiendo: Turbidez hasta 1000 UT. Partculas mayores a 0.05 mm.Las recomendaciones para el diseo son:

Profundidad: 1.5 a 2.5 m. Relacin largo / ancho: 4 a 6/1. Relacin largo profundidad: 5 a 20/1. Tiempo de retencin: 4 a 12 horas.

Ejemplo de aplicacin:

Disear un sedimentador para Q = 2 l/seg.

Diseo:

Se asume sedimentador de: Profundidad 2m. (cumple entre 1.5 a 2.5 m.). Ancho de 2 m. y largo de 10 m. (relacin 5/1 0k). Relacin largo / profundidad: 10/2 = 5/1 (ok= Tiempo de retencin.Vol = 2 x 2 x 10 = 40 m3.T = V = 40,000 l = 20,000 seg = 5.55 horas

Q 2 l/seg.(cumple 4 a 12 horas)

3.2 Prefiltro de grava (ver grfico N 02)

Las recomendaciones para el diseo son:

Profundidad de lecho de grava : 1 m

Agua sobrenadante : 1 m rea : 10 100 m2 Velocidad de filtracin : 0.5 m/hora


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3.3 Filtro lento (ver grfico 3 y 4)

a) Clculo del rea de la caja del filtro

Alternativa 1Se utiliza la siguiente relacin:

A = V__0.1 a + b

Donde: A = rea en m2 de la superficie del filtro.V = Volumen de demanda diaria en m3.a = Horas de operacin / da.b = Coeficiente dependiente del N de horas de servicio / da.

Horas Coeficiente

8 0.516 0.724 0

Aplicacin

Ejemplo 1: Poblacin 1000 habitantes con mdulo de 100 lppd funcionando24 horas.

A = 100 x 1000 litros/da = 100 = 41 m2

0.1 x 24 + 0 2.4

Ejemplo 2: idem para 8 horas.

A = __100m3__= 100 = 77 m2

0.1 x 8 + 0.5 1.3

Alternativa 2

Relacin A = 0.02 a 0.08 m2 /persona

Donde:

A = rea en m2 de la superficie del filtro.

Ejemplo 1: 0.04 x 1000 = 40 m2

Ejemplo 2: 0.08 x 1000 = 80 m2

Comentario: Con ambos mtodos para operacin de 24 horas se obtiene 41 a 40 m2 y

para 8 horas se obtiene 77 y 88 m2 con que son similares.

b) Altura de la caja del filtro

De 2.20 m. a 3.60 m., con la distribucin siguiente:

Drenaje : 0.3 0.4 m. Lecho filtrante : 0.7 1.4 m.


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Capa sobrenadente : 1.0 1.5 m. Borde libre : 0.2 0.30 m.

Total 2.20 3.60 m.

c) Condiciones de caja

Se construye de concreto simple o armado, ladrillos o mampostera de piedra. Los muros pueden ser verticales o inclinados, ya que lo que importa en el diseo

es el rea superficial y no el volumen. Debe ser hermtico para evitar prdida de agua. La caja puede tener forma circular o rectangular. Las paredes inclinadas tiene las siguientes ventajas:

- Menor espesor de muros por transmitir la carga del terreno.- Menos volumen de excavacin.- Menor volumen de material filtrante.

d) Nmero

Se recomienda el siguiente nmero de cajas trabajando en paralelo

N de cajas Poblacin (habitante)2 < 20003 a 4 > 2000

e) Drenaje

El dren es la estructura que sirve para evacuar el agua filtrada, que ser conducidoal reservorio de regulacin.

Los drenes pueden ser:

Tuberas perforadas. Ladrillos o bloques de concreto con aberturas.Encima del dren se colocar una capa de grava de 0.2 m. de espesor, denominadocapa de soporte, con granulometra decreciente en el sentido ascendente.

El espesor del dren ser de 0.3 a 0.4 m.

Los drenes se colocan en forma de espina de pescado con orientacin hacia el puntode salida.

f) Lecho filtrante

Es el filtro propiamente dicho, formado por material inerte granular durable,normalmente arena sin arcilla y sin materia orgnica.

Las caractersticas deben ser:

Espesor : 0.7 1.40 m. Granulometra

- Tamao de granos : 0.15 0.35 mm.- Coeficiente de uniformidad (CU)

- Ideal: 1.5- Usual: 1.8 2.0


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- Mximo: 3- Velocidad de filtracin : 0.1 m/hora/m2- rea de filtros : 10 100 m2.

g) Capa sobrenadante

Cumple bsicamente las siguientes funciones:

Proporcionar la carga necesaria al filtro para vencer la resistencia del lechofiltrante al paso del agua.

Proporciona un tiempo de retencin del agua de varias horas, para que en unproceso fsico y bioqumico las partculas en suspensin se asientan yaglomeren.

El espesor de la caja sobrenadante debe ser de 1.00 1.50 m.

h) Sistema de regulacin y control (entrada y salida)

Ingreso de aguaEl ingreso debe ser mediante un vertedor ancho, que caiga a un mandil de concreto(o tablas) en el lecho de filtracin, para evitar que el filtro se ahueque con la cadadel agua.

El llenado del lecho filtrante debe realizarse de abajo hacia arriba para eliminar elaire, por lo que se debe disear un tubo de ingreso con vlvula, para el ingreso delagua por la parte baja.

Salida del aguaEl agua del drenaje ingresa a un caja de la misma altura que la caja del filtro, conun vertedor de salida de las aguas tratadas, cuyo nivel podr salir:- Mxima : altura capa sobrenadante (1.0 o 1.5 m).- Mnima : 0.10 a 0.20 encima del nivel del filtro.- Media : 0.5 m. encima del filtro.Esta agua se conducen con tubera al reservorio de regulacin.

Adems de la salida descrita, es necesario considerar una salida de purga, en elfondo de la caja del filtro, con tubo y vlvula, para vencer toda el agua cuando sequiera hacer una limpieza.

Ejemplo de aplicacin de diseo de un filtro lento

Datos:Disear un filtro lento para 200 familias (1000 habitantes)

Aplicacin:

rea:Se asume 0.06 m2 / persona (se ubica entre 0.02 0.08 m2).Por tanto se tiene : 0.06 x 1000 = 60 m2.N de pozas : 2

rea de poza : 30 m2.Disminucin (asumidas) : 5 x 6 x 3 m de altura.


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Con la distribucin siguiente:- Drenaje : 0.3 m (entre 0.3 0.4 m)- Filtro : 1.30 (entre 0.7 1.40 m)- Capa sobresanante : 1.20 (entre 1.0 1.50 m)- Borde libre : 0.20 m______________Total 3.00 m (entre 2.80 3.50)

3.4 Check list para el diseo

Item Referencia1 Datos bsicos

a.Caudal de ingreso ( Q max diaria y horario).b.Poblacin de diseo.

2 Pre tratamientoa. Sedimentador ( L x a x h)b. Pre filtro de grava ( L x a x h)

3 Caja de filtroa. Nmero.b. Area (0.02 a 0.08 m2 / persona.c. Dimensiones ( L x a x h).d. Tipo de drenes y altura.e. Material de construccin.

4 Lecho filtrantea. Altura lecho filtrante (0.70 a 1.40 m).b. Altura capa sobrenadante (1.00 a 1.50 m).c. Borde lilbre (0.2 m).d. Granometra de lecho filtrante (0.15 0.35 mm, con C.U de 1.5 a

2.0).

5 Sistema de regulacin y controla. Tipo de ingreso (vertedero).b. Tubera y vlvula para el llenado (parte baja).c. Cota de salida.d. Tubo y vlvula de purga.

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4. RECOMENDACIONES PARA OPERACIN Y MANTENIMIENTO

Es tarea simple si el filtro esta bien diseado y cuando se dispone de un operadoradecuadamente capacitado.El fundamento es mantener una velocidad constante conservando el nivel de la

capa sobrenadante. Por tanto, hay que controlar ingreso (H1) y la salida (H2).

Operacin inicialEl lecho filtrante debe llenarse en forma ascendente con agua tratada, paraexpulsar burbujas de aire hasta 10 a 20 cm., por encima del filtro, luego se cierra lavlvula de fondo y se prosigue hasta llenar el nivel de diseo.La maduracin del filtro puede ser de 1 a 7 das hasta obtener agua de calidad.

Limpieza (mantenimiento rutinario)Determinar espesor de capa que se deben extraer, que depende del estado decolmatacin de la arena y se establece determinado al porcentaje de sedimento

contenido en la arena, que debe tener menor al 5% de sedimento.Esto se realiza hasta 10 cms de la capa superior

Determinado el espesor se raspa con palas, luego se rastrilla para darle mayorporosidad y se pasa el emparejador para darle un acabado liso. Luego se llena paraempezar otro ciclo.La reposicin total del lecho filtrante se hace despus de 20 a 30 raspados cuandose llega a un espesor mnimo de 0.70 m.Cada 5 aos se recomienda sacar el filtro, lavar el tanque y hacer un llenado nuevo.

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SEGUNDA PARTE:

SANEAMIENTO


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I

Informacin bsica

1.Aspectos sociales.2.Aspectos logsticos y legales.3. Topografa.4. Geologa.


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1. ASPECTOS SOCIALES

b) Poblacin actual Nmero de habitantes y familias. Nmero de viviendas y descripcin de servicios pblicos (escuelas y postasmdicas, etc). Nivel de migraciones permanentes y estacinales.

b) Poblacin a 20 aos

Nivel de crecimiento o decrecimiento desde hace 10 aos atrs. Determinacin de condiciones socio-econmicas que pueden afectar el

crecimiento a futuro. Proyeccin poblacional a 20 aos, en base al anlisis de la informacin

anterior.

c) Consideraciones socio econmicas

Ocupacin de la poblacin. Indicar las 3 principales actividades. Ingreso familiar. Posibilidad de financiar instalaciones intradomiciliarias de agua y

saneamiento. Posibilidad de pago de tarifas por el uso de los servicios.

d) Aspectos organizativos

Organizacin actual para agua potable y saneamiento. Disposicin para el aporte de mano de obra en la ejecucin del proyecto,

indicando nmero de jornales/familia, nmero de familias y periodos del aodel aporte.

Indicar proyectos similares en que aportaron mano de obra.

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2. ASPECTOS LOGSTICOS Y LEGALES

Deben considerarse los siguientes aspectos:

b) Facilidades para ingeniero residente Alojamiento. Movilidad. Oficina.

b) Condiciones para la construccin

Acceso a la zona, pocas de interrupcin de vas. Almacn para materiales y herramientas. Lugar de compra de materiales, distancia, fletes. Disponibilidad en la localidad del equipo mecnico como retroexcavadora,

volquetes, mexcladora, bomba de agua, etc. Precios y condiciones.

Disponibilidad del personal obrero en la zona indicando perodos difciles.c) Condiciones climticas

Deben presentare registros de temperaturas y precipitacin pluvial de lasestaciones ms cercanas.

d) Condiciones gerenciales, sociales y polticas

Experiencias y capacidad de gestin de municipio. Condiciones sociales y polticas que pueden afectar la ejecucin del proyecto.

e) Condiciones legalesPropiedad de reas donde se construyan plantas de tratamiento, estaciones debombeo y reservorios.

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3. TOPOGRAFA

Se requiere los siguientes levantamientos topogrficos:

a) Plano generalSe realizar el levantamiento del centro poblado hasta las zonas donde se ubiquenlas plantas de tratamiento, con el objeto de presentar todos los componentes delproyecto que son:- Colectores.- Emisor.- Planta de tratamiento.En el centro poblado, deben nombrarse las calles, indicando longitud frontal de laspropiedades codificadas.

Escala recomendada : 1: 500 a 1: 1000

Curvas de nivel : 0.5 a 1.0 m.

b) rea de emplazamiento de planta de tratamiento de aguas servidas(tanques spticos o lagunas facultativas).

El plano comprender la zona donde se prevee las construccin de la planta detratamiento. Se recomienda instalar BMs de concreto, para que puedan serutilizadas en el replanteo (por lo menos 2 BMs).

Escala recomendada : 1: 50 a 1: 200Curvas de nivel : cada 0.5 m.

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4. GEOLOGA

Deben determinar los aspectos siguientes:

Clasificacin de suelos para la excavacin. Determinaciones del nivel fretico. Materiales para el relleno de zanjas. Agregados para el concreto. Estudios geolgicos especficos.a) Clasificacin de suelos / nivel fretico

Se determinar el volumen de excavaciones con la siguiente clasificacin: Roca fija. Roca suelta. Tierra.

Para determinar esta clasificacin se aperturarn calicatas de 1m de profundidaden el alineamiento de las excavaciones previstas aproximadamente cada 100 m.Estas mismas calicatas servirn para determinar niveles freticos.

b) Materiales para el relleno de zanjas

Debe determinarse las canteras para la primera etapa de relleno de zanjas, quedebe ser material granular zarandeado, que puede ser el mismo material deexcavacin y cuando no resulta adecuacin debe determinarse las canterasrespectivas indicando ubicacin, acceso, volumen y costos de explotacin y traslado.

c) Agregados para el concreto

Considerando que se utilizar concreto en buzones, tanques spticos y otras obras,es necesario ubicar e indicar los bancos de agregados, obtenindose muestras parasu anlisis granulomtrico y ser presentado en el expediente tcnico.

La distancia del banco a las obra y su facilidad de explotacin, as como el accesovial, determinarn los costos de estos agregados para ser utilizados en los anlisisde precios del concreto o tarrajeo.Los agregados debern ser hormign para concreto y arena para tarrajeo.

d) Estudios geolgicos especficos

Cuando en el proyecto se considere el diseo de lagunas facultativas para eltratamiento de las aguas servidas, ser necesario un estudio geotcnico, paradeterminar mediante calicatas el tipo de suelos del rea donde se construya laslagunas.

Ser necesario por lo menos 4 calicatas por cada laguna proyectada, conprofundidad igual a las pozas proyectadas. Obtenida las muestras se realizarn losanlisis respectivos con el objeto de determinar:

Clasificacin de suelos, segn el sistema unificado de clasificacin de suelos(SUCS).

Compactacin proctor Standard.


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Estos resultados servirn para el diseo de los taludes de los terraplenes de laslagunas y el grado de compactacin requerida, cuando los terraplenes seconstruyan por relleno.

Tambin servir para determinar el nivel de permeabilidad del fondo de laslagunas y el requerimiento del uso de impermeabilizantes que puede ser arcilla,

geomembrana o concreto.

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II

Planeamiento

1. Caudal y volmenes de diseo.2. Componentes del sistema.Grficos:1. Esquema de un sistema de saneamiento.


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1. CAUDALES Y VOLUMENE DE DISEO

1.1 Poblacin de diseoDIGESA recomienda la siguiente proyeccin poblacional

Referencia Aos____Redes 20Bombas 5 - 10Planta de tratamiento 10 15

1.2 Parmetros de diseo para colectores y emisora) Por el ingreso del agua potable al alcantarilladoQ medio diario (Qm) = 80% del agua potableQ mximo diario (Q max d) = 1.2 Qm

Q mximo horario (Q max h) = 3.5 Qm

b) Por el ingreso de escorrenta de lluvias a los buzones.

Se recomienda 380 l/buzn/da = 0.004 l/seg. por buzn.

c) Por colegios

Adicional de 50 l/alumnos/da.

d) Por industrias

Requiere anlisis especfico.

1.3 Determinacin de caudales en colectores y emisores Se utiliza el Q max h, con los adicionales arriba indicados (escorrenta, colegios

e industrias). En los colectores se determinar caudales por nudos de acuerdo a la poblacin

del rea de influencia. En el emisor el caudal corresponde al total de la poblacin.

Frmula para el clculo de caudales

El caudal medio diario (Q md), para el agua potable se calcula con la relacinsiguiente:

Qm = PMt

Donde:- P = poblacin.- M = Mdulo de consumo- t = tiempo (86,4000 seg/da)


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El caudal medio diario del alcantarillado es el 80% del agua potable y el Q maxh = 3.5 Qm. Por tanto, considerando que el caudal del diseo en el

alcantarillado es el Q max h, la relacin ser:

Q = 0.8 x 3.5 x PM = 2.8 PM

86,400 seg 86,400 Para que la relacin resulte completa debe incluirse infiltracin por buzones (I),

caudal por colegio (C) y caudal por industria (In).

El caudal de infiltracin es : N de buzones x 0.004 l/seg.

El caudal por colegio es : N de alumnos x 50 l86,400 seg.

Por tanto la relacin final ser:Q = 2.8 PM + I + C + In

86,400

Donde:

Q = caudal (l/seg).P = poblacin (n de personas).M = mdulo de consumo (lppd).I = infiltracin de escorrenta en buzones.C = caudal por n de alumnos (l/seg.).In = caudal por industrias (l/seg.).

Ejemplo de aplicacin: (caudal para emisor QE)

Datos:P = 1000 personas.M = 100 lppd.I = 20 buzones x 0.004 l/seg. = 0.08 l/seg.C = 200 alumnos x 50 l/86,400 seg. = 0.11 l/seg.In = No existe.

Frmula:

Q = 2.8 PM + I + C + In86,400

Aplicacin:

Q = 2.8 x 1000 x 100 + 0.08 + 0.11 + 086,400

Q = 3.24 + 0.08 + 0.11 = 3.43

Resultado:

Q diseo emisor = 3.43 l/seg.


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1.4Volumen de diseo de plantas de tratamientoa) Relacin generalV = Vi + L

Donde: V = volumen de diseo.Vi = volumen de aguas servidas.L = volumen de lodos.

b) Volumen de aguas servidas (Vi)

Vi = Qi x R

Donde:Qi = caudal de aguas servidas.

R = N de das de retencin.c) Caudal de aguas servidas (Qi)

Se considera el caudal mximo diarios, por tanto el coeficiente es 1.2 x 0.8 = 0.96 yla relacin es la siguiente:

Qi = 0.96 PM + I + C + In86,400

d) N de das de retencin (R)

DIGESA recomienda 1 a 2 das para tanques spticos y 10 a 30 das para lagunasfacultativas.

Para aspectos prcticos de diseo, se recomienda los tiempos siguientes:

Referencia R (das de retencin)Tanque sptico 1Laguna facultativa Selva 10 Costa 15 Sierra < 3000 msnm 20 Sierra > 3000 msnm 30

Los das de retencin , para las lagunas facultativas se ha realizado considerandoque un elemento clave es la temperatura del agua como promedio del mes ms fro.

El concepto es que a ms fro se requiere ms das de retencin para que el procesose cumpla.

La relacin es:CS = 250 x 1.05 (t-20)

DondeCS = carga superficial de diseo en kg DBO (ha x da)

T = temperatura de agua promedio del mes ms fro en C.


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e) Volumen de lodos (L)

Se determina en base a los siguientes parmetros:

Tipo Volumen de lodos(litros/persona/ao)

Periodos delimpieza (aos)

Tanque sptico 40 50 1 2Laguna facultativa 100 - 120 5 - 10

f) Frmula general para determinar la capacidad de plantas detratamiento

V = 0.96 PM + I + C + In x 86,400 R + L86,400

Donde:

V = volumen de diseo de planta.P = poblacin.M = mdulo de consumo de agua potable (lppd).I = infiltracin de buzones.C = caudal por colegio.In = caudal por industrias.R = N das de retencin.L = volumen de lodos.

Ejemplo de aplicacin para tanque spticoDatos:

P = 1,000 personas (200 familias).M = 100 lppd (agua potable).I = 0.08 l/seg.C = 0.11 l/seg.In = 0.R = 1 da.L = 40 litros x 1000 personas x 1 ao = 40,000 litros (40 m3)

Aplicacin

V = 0.96 PM + I + C + I x 86,400 R + L86,400

Donde:

0.96 PM = 1.1 l/seg.86,400

V = (1.1 + 0.08 + 0.11) x 86,400 x 1 + 40,000 l

V = 1.29 l/seg. X 86,400 + 40,000 l.

V = 111,456 l + 40,000 l = 151 m3.Resultado:


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Proyectar 8 tanques de 20 m3 (160 m3)

Relacin: 1 tanque sptico de 20 m3 para 25familias

Ejemplo de aplicacin para laguna facultativaDatos:Idem ejemplo anterior con retencin de 15 das y periodo de limpieza de 5 aos yproduccin de lodos de 100 litros/persona/ao.

V = 1.29 l/seg x 86,400 seg x 15 das + 100 x 1000 x 5.

V = 1671 m3 + 500 m3 = 2.171 m3 (se asume 2000 m3)

Resultado:

Asumiendo lagunas de 2 m de profundidad, se requiere 1000 m2, por lo que seproyecta 2 pozas de 500 m2. Rectangulares de 15 x 34 = 510 m2 (OK)

Relacin rea de laguna: 1 m2 por persona con laguna de h = 2m.

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2. COMPONENTES DEL SISTEMA

Los componentes son:

Alcantarillado, conformado por colectores y el emisor. Planta de tratamiento, que pueden ser:

Lagunas de oxidacin. Tanques Imhoff. Tanques spticos. Lagunas facultativas.

Estacin de bombeo y lnea de impulsin a la planta de tratamiento(eventualmente cuando las condiciones lo requieran).

Instalaciones domiciliariasTipos de alcantarillado

Se tiene el sistema clsico y el condominial. El sistema condominial, tiene todos loscomponentes del sistema clsico, pero consiste en que parte del sistema decolectores lo conforman tubos de 4 instaladas en las veredas o en la zona posteriorde las viviendas.

Estas lneas de tuberas desaguan a buzonetas y luego estas a los colectoresusuales. Este sistema debe incluir unas estructuras denominadas desgrasadorasentre el servicio y la caja de registro.

El objetivo del sistema condominial es bajar costos.

Plantas de tratamiento

Tienen por objeto verter las aguas en mejores condiciones que las aguas servidasdel emisor para su posible utilizacin en agricultura o transferir al subsuelo, parano afectar la salud de la gente.

Los mtodos ms prcticos para proyectos rurales son de tanques spticos hastapoblaciones de 2000 habitantes y para poblacin mayores las lagunas facultativas.

Se considera esta premisa poblacional, debido a que con poblaciones pequeas elcaudal del emisor es tan bajo que las lagunas no se llenan, perdindose el agua por

filtracin y evaporacin, con lo que no se cumple el objetivo de las lagunas.

El problema de las lagunas de oxidacin es que requieren mucho espacio, pestienen la limitante que la profundidad no puede ser mayor a 0.8 m., pes requierenfermentacin aerbica. En el medio rural es difcil disponer reas adecuadas, sobretodo en la sierra.

Los tanques Imhoff son algo complicados en su construccin que debe ser deconcreto armado con 2 cmaras, una encima de la otra. La primera realiza laseparacin de solid y lquido y la segunda la digestin anaerbica de slidos.

Se requiere profundidades mayores a 3m. La retencin es de 4 a 6 das con

temperaturas de 14 a 20 C y de 3 a 5 das con temperatura mayor a 20 C.Tambin el mantenimiento es ms complicado.


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Por estas consideraciones, en el presente manual se propone el diseo de tanquesspticos o lagunas facultativas de acuerdo a las condiciones de disponibilidad dereas de construccin y de acuerdo a la poblacin del proyecto.

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1. RED COLECTORA

1.1 ComponentesColectores, emisor y conexiones domiciliarias.

1.2 Caudal de diseo (referencia captulo II 1) La contribucin de caudales de las reas drenadas, se harn por tramos. El caudal corresponde al mximo horario (3.5 veces del caudal medio). En zonas de lluvia, se incrementar por la filtracin de los buzones un mdulo

de Q = 0.004 litros/seg. por buzn y en colegios 50 litros por alumno.

1.3 Dimetro de tubosLos colectores y el emisor se proyectan como canales circulares con d= 0.8 D

Se calculan con la frmula de Manning con n= 0.10. En ningn caso los tubos debetrabajar a presin. El dimetro mnimo y usual en poblados rurales es de 6 paracolectores y 8 para emisores.

La velocidad mxima ocurre con la relacind = 0.82D

El mximo caudal ocurre con la relacind = 0.92D

En ningn caso la tubera debe trabajar llena a presin, pues el agua saldra por los

servicios.

1.4 Previsiones El trazo se har siguiendo la pendiente del terreno con una profundidad

mnima de 1.0 m. y mximo de 5 m.

El dimetro del colector en el sentido del efluente no podr reducirse. La velocidad mnima ser de 0.6 m/seg. y mxima de 3 m/seg.

(excepcionalmente 5 m/seg.)Con velocidad de V = 0.6 m/seg. de diseo, se tendr V = 0.3 m/seg. con gastosmnimos. Esta velocidad es la mnima que permite el arrastre de arenillas.

Las pendientes mnimas recomendadas son 0.65 % para tubera de 6 y a 0.5 %para 8.

La capacidad de conduccin mxima de estas tuberas, con estas pendientes seranlas siguientes:

Tubo Pendiente(%)

Q (litros / seg) v (m/seg.)

6 0.65 20 1.08 0.50 30 1.0


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El tramo inicial de 200 m. debe tener una pendiente de 1%.1.5Alineamiento de colectores Se ubicarn en tramos rectos entre buzones, en el eje de la calle.

Se utilizar 2 colectores en los siguientes casos: Calles con ancho mayor a 20 m. Pase de carretera o lnea frrea.

Deben instalarse como mnimo a 0.2 m. por debajo de la tubera de agua potablecuando son paralelos y 0.10 m. cuando se cruzen.

En lo posible debe mantenerse una distancia mnima horizontal de 2.00 m.entre colectores y tuberas de agua.

1.6 Caso especial: Sifones invertidosSe construir con tubera de fierro fundido con velocidad mnima y mxima de 1 a 3

m/seg. utilizndose como mnimo 2 lneas de 6. Debe disearse un sistema quepermita su limpieza.

1.7 Conexiones domiciliariasLas conexiones domiciliarias se harn con tubera de 4 que se unir al colector, enun ngulo de 45, mediante una cachimba.

Las conexiones debern llegar hasta la vereda de las casas, con 2% de pendientehacia el colector.Se instalar un caja de registro de 0.2 x 0.4 m.

1.8 Relleno de zanjasPreviamente a la colocacin de la tubera se colocar una cama de 10 cm. deespesor de suelos arenosos que pasa la zaranda de . Colocando la tubera setapar con material similar hasta una cobertura de 0.3 m. encima del tubo, luegodel cual se utilizar material comn compactado hasta la superficie.

1.9 Trazado de la red (ver grfico N 01)Los trazados ms usuales son: Bayoneta. Perpendicular. Peine.En la prctica las condiciones del poblado obligan normalmente a un trazado mixto.El trazado en bayoneta se utiliza en zonas planas.

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2. BUZONES Y BUZONETAS DE INSPECCIN

2.1 Buzones

a) UbicacinSe proyectarn en los siguientes casos: Inicio de todo colector. En todo cambio de dimetro. Interseccin de colectores. Cambio de pendiente notable. En todo lugar que sea necesario por razones de inspeccin y limpieza. La separacin mxima ser 80, 100 y 120 m. de acuerdo al dimetro de 6, 8 y

10.

b) Dimensiones y materiales

Los buzones sern circulares con dimetro, interior de 1.20 m. con revestimiento deparedes de 0.15 m. como mnimo y en el piso de 0.2 m. Sern construidos deconcreto simple hasta 1.5 m. de profundidad y de concreto armado cuandopresentan mayor profundidad.

La tapa ser de concreto armado de 0.15 m. de espesor, debiendo ser removible ydebe tener una boca de inspeccin con tapa de fierro fundido o concreto condimetro de 0.6 m.

El piso del buzn deber tener una pendiente de 20% hacia las canaletas.

Cuando se tiene una diferencia de 1.20 m. entre la tubera de entrada y el fondo delbuzn, deber instalarse tubera bajante de fierro fundido con dimetro igual a la

tubera de entrada.

2.2 Buzonetas

Se utilizarn en el sistema condominial.

Normalmente se ubican al inicio y final de cada ramal. Puede utilizarseinter

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8 Manual de AGyS

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