Manual de agua y saneamiento para poblaciones rurales

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UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO
FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA
UNIDAD DE INVESTIGACION
MANUAL DE AGUA Y SANEAMIENTO
PARA POBLACIONES RURALES
Ing. Carlos Alberto Díaz Pérez
Lambayeque setiembre del 2016

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INDICE
i. Caratula
ii. Resumen
Pag
CAPITULO I. INTRODUCCION 5
1.1 Datos rápidos según la OMS 5
1.2 Como reducir los impactos 6
1.3 Ciclo del agua 7
1.4 Riesgos de contaminación del agua 8
1.5 Aspectos microbiológicos 9
1.6 Aspectos fisicoquímicos 10
1.7 Enfermedades relacionadas con el saneamiento 11
CAPITULO II. PARAMETROS DE DISEÑO
2.1 Aspectos generales sobre la población objetivo 14
2.2 Periodo de diseño 17
CAPITULO III. OPCIONES TECNICAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA
3.1 Sistemas convencionales 22
3.2 Sistemas no convencionales 34
CAPITULO IV. DISEÑO DE OBRAS DE CAPTACION DE AGUA SUPERFICIALES
4.1 Canal de derivación 36
4.2 Obra de captación lateral 38
4.3 Obra de captación de fondo 42
4.4 Estaciones de bombeo directo 46
4.5 Lechos filtrantes o prefiltración 47
CAPITULO V. LINEA DE CONDUCCION 66
5.1 Criterios de diseño 67
5.2 Estructuras complementarias 70
5.3 Línea de gradiente hidráulica 71
5.4 Perdida de carga 71
5.5 Presion 77
5.6 Combinación de tuberías 79
5.7 Perfiles en U 86
5.8 Diseño hidráulico de la cámara rompepresion 88
CAPITULO VI. RESERVORIO DE ALMACENAMIENTO 90
6.1 Consideraciones básicas 90
6.2 Caseta de válvulas 91
6.3 Calculo de la capacidad del reservorio 93
6.4 Diseño estructural del reservorio 95

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CAPITULO VII. ADUCCION DE AGUA POR BOMBEO 105
7.1 Definición 105
7.2 Tipos de aducción por bombeo 105
7.3 Diseño hidráulico de la aducción por bombeo 107
CAPITULO VIII. ESTACIONES DE BOMBEO 114
8.1 Definición 114
8.2 Clasificación de las estaciones de bombeo 114
8.3 Diseño de las estaciones de bombeo 115
CAPITULO IX. SANEAMIENTO BASICO 121
9.1 Principales sistemas rurales de saneamiento 121
9.2 Parámetros de diseño 130
CAPITULO X. Referencias Bibliograficas 136

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RESUMEN
El Manual de Agua y Saneamiento para Poblaciones Rurales, representa un texto de consulta
para estudiantes de ingeniería, ingenieros y público relacionado con el tema.
Se ha desarrollado este manual en nueve capítulos, empezando por dar información sobre los
problemas del uso del agua no tratada y las consecuencias que acarrea su consumo.
Luego se han desarrollado los parámetros de diseño para determinar la población futura y las
dotaciones de agua según niveles de intervención. En el siguiente capitulo se han desarrollado
opciones técnicas de abastecimiento de agua incluyendo los sistemas convencionales y no
convencionales.
Se ha puesto énfasis en el diseño de obras de captación de agua superficiales , cálculo de la
tubería de conducción, reservorio de almacenamiento, aducción de agua por bombeo,
estaciones de bombeo y el saneamiento básico.
En cada caso se han desarrollado casos reales de diseño de cada uno de los componentes,
indicando los criterios correspondientes y esquemas de diseño.

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MANUAL DE AGUA Y SANEAMIENTO PARA POBLACIONS RURALES
Autor: Carlos Alberto Diaz Perez
Docente Principal Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo
CAPITULO I
1. INTRODUCCION
Entre las principales causas que contribuyen a las enfermedades y a la alta mortalidad infantil se
encuentran el consumo y manejo del agua en condiciones inseguras y la disposición inadecuada de
excretas y aguas residuales. Asimismo, el acarreo del agua generalmente centrado en las mujeres y
niños disminuye sus oportunidades de integrarse a una vida productiva con equidad. Los costos
sociales provocados por dicha situación son enormes.
Con el fin de mejorar esta situación, instituciones internacionales y nacionales han realizado infinidad
de proyectos de agua y saneamiento. Sin embargo, muchos de ellos han tenido una vida útil muy corta
por lo que no cumplen las expectativas de las organizaciones de cooperación, ni las esperanzas de los
beneficiarios
1.1.DATOS RAPIDOS: OMS – Noviembre 2004
– 1,8 millones de personas mueren cada año debido a enfermedades diarreicas
(incluido el cólera); un 90% de esas personas son niños menores de cinco años,
principalmente procedentes de países en desarrollo.
– Se piensa que un 88% de las enfermedades diarreicas son producto de un
abastecimiento de agua insalubre y de un saneamiento y una higiene deficientes.
– La mejora del abastecimiento de agua reduce entre un 6% y un 21% la morbilidad
por diarrea, si se contabilizan las consecuencias graves.
– La mejora del saneamiento reduce la morbilidad por diarrea en un 32%.
– Las medidas de higiene, entre ellas la educación sobre el tema y la insistencia en el
hábito de lavarse las manos, pueden reducir el número de casos de diarrea en hasta
un 45%.
– La mejora de la calidad del agua de bebida mediante el tratamiento del agua
doméstica, por ejemplo con la cloración en el punto de consumo, puede reducir en
un 35% a un 39% los episodios de diarrea.

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Cuadro 1.1 EFECTOS DE LA FALTA DE AGUA Y SANEAMIENTO
Dimensiones de la
pobreza
Efectos fundamentales
Salud
Enfermedades relacionadas con agua y
saneamiento.
Falta de desarrollo normal por desnutrición
debida a diarrea.
Menor expectativa de vida
Educación
Impacto sobre la asistencia escolar
(especialmente niñas) por enfermedad, falta de
salubridad o por tener que acarrear agua.
Genero e inclusión
social
La carga recae desproporcionadamente sobre
las mujeres, limitando su participación en la
economía monetaria
Ingreso/consumo
Elevada proporción del presupuesto gastado en
agua.
Menor potencial de generación de ingresos por
mala salud, tiempo dedicado a acarrear agua o
falta de oportunidades para dedicarse a
actividades que requieren agua.
Riesgo de alto consumo debido a factores
estacionales
1.2.COMO REDUCIR LOS IMPACTOS
Intervención(acción) Efecto(resultado) Resultado
Aumento de la
cantidad de agua
disponible
Mejor
higiene(lavado de
manos)
Falta de
agua,
saneamiento
e higiene

7
Mejora en la calidad
del agua
Menor ingestión de
agentes patógenos
Menor
Morbilidad y
Mortalidad
Provisión de medios
sanitarios para
eliminar las excretas
Menor número de
agentes patógenos
en el medio
ambiente
1.3.CICLO DEL AGUA
El ciclo del agua, también conocido como ciclo hidrológico, describe el movimiento continuo y
cíclico del agua en el planeta Tierra. El agua puede cambiar su estado entre líquido, vapor y hielo en
varias etapas del ciclo, y los procesos pueden ocurrir en cuestión de segundos o en millones de años.
Aunque el equilibrio del agua en la Tierra permanece relativamente constante con el tiempo, las
moléculas de agua individuales pueden circular muy rápido. El sol dirige el ciclo calentando el agua
de los océanos. Parte de esta agua se evapora en vapor de agua. El hielo y la nieve pueden sublimar
directamente en vapor de agua.
Las corrientes de aire ascendentes toman el vapor de la atmósfera, junto con el agua de
evapotranspiración, que es el agua procedente de las plantas y la evaporación del suelo.
El vapor se eleva en el aire, donde las temperaturas más frías hacen que se condense en nubes. Las
corrientes de aire mueven las nubes alrededor del globo. Las partículas de las nubes chocan, crecen y
caen del cielo como precipitación. Algunas caen como precipitaciones de nieve y pueden acumularse
como casquetes polares y glaciares, que almacenan el agua congelada durante miles de años. En
climas más cálidos, los bloques de nieve a menudo se descongelan y se derriten cuando llega la
primavera, y el agua derretida fluye por la tierra. La mayor parte de la precipitación cae sobre los
océanos o la tierra, donde, debido a la gravedad, fluye sobre la superficie. Una parte de ese agua entra

8
en los ríos a través de valles en el paisaje, y la corriente mueve el agua hacia los océanos. El agua
filtrada pasa a las aguas subterráneas, que se acumulan y son almacenadas como agua dulce en lagos.
No toda el agua fluye por los ríos. La mayor parte de ella empapa la tierra como infiltración. Un poco
de agua se infiltra profundamente en la tierra y rellena acuíferos (roca subsuperficial saturada), que
almacenan cantidades enormes de agua dulce durante períodos largos del tiempo. Algunas
infiltraciones permanecen cerca de la superficie de la tierra y pueden emerger, acabando como agua
superficial (y oceánica). Algunas aguas subterráneas encuentran grietas en la tierra y emergen. Con
el tiempo, el agua sigue fluyendo, para entrar de nuevo en el océano, donde el ciclo se renueva.
USOS DEL AGUA
• Uso Consuntivo: Doméstico Industrial Agropecuario (riego, ganadería)
• No Consuntivo: Hidroenergía Navegación Turismo y recreación Protección de
ecosistemas
1.4.RIESGOS DE CONTAMINACION DEL AGUA
El agua se encuentra en cuatro formas principales:
– depósitos subterráneos,
– masas superficiales de agua dulce,
– el mar y
– el vapor en la atmósfera.
La ingestión de agua directamente o en alimentos, su empleo en la higiene personal o la
agricultura, industria o recreación, y el hecho de habitar en sus cercanías pueden afectar la salud
humana.
En muchos países en desarrollo, el agua de los ríos, estanques, canales, etc., se utiliza para una serie
de propósitos: aseo, lavado de ropa, eliminación de excretas humanas, usos domésticos, de modo que
estas aguas se contaminan y constituyen un vehículo de transmisión de infecciones entéricas, tales
como el cólera, la fiebre tifoidea y disenterías, y ciertas infecciones parasitarias.
La contaminación del agua por bacterias, virus y parásitos patógenos al hombre puede atribuirse a la
acción del ser humano sobre la propia fuente de agua o durante su transporte desde la fuente al
consumidor. Entre los contaminantes figuran las aguas residuales, efluentes de alcantarillado y heces
humanas y animales. Tanto los enfermos como los portadores que eliminan agentes patógenos en las
heces y la orina propagan las infecciones.
Los portadores pueden ser pacientes restablecidos pero que albergan todavía el agente infeccioso sin
experimentar ningún otro trastorno, o enfermos leves o sin síntomas identificados o diagnosticados.
La prevención de la contaminación y la purificación del agua tienen por objeto, en gran parte,
erradicar las infecciones transmitidas por el agua, y se establecieron para ese fin.

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Los principales agentes biológicos transmitidos por el agua pueden agruparse en los siguientes
grupos: bacterias; virus; parásitos y otros organismos patógenos al hombre.
Cuadro 1.2. ENFERMEDADES TRANSMITIDAS POR EL GUA
NOMBRE AGENTE SÍNTOMAS PRINCIPALES RESERVORIO
Salmonellosis Bacteria
Dolores abdominales, diarreas,
náuseas, vómitos, fiebre.
Animales domésticos,
personas enfermas.
Hepatitis Virus
Fiebre, náuseas, anorexia,
malestar general.
El hombre.
Disenterías Protozoario Diarreas, fiebre, vómito, cólico.
El hombre y animales
domésticos.
Giardiasis Protozoario
Asintomática, asociada con
diarreas
El hombre.
Cólera Bacteria
Fiebre, diarreas, malestar
abdominal, vómitos.
El hombre y animales
domésticos.
Fiebre tifoidea Bacteria
Fiebre, malestar general,
anorexia, pulso lento.
El hombre, paciente o
portador.
1.5.ASPECTOS MICROBIOLOGICOS
El agua segura, es aquella que puede ser aceptada y consumida por el hombre, sin que exista la
posibilidad de causar daño a la salud. No debe contener ningún microorganismo considerado
patógeno y debe estar libre de bacterias indicadoras de contaminación fecal.
Para asegurarse que el abastecimiento de agua potable satisfaga estas condiciones, es importante que
de manera regular, se examine el agua para detectar contaminación fecal. El primer indicador
recomendado para este propósito es el Grupo Coliforme (conjunto de organismos coliformes,
llamados así por su forma de coma en una vista del microscopio). Estos organismos se encuentran
naturalmente en el tracto digestivo del ser humano y de otros animales de sangre caliente, son parte
de la flora bacteriana natural. Sin embargo cuando se les encuentra en otras soluciones como el agua,
nos indican la presencia de contaminación fecal.
1.6.ASPECTOS FISICO QUIMICOS
La contaminación físico-química puede provenir de la industria, de la actividad agrícola o de fuentes
naturales. Para establecer si existen problemas de este tipo, es necesario medir determinados
parámetros físico-químicos para evaluar la calidad del agua.

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i. Cloro residual: El cloro actúa como desinfectante garantizando la calidad bacteriológica del agua.
Es el más comúnmente usado debido a su eficacia, la facilidad de su medición tanto en los laboratorios
como sobre el terreno. Otra ventaja importante con respecto a otros desinfectantes es que el cloro deja
un residuo – cloro residual - que contribuye a prevenir la nueva contaminación durante la distribución,
el transporte y el almacenamiento del agua en el hogar.
Se pueden medir tres tipos de cloro residual:
Cloro libre (las especies más reactivas, es decir, el ácido hipocloroso y el ión de hipoclorito);
Cloro combinado (las especies menos reactivas pero más persistentes, formadas por la reacción
de las especies de cloro libre con material orgánico y amoniaco); y
Cloro total (la suma de los residuos de cloro libre y cloro combinado).
ii) Conductividad: La conductividad es una expresión numérica de la capacidad de una solución
para transportar una corriente eléctrica. Esta capacidad depende de la presencia de iones y de su
concentración total, de su movilidad, valencia y concentraciones relativas, así como de la
temperatura de la medición y sirve para evaluar la concentración de minerales disueltos en el agua.
– La conductividad se expresa en micromhos por centímetro (µmhos/cm). En el Sistema
Internacional de Unidades (SIU), el recíproco del ohmio es el siemens (S), y la conductividad
se expresa en milisiemens por metro (mS/m); 1 mS/m = 10 µ mhos/cm.
– La conductividad del agua destilada recién preparada oscila entre 0,5 a 2 µ mhos/cm, las
aguas potables oscilan entre 50 y 1500 µ mhos/cm
iii) pH: El pH es una medida de la concentración de iones H + , que determinan la naturaleza
ácida o básica del agua analizada. El pH es importante en el proceso de desinfección con
cloro, ya que la eficacia de la desinfección depende del valor del pH.
Así, cuando el pH pasa de 8,0 la desinfección es menos eficaz, por lo que para una adecuada
desinfección del agua, el valor debe estar comprendido entre 7,0 a 8,0 unidades. La
determinación de cloro residual en el campo se ejecuta con ayuda de comparadores y algunos
equipos permiten medir el valor de pH.
iv) Turbiedad: Los niveles elevados de turbiedad pueden proteger a los microorganismos
contra los efectos de la desinfección, estimular el crecimiento de las bacterias y ejercer una
demanda significativa de cloro. Por lo tanto, en todos los procesos en los que se utilice la
desinfección, la turbiedad siempre debe ser baja, de preferencia por debajo de 1 UNT, para
conseguir una desinfección efectiva.
El valor guía recomendado es de 5 unidades nefelométricas de turbiedad (UNT), pero
es preferible que el nivel sea menor a 1 UNT cuando se utilice la desinfección. La turbiedad
por encima de 5 UNT puede ser perceptible y, en consecuencia, generar reparos para el
consumo.
v) Color: El color en el agua potable puede deberse a la presencia de materia orgánica,
metales como el hierro y el manganeso, o residuos industriales fuertemente coloreados. La

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experiencia ha demostrado que los consumidores pueden acudir a fuentes alternativas, quizás
inseguras, cuando el agua muestra a la vista niveles de color desagradables. Por ello, el agua
destinada a bebida debe ser incolora.
vi) Sabor y olor: El olor del agua se debe principalmente a la presencia de sustancias
orgánicas. Algunos olores indican un incremento en la actividad biológica y otros pueden
tener su origen en la contaminación industrial. La percepción combinada de sustancias
detectadas por los sentidos del gusto y del olfato se conoce generalmente con el nombre de
"sabor".
1.7.ENFERMEDADES RELACIONADAS CON EL SANEAMIENTO
Hay toda una serie de afecciones relacionadas con las excretas y las aguas residuales que
afectan comúnmente a los habitantes de los países en desarrollo y que pueden subdividirse
en enfermedades transmisibles y no transmisibles.
Enfermedades transmisibles
Las principales enfermedades transmisibles, cuya incidencia puede reducirse mediante la
eliminación inocua de las excretas, son las infecciones bacterianas y virales, y las
infestaciones por helmintos. Entre las infecciones bacterianas se tiene el cólera, la fiebre
tifoidea y paratifoidea, la disentería y las diarreas de origen bacteriano y viral, mientras
que entre las infestaciones parasitarias a la anquilostomiasis, la esquistosomiasis y la
filariasis.
Las personas más expuestas a contraer estas enfermedades son los niños menores de cinco
años, ya que su sistema inmunológico no se encuentra totalmente desarrollado y además
porque pueden estar debilitados por una mala nutrición.
Los organismos patógenos que se hallan frecuentemente en las heces, la orina y las aguas
residuales domésticas son diversos así como las enfermedades que causan (Cuadro 3).

12
Cuadro1.3 .
Microorganismos patógenos presentes en la orina, las heces y las aguas residuales
Agente Patógeno
Nombre popular
de la infección
causada
Orina Heces Aguas Residuales
Bacteria
Escherichia coli Diarrea X X X
Salmonella typhi Fiebre tifoidea X X X
Vibrio cholerae Cólera X X X
Virus
Poliovirus Poliomielitis . X X
Rotavirus Enteritis . X .
Protozoario - Amebas
Entamoeba
histolytica
Amibiasis . X X
Giardia intestinalis Giardiasis . X X
Helmintos – huevos de parásitos
Ascaris
lumbricoides
Ascariasis . X X
Fasciola hepática
Distomiasis
hepática
. X X
Ancylostoma
duodenale
Anquilostomiasis . X X
Trichuris trichiura Tricocefalosis . X X
Enfermedades no transmisibles
Además del contenido de agentes patógenos, ha de tenerse en cuenta la composición química de las
aguas residuales, debido a sus efectos en el crecimiento de los cultivos y en los consumidores. El
número de componentes que han de vigilarse (por ejemplo, metales pesados, compuestos orgánicos,
detergentes, etc.) es mayor en las zonas urbanas industrializadas que en las rurales o indígenas.
Sin embargo, el contenido de nitratos es importante en todas partes debido a los posibles efectos de
su acumulación, tanto en las aguas superficiales como en las subterráneas. En el hombre, y en especial

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en los recién nacidos, puede producir la metahemoglobinemia y además afecta el equilibrio ecológico
de las aguas que reciben escorrentías o efluentes líquidos con una gran concentración de nitratos.
MEDIDAS PREVENTIVAS
La prevención de infecciones de origen fecal es el objetivo más importante. Las excretas humanas y
las aguas servidas deberían eliminarse de manera que se evite el contacto directo o indirecto con el
hombre, por lo que es necesario tener en cuenta que:
El suelo, el agua subterránea y el agua superficial no deben contaminarse.
Las moscas u otros animales no deben tener acceso a materiales fecales ni a los alimentos.
No debe haber malos olores ni condiciones antiestéticas en los alrededores de las viviendas.
INFORMACION PRELIMINAR

14
CAPITULO II
2. PARAMETROS DE DISEÑO
2.1 Aspectos generales sobre la población objetivo
a) Población actual : Es el número de habitantes dentro del área del proyecto, determinado en base
a un censo poblacional y/o estudio técnico - social.
b) Población futura: Es el número de habitantes calculado en base a la población actual y el índice
de crecimiento poblacional, para el período de diseño del proyecto.
CRECIMIENTO DE LA POBLACIÓN
TASA PROMEDIO ANUAL DE CRECIMIENTO
La Tasa promedio anual de crecimiento, es el ritmo o intensidad al que la población aumenta (o
disminuye) en promedio en un año determinado, debido al aumento vegetativo y a la migración
neta, expresada como un porcentaje de la población de año base.
𝑖 =
1
𝑡
∗ (
𝑁𝑡
𝑁𝑜
) ∗ 100
Donde:
t = Tiempo, por ejemplo entre dos censos (1992-2001).

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LN = Logaritmo Neperiano.
Nt = Poblacional Final (P 2001)
No = Población Inicial (P 1992)
c) Cálculo de la población futura :
Para las proyecciones de población se podrán aplicar los siguientes métodos:
Fórmula Aritmética: Pf =P o *(1 + i*t/100)
Fórmula Geométrica: Pf =P o *(1 + i/100) t
Fórmula Exponencial: Pf =P o *e(i*t/100)
Curva Logística Pf =P o(L/(1+ m e at
)
Donde:
P f = Población proyectada (habitantes)
P o = Población actual (habitantes)
i = Índice de crecimiento anual (%)
t = Período de diseño (años)
L= Valor de saturación de la población
m = coeficiente
a = coeficiente
Los índices de crecimiento se determinarán según un registro histórico de la comunidad, de
los censos del INEI; de no existir el proyectista deberá justificar la adopción de un índice de
crecimiento.
2
1
2
1
2*
)2(2*1**2
PPPo
PPoPPPPo
L



Po
PoL
m



16









)(1
)1(
ln
1
1
PoLP
PLPo
t
a
Po, P1, P2 Población correspondiente a los tiempos to, t1 y t2 = 2*t1 to ,t1, t2 Tiempo intercensal
en años correspondiente a la población Po, P1, P2
Cobertura : De acuerdo a la magnitud e importancia de la población, deberán diferenciarse
claramente las áreas de nucleamiento y áreas dispersas de acuerdo a las densidades de población,
considerando en lo posible, al 100% de la misma.
Consideraciones a la población calculada: La población calculada, según el método se
ajustará de acuerdo a las consideraciones siguientes.
Población permanente. Es la población estable determinada por el censo. Deberá
adicionarse la población escolar de internados rurales, determinada en base a la matrícula escolar,
proveniente de otras comunidades.
Población flotante. Es la población ocasional que significa un aumento notable, temporal y
distinto de la población natural o vegetativa.
Población migratoria. Es la población que depende de las condiciones relacionadas con los
recursos naturales, humanos o económicos de cada comunidad.
El Proyectista deberá determinar en qué medida incorporará la población flotante y
migratoria al diseño del proyecto.
EJEMPLOS DE APLICACIÓN SOBRE CALCULO DE POBLACION
1. Calcular la población para los años 2000y 2010 para una comunidad, cuyos datos censales
son:
Año Población del departamento Población de república
1960 5100 1,049,611
1970 6300 1,353,588
1980 7800 1,991,543
1990 8900 2,300,000
2000
2010
Proyección Aritmética.

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𝑟𝑎 =
𝑃𝑓 − 𝑃𝑏
𝑛
𝑟𝑎1960−1970 =
6300 − 500
10
= 120
De la misma forma se obtiene.
𝑟𝑎1970−1980 =
7800 − 6300
10
= 150
𝑟𝑎1980−1990
8900 − 7800
10
= 110
Por lo tanto resulta una tasa de crecimiento promedio de:
%𝑟𝑎 =
120 + 150 + 110
3
= 127
Las tasas son relativamente constantes e independientes de la población.
Utilizando la ecuación de la proyección aritmética:
𝑃𝑓 = 𝑃𝑏 + 𝑟𝑛 ∗ 𝑛
𝑃𝑓200 = 8900+127(10)=10,170 habitantes
𝑃𝑓2010 =8900+127(20)=11,440 habitantes
Proyección geométrica.
𝑟𝑔 = (
𝑃𝑓
𝑃𝑏
)
1
𝑛
−1
𝑟𝑔1960−1970 =
(6300)
1
10
−1
5100
= 0.0213 ∗ 100 = 2.13
De la misma manera se obtiene:
𝑟𝑔1970−1980 =
(7800)
1
10
−1
6300
= 0.0215 ∗ 100 = 2.15
𝑟𝑔1980−19900 =
(8900)
1
10
−1
7800
= 0.0132 ∗ 100 = 1.32
Por lo tanto resulta una tasa de crecimiento promedio de.

18
𝑟𝑔 =
2.13 + 2.15 + 1.32
3
= 1.86 𝑠𝑒 𝑎𝑠𝑢𝑚𝑒 𝑒𝑙 25%
Utilizando la ecuación de proyección geométrica.
𝑃𝑓 = (1 + 𝑟𝑔)
𝑛
𝑃𝑓2000 = 8900(1 + 0.025)10
= 11,393
𝑃𝑓2010 = 8900(1 + 0.025)10
= 14,584
Relación Directa:
Incremento de población
Periodo Departamento República R
R 1970-1960 1200 303,977 0.0039
R 1980-1970 1500 375,955 0.00235
R 1990-1980 1100 308,457 0.00356
Rprom.=0.00327
Tasa promedio de crecimiento geométrico de la república
𝑟𝑔= 0.00257+0.0393+0.0145 = 0.0265
Proyección proyectada de la
República
Aumento con relación a
1990(A)
Aumento del
Departamento A (0.00327)
Población
estimada para
1990 RA
1990 2,300,000 - - -
2000 2,987,565 687,564 2,174 11.074
2010 3,880,672 1,580.672 5,058 13,958
Resumen
Año M. Aritmética M. Geométrica M. Relación
Directa
2000 10,200 10,701 11,074
2010 11,500 12,866 13,958

19
2.2 Periodo de diseño
Es el tiempo durante el cual el sistema de agua y saneamiento será eficiente. Los períodos
de diseño de los diferentes componentes del sistema se determinarán considerando los siguientes
factores:
 Vida útil de las estructuras y equipos.
 Grado de dificultad para realizar la ampliación de la infraestructura.
 Crecimiento poblacional.
 Economía de escala.
 Los períodos de diseño recomendables son los siguientes:
Cuadro 4. Periodos de diseño recomendados
Elemento del sistema Periodo(años)
Obras de captación
20
Pozos
Plantas de tratamiento(1)
Reservorios
Tuberías de conducción, de impulsión y
distribución
Caseta de bombeo
Equipos de bombeo 10
(1) Dependiendo del tipo de tratamiento y crecimiento poblacional puede optarse por un
periodo de diseño de 10 a 12 años.
Dotación de agua
Es la cantidad de agua asignada a una persona por día. Está vinculada con el nivel de
servicio.

20
Como valores guía se tomarán los que se indica a continuación, teniendo en cuenta la zona
geográfica, clima, hábitos, costumbres y niveles de servicio a alcanzar:
• Sistemas convencionales
Para los sistemas convencionales se aplicarán los siguientes valores:
Cuadro 5. Dotación para sistemas convencionales
Zona Dotación
l/hab/dia
Rural Pequeñas ciudades
Costa 40
100Sierra 50
Selva 60
En el caso de adoptarse sistema de abastecimiento de agua potable a través de Piletas públicas la
dotación será de 20 a 40 lt/hab/día.
Sistemas no convencionales
En el caso de emplearse otras soluciones técnicas para pozos equipados con bombas de
mano o accionadas por energía eólica, captación de agua de lluvia o protección de manantiales se
podrá considerar dotaciones menores de 20 lt/hab/día.
Cuadro 6. Dotación para sistemas no convencionales
Zona Dotación
l/hab/día
Sierra
10 - 20Costa
Selva
Variaciones de consumo
a) Consumo promedio diario anual (Qp)
86400
)*( PfDot
Qp 

21
Donde:
Qp = Caudal promedio (litros/segundo)
Dot = Dotación (lt/hab/día)
Pf = Población futura (habitantes)
b) Consumo máximo diario (Qmd)
Se define como el día de máximo consumo de una serie de registros observados durante los
365 días del año.
Para calcular el consumo máximo diario, se considerará un valor de 1,3 veces el consumo
promedio diario anual.
QpQmd *3.1
c) Consumo máximo horario (Qmh)
Se define como la hora de máximo consumo de una serie de registros observados durante
las 24 horas del día.
Para calcular el consumo máximo horario, se considerará un valor de 2 veces el consumo
promedio diario anual.
QpQmh *0.2
d) Caudal de bombeo (Qb)
Para el caudal de bombeo se considerará un valor de 24/N veces el consumo máximo diario,
siendo N el número de horas de bombeo.
NQmdQb /24*

22
CAPITULO III
3.0. OPCIONES TECNICAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA
Son soluciones de ingeniería que permiten el adecuado abastecimiento de agua a una comunidad.
3.1. Sistemas convencionales
Es aquella opción técnica que considera el suministro de agua por red de tuberías y el nivel
de servicio por conexiones domiciliarias y puede incrementarse una mayor cobertura con algunas
piletas públicas a sectores dispersos de la misma comunidad.
Sistema de gravedad sin tratamiento (GST)
Fuentes
Manantiales (ladera o fondo) concentrados o difusos, aguas subsuperficiales ubicadas en
cotas superiores a la población.
Componentes
Captación: La estructura debe permitir utilizar el caudal máximo diario necesario para
atender a la población de diseño. Generalmente se encuentran los siguientes modelos:
a) Manantiales de ladera concentrado
Consta de una protección al
afloramiento, una cámara húmeda
donde se regula el caudal a utilizarse;
el ingreso a esta cámara al igual que el
rebose y limpia, están diseñados para
el máximo rendimiento de la fuente;
posee dispositivos de salida a la línea
de conducción y excedente de la
fuente.

23
b) Manantial de fondo concentrado
c) Galerías de infiltración
Para fuentes susuperficiales o afloramientos difusos; las aguas son recolectadas mediantes
galerías o drenes de infiltración, convenientemente diseñadas y diseñadas hasta una cámara
de reunión, donde se inicia la línea de conducción.
Si el rendimiento de la fuente es superior al caudal máximo horario, puede ubicarse una captación-
reservorio; para esta condición, debe considerarse la distancia y desnivel de la fuente con respecto a
la población. Su implementación debe responder a una evaluación técnico económica.
Si el rendimiento de la fuente es superior al caudal
máximo horario, puede ubicarse una captación-
reservorio; para esta condición, debe considerarse
la distancia y desnivel de la fuente con respecto a
la población. Su implementación debe responder a
una evaluación técnico económica
La estructura de captación es una cámara sin losa
de fondo que rodea el punto de brote de agua:
consta de cámara húmeda que sirve para
almacenar el agua y regula el caudal a utilizarse, y
una cámara seca que protege las válvulas de
control de salida, rebose y limpia

24
Línea de conducción: Conduce el caudal máximo diario (Qmd), con velocidades menores a
6m/s. El material de la tubería estará condicionada a las características geológicas y topográficas de
la zona que atraviesa.
Reservorio: Estructura que debe regular el consumo con presiones de servicio
adecuadas (no menor de 5m ni mayor de 50m). La capacidad de regulación debe estar entre el 10 al
20% del consumo promedio diario.
Aducción y distribución: Se diseña para el caudal máximo horario (Qmh), son
tuberías a partir de las cuales se instalan las conexiones domiciliarias o piletas públicas,
tienen válvulas de control y de purga para facilitar su operación y mantenimiento.
Nivel de servicio
Conexión domiciliaria: Es la facilidad que tiene el usuario para surtirse de agua dentro
de su domicilio, constituido por un grifo o lavadero a patio.
Piletas públicas: Grifo o lavadero ubicado en lugares públicos, típico para poblaciones
dispersas.
Gravedad con tratamiento (GCT)

25
Fuentes
Aguas superficiales provenientes de ríos, canales, quebradas, lagos o lagunas ubicadas en
cotas superiores
Componentes
Captación: La estructura cuenta con elementos para regular flujos y caudales, se debe
garantizar el caudal necesario en época de estiaje y permitir utilizar el caudal máximo diario
necesario para atender a la población de diseño. Generalmente se encuentran los siguientes
modelos: a la población.
a) Canal de derivacion
b) Captación de toma lateral
Son simples bocatomas acopladas a un canal de
derivacion, utilizadas en rios de gran caudal en los
cuales los minimos de sestiaje aportan el tirante de
agua necesario para deriver el caudal requerido;
deberan preveerse rejas, tamices y compuertas
para evitar el ingreso de solidos flotantes; es
recommendable en zonas de muy baja pendiente.
Se construye en uno de los flancos del curso de
agua, de forma tal que ingresa directamente a una
caja de captación que cuenta con sistema de
medición de caudal necesario para su posterior
conducción a la planta de tratamiento. Se emplea
en cursos de agua limitado y que no produzcan
socavación profunda

26
c) Captación de toma de dique
Se realiza mediante un represamiento transversal al cauce del rio; el área de captación se
ubica sobre la cresta del vertedero central y está protegida mediante rejas que permiten el
paso del agua. Es recomendable para ríos de poco caudal y poca pendiente. Su construcción
en lo posible no debe alterar el perfil longitudinal del cauce del rio.
Canal de conducción: Es recomendable utilizar en vez de tubería, por la facilidad de limpieza e
inspección, mampostería o concreto armado con pendiente que no permita arenamiento ni erosión
por los sólidos transportados.
Planta de tratamiento: Con capacidad para tratar el caudal máximo diario, deben tener
características técnico-económicas simples que faciliten aspectos constructivos de operación y de
mantenimiento; para el diseño de los procesos de tratamiento se considera como referencia las guías
de calidad de agua para consumo humano de la OMS.
Las unidades de tratamiento deben diseñarse para periodos de operación de 24 horas, siendo
dos el número mínimo de unidades en paralelo y así alternarlas cuando requiera mantenimiento.
Los diversos componentes y/o tipos de tratamiento de agua se presentan en el ítem 4.3.
Línea de conducción: Tiene las mismas consideraciones que los sistemas por GST.
Reservorio: Las mismas consideraciones que los sistemas por GST.
Línea de aducción y red de distribución: Las mismas consideraciones que los sistemas
por GST.
Nivel de servicio
Recomendable solo conexiones domiciliarias.

27
Sistema por bombeo sin tratamiento (BST)
Fuentes
Aguas subterráneas o subsuperficiales ubicadas en cotas inferiores a la población.
Componentes:
Pozo: puede ser de tipo excavado o perforado, tiene una estructura de protección y un
equipo de extracción del agua.
Pozo excavado.
Pozo perforado
De poca profundidad generalmente ejecutados
manualmente; apropiados en zonas donde el agua
subterránea se encuentra a poca profundidad; esta
depende del tipo de suelo y la fluctuación de la
napa freática (el diametro mínimo es de 1 m).
Por su pequeño diametro el pozo tiene un forro
que consiste en tuberías que son perforadas en la
zona del acuífero. Usualmente se acude apozo
entubados cuando el acuífero a explotar se
encuentra a una profundidad considerable por
debajo de la supeficie del terreno.
Debe implementarse sellos sanitarios durante los
primeros 3 m y el vaciado de una losa sanitaria,
debe sobresalir la tubería del pozo al menos 0.30m
sobre la superficie del terreno.

28
Caseta de bombeo: Ambiente con área suficiente para que los equipos de bombeo, tuberías,
válvulas, accesorios, tablero eléctrico y otros, se instalen, mantengan y retiren con facilidad.
Debe tener buena ventilación e iluminación para favorecer las funciones propias de este
tipo de estructuras.
El caudal de bombeo será calculado en función del caudal máximo diario y el número de
horas de bombeo, el caudal de la bomba no será mayor al rendimiento de la fuente y deberá llenar el
reservorio en un tiempo no mayor de 4 horas.
Los equipos de bombeo, deben especificarse con las siguientes características:
Centrífugas de eje horizontal, caudal de bombeo, altura dinámica total (HDT), NPSH
requerido, número de equipos y fuente de energía.
Centrífugas de eje vertical: Caudal de bombeo, HDT, número de equipos y fuente de
energía.
Línea de impulsión: El diámetro de la línea de impulsión para distancias cortas puede
determinarse en base a la velocidad (1,5 a 2 m/s); sin embargo, se diseñará teniendo en
cuenta el estudio del diámetro más económico. Cuando sea necesario se considerará
dispositivos contra golpe de ariete y/o cavitación.
Se deberá emplear tuberías roscadas de PVC o acero SCH 40, de acuerdo a la
evaluación técnica. El recubrimiento sobre las tuberías no debe ser menor de 1,20m.
Reservorio: Tiene las mismas consideraciones que los sistemas de GST.

29
Línea de aducción y red de distribución: Tiene las mismas consideraciones que
los sistemas de GST.
Nivel de Servicio: Recomendable conexiones domiciliarias, debe evitarse el empleo
de piletas públicas en sistemas de este tipo.
BOMBEO CON TRATAMIENTO
La principal característica de este tipo de sistema es que la fuente de agua superficial se encuentra
por debajo de la cota de la población.
Fuentes
Aguas superficiales (canales, ríos, lagos, etc.).
Componentes:
Captación: La estructura debe permitir utilizar el caudal de bombeo del sistema, calculado
en función de la población de diseño. Generalmente se encuentran los siguientes tipos:

30
a) Captacion tipo caisson
b) Captación mediante pozo recolector
Es una estructura de concreto hincada en
el lecho del rio para captar las aguas se
ubican ventanas en la parte inferior. El
agua es succionada mediante un equipo de
bombeo instalada en una caseta sobre el
caisson. Es una estructura muy tipica en
zonas inunndable
El pozo recolector es una estructura hincada o
construida muy próxima a la rivera de la fuente
superficial, en este caso el agua es recolectada a
través de dispositivos que permiten el flujo
conforme varíen los niveles de la fuente.

31
c) Captación de balsa flotante
Está compuesto de:
Flotadores: Dispuestos de manera que garanticen la flotabilidad, pueden ser de madera,
cilindros metálicos y otros materiales de diversos tamaños y formas, capaces de soportar la presión
de toda la estructura y la acción corrosiva del agua.
Si son metálicos serán herméticos y protegidos con pintura anticorrosiva. Los
flotadores y la balsa pueden ir fijados con sogas o elementos metálicos, durables a la podredumbre
o corrosión.
La balsa: Diseñadas de acuerdo a las características de las instalaciones y requerimientos
de espacio para operación y mantenimiento. Se buscará tener la mayor estabilidad en la balsa y
capaz de soportar condiciones más adversas de la fuente y el clima
Elementos de fijación:
Lastre o ancladero: Puede ser de metal, concreto u otro material que garantice el
estacionamiento de la captación, su peso debe impedir el arrastre de la balsa en el sentido de la
corriente y la cuerda que une el lastre con la balsa debe permitir que la variación de niveles no
afecte la estabilidad de la balsa y la tubería flexible.
Templadores: Fija la balsa a la orilla y complementa la función del lastre; pueden ser
cables de acero trenzado de un diámetro de 3/8” mínimo u otro material que además de durable
soporte esfuerzos de tracción que derivan del peso de la balsa y la velocidad de la corriente. Debe
contar con dispositivos que permita soportar la variación de los niveles de la fuente.
Permite captar el agua de rio o lago a través de
una estructura flotante donde se ubica el
equipo de bombeo. Esta estructura está
anclada a la orilla mediante cables
templadores.
Se diseñan en función del peso que soporta, el
tipo de material de la balsa y del dispositivo
flotante que se utilice, respondiendo a un
análisis de cargas que permite el equilibrio de
fuerzas y garantice la flotabilidad, cubriendo
con exceso las maniobras de operación y
mantenimiento en la balsa.

32
Anclajes o elementos fijos en la superficie de la orilla del río o lago: permite sujetar a la
balsa mediante los templadores, pueden ser dados de concreto, madera u otro material disponible en
la zona, que garantice la resistencia a los esfuerzos sometidos.
Equipamiento: Debe disponerse de un equipo de bombeo sobre la balsa o en la orilla de la fuente;
permita impulsar el agua a niveles adecuados, respondiendo a requerimientos de caudal y altura
dinámica total del sistema. La altura de succión no debe ser superior a 7m para evitar la cavitación.
Tuberías de succión e impulsión: El diámetro y longitud de la tubería flexible de
impulsión, dependerá del caudal de bombeo y las características de la captación y debe permitir un
flujo adecuado, cuando se tiene el régimen de mayor bombeo; las velocidades deben ser bajas (1,2 y
1,8 m/s) para evitar recoger sedimentos u otros elementos del fondo; la canastilla de succión debe
estar mínimo de 0,30 – 0,50m debajo del nivel de flotación de la balsa o a 2m como mínimo sobre
el fondo del río y en dirección de la corriente, para tener agua cruda de mejor calidad.
Puede utilizarse manguera flexible con refuerzo metálico en el tramo comprendido entre la
balsa y la orilla; el diseño se hará mediante la fórmula de Bresse y cuando la importancia lo amerite
deberá calcularse mediante el análisis del diámetro más económico.
Caseta de Bombeo: Para protección de los equipos de bombeo contra el intemperismo y
asegurar el buen funcionamiento; debe contar con el espacio necesario para los requerimientos de
operación y mantenimiento y construirse con materiales de la zona preferentemente.
d) Captacion de embalse
Cuando se adicionan estructuras de regulación para compensar sus variaciones de caudal durante
épocas de crecida con las de estiaje.
Caseta de bombeo: Tienen las mismas consideraciones que los sistemas por BST.
Equipo de bombeo: Tienen las mismas consideraciones que sistemas por BST.
Línea de impulsión: Tienen las mismas consideraciones que los sistemas por BST.
Planta de tratamiento: Las consideraciones generales se indican en el ítem 4.3
Reservorio: Tienen las mismas consideraciones que los sistemas por GST.

33
Línea de aducción y red de distribución: Tienen las mismas consideraciones que los
sistemas por GST.
Nivel de servicio: Solamente conexiones a domicilio, no se recomiendan piletas públicas.
Esquemas
Caso 1. Componentes: captación, canal o tubería de conducción, planta de tratamiento, cisterna,
caseta y equipo de bombeo, línea de bombeo, línea de impulsión, reservorio, línea de aducción, red
de distribución, conexiones domiciliarias.
Los componentes de este sistema tiene las mismas consideraciones que el del sistema de GCT,
adicionalmente se construye una cisterna a la salida de la planta de tratamiento, cuya capacidad
debe ser superior en 1,5 a 2 veces el volumen del reservorio, debe poseer elementos de control para
entrada, salida, desagüe y limpieza, así como un buzón de inspección y ventilación. Puede ser
construido de diversos materiales como mampostería, concreto simple, armado o ferrocemento; su
forma generalmente es de sección rectangular o cilíndrica; pueden ser semi enterrados o enterrados
de modo tal que permita facilitar el bombeo del agua.
Caso 2. Cuando la captación es mediante el pozo recolector de agua superficial e impulsada para su
tratamiento en un sistema de filtros rápidos a presion

34
Caso 3. Cuando el agua dulce es impulsada a una cisterna y a partir de ella por gravedad pasa a una
planta de tratamiento de donde se conduce al almacenamiento y distribución.
Se debe tomar en cuenta en el diseño del volumen de la cisterna para que garantice el caudal Qmd
de los sistemas durante las 24 horas del día. En todo caso debe buscarse la mejor correlación entre
el caudal de bombeo, el caudal Qmd y el número de horas de bombeo para lograr una buena
operatividad del sistema
3.2. SISTEMAS NO CONVENCIONALES
Protección del manantial
Solución de abastecimiento de agua sencillo y de bajo costo para comunidades pequeñas o
dispersas; consiste en proteger sanitariamente un manantial y dotarlo de dispositivos que permita el
aprovisionamiento de agua en el mismo punto o mediante piletas públicas mediante acarreo.

35
Puede adicionarse tanques de almacenamiento, cisternas y tuberías para su conducción por
gravedad y su distribución a la población.
Fuente:
Manantiales (ladera o fondo) concentrados o difusos, aguas subsuperficiales.
Parámetros:
Caudal asignado por persona: hasta 20 lppd
Componentes
Captación: Se diseñan para el caudal de máximo rendimiento de la fuente, debe garantizar un sello
sanitario.
Línea de conducción: Comprendida entre captación y reservorio si las condiciones se dan o
directamente a una pileta pública.
Nivel de servicio: Puede ser piletas públicas.

36
CAPITULO IV
4.0 DISEÑO DE OBRAS DE CAPTACIÓN DE AGUAS SUPERFICIALES
Son estructuras y dispositivos que permiten captar agua desde un curso superficial.
Los criterios, parámetros y fórmulas para el diseño se encuentran expuestos en la norma OS.050
REDES DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO. Las obras de captación
superficiales son:
4.1 Canal de derivación
Consiste en la construcción de un canal abierto en el margen de un cuerpo de agua superficial hasta
una cámara colectora, desarenador o planta de tratamiento. Véase Figura 4.1.
Los componentes principales para el diseño del canal de derivación son:
a) Canal: el dimensionamiento deberá realizarse con las fórmulas de diseño
de canales expuesta en capítulo siguientes, en forma general se puede expresar como:
𝐴 𝑐 =
𝑄 𝑚𝑑
𝑉
Donde:
Ac = Área efectiva del flujo del agua en m2
Qmd = Caudal máximo día en l/s
V = Velocidad de flujo en m/s (dependerá de la pendiente del terreno y otros factores)
Ejemplo de Aplicación
En la Población “A” se ha previsto la construcción de un sistema de agua potable mediante la
captación de agua de un río a través de un canal de derivación.
Calcular las dimensiones de un canal rectangular si el caudal máximo diario es de
19,54 l/s. Asumir un canal rectangular con relación base = 2,5*altura
Datos: Q = 19,54 l/s = 0,01954 m3
/s
V= 0,4 m/s (asumido, dependerá de la pendiente y otros factores)
b = 2,5*h (relación de lados del área húmeda)
𝐴 𝑐 =
0.01954
0.4
= 0.049 𝑚2
𝐴 = 𝑏 ∗ ℎ = 2.5 ∗ ℎ2
; 𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠 ℎ = √
0.049
2.5
= 0.14 𝑚
Por lo tanto: 𝐴 𝑐 = 0.049 𝑚2
; h= 0.14 m y b= 0.35 m

37
b) Boca de toma: cuya sección efectiva se determina en función del caudal máximo diario, el diseño
de la reja de protección y a los niveles de fluctuación del curso de agua. La boca toma debe estar
sumergida para captar al menos el Caudal Máximo Horario para el nivel mínimo del curso o cuerpo
de agua. La regulación de entrada se realizará a través de una compuerta. Véase el diseño de rejas en
la siguiente sección.

38
c) Obras de encause y protección: dependiendo de las características morfológicas del lugar de toma,
deberán construirse ataguías y muros de protección y/o encause. Estos aspectos deben ser
determinados por el responsable del proyecto con conocimiento pleno del sector de captación.
4.2 Obra de captación lateral
Es la estructura que se construye en uno de los lados del curso de agua, de forma tal, que el agua
ingresa directamente a una cámara de recolección para su posterior conducción a través de una tubería
o canal. Véase Figura 4.2 .
Los componentes principales para el diseño de una captación lateral son:
a) Boca de toma: cuya sección efectiva se determina en función del caudal medio diario, el diseño de
la reja de protección y a los niveles de fluctuación del curso de agua. El dimensionamiento de la boca
de toma se realizará de la misma forma que la señalada para canales de derivación.
b) Canales/tuberías de conducción: debe ser calculada en función al caudal máximo diario, para el
diseño refiérase al capítulo de aducciones.
c) Obras de encause y protección: dependiendo de las características morfológicas del lugar de toma,
deberán construirse ataguías y muros de protección y/o encause. Estos aspectos deben ser
determinados por el responsable del proyecto con conocimiento pleno del sector de captación.

40
d) Boca de toma: cuya sección efectiva se determina en función del caudal máximo diario, el diseño
de la reja de protección y a los niveles de fluctuación del curso de agua.
El área total de la reja debe ser calculada considerando el área de flujo efectiva mínima de paso y el
área total de las barras, como se muestra a continuación:
At = As + Af
Donde:
At Sección de la boca de toma en m2
As Sección total de las barras en m2
As = n * s * l
n Número de barras
s Espesor de la barra en m; véase Figura 4.3
l Longitud de la barra en m
Af Sección de flujo en m2
𝐴 𝑓 =
𝑐 ∗ 𝑄
0.4 ∗ 𝑉𝑎
C Coeficiente de mayoración por efectos de colmatación
c = 1,5 – 2,0
Q Caudal de diseño en m3/s
va velocidad de aproximación en m/s
va = 0,60 m/s a 1,00 m/s
ξ Pérdida de carga y/o sección de Kirshnner
 = (
𝑠
𝑎
)
4
3 ∗ 𝑠𝑒𝑛𝛼

41
Φ Coeficiente de forma
S Espesor de la barra en m
A Espacio entre barra y barra en m
α Ángulo de inclinación de la rejilla en º
Af, para boca toma rectangular se expresa:
A f = l * a * (n 1)
n Número de barras
a Espacio entre barra y barra en m
l Longitud de la barra en m
En la Población “B” se ha previsto la construcción de un sistema de agua potable mediante la
captación de agua de un río a través de una presa derivadora y obra de toma lateral. Calcular las
dimensiones de la boca toma y dimensionar las rejas de protección para un caudal máximo diario de
19,54 l/s.
Supuestos: La boca de toma tendrá forma rectangular con altura inicial de 0,3 m
Las rejas se realizarán con barrotes circulares de φ ½”.
Espacio entre barrotes 0,03 m.
Datos:
Q = 19,54 l/s = 0,01954 m3/s
Va = 0,60 m/s
c = 1,5
ϕ = 1,79
a = 0,03 m
s = 0,012 m
l = 0,3 m
α = 90º
Paso 1: cálculo de Af
Determinación de ξ
 = (
𝑠
𝑎
)
4
3 ∗ 𝑠𝑒𝑛𝛼 = 1.79(
0.012
0.03
)
4
3 ∗ 𝑠𝑒𝑛(90) = 0.527
𝐴 𝑓 =
1.5 ∗ 0.01954
0.527 ∗ 0.60
= 0.0927

42
Paso 2: determinación de n
𝐴 𝑓 = 𝐼 ∗ 𝑎 ∗ (𝑛 + 1); 𝑝𝑜𝑟 𝑡𝑎𝑛𝑡𝑜: 𝑛 =
𝐴 𝑓
𝐼 ∗ 𝑎
− 1; 𝑠𝑒𝑟𝑎 𝑛 =
0.0927
0.30 ∗ 0.03
− 1 = 9.30
Entonces se adopta n = 10 barras
Paso 3: Cálculo As
As = 10 * 0,012 * 0,30 = 0.036
Paso 4: Cálculo de At
At = Af + As = 0,0927 + 0,30 = 0,1287 m2
Se obtiene:
Af = 0,0927 m2
As = 0,036 m2
At = 0,1287 m2
Si alto h = 0,30 m
⇒ base b = 0,43 m
4.3 Obra de captación de fondo
Es la obra civil (dique) que se construye de forma transversal en el fondo de los ríos y dispone de una
parrilla o reja localizada a nivel del perfil del río o la cresta del vertedero. Véase Figura 4.4.
Los componentes principales para el diseño de una captación de fondo son:
a) Presa: para la contención del agua y para forzar que la misma pase por la boca de toma. Para
garantizar la estabilidad, la presa se calculará para el peso propio, empuje hidrostático, empuje de
suelos, subpresión y fuerza tangencial, en todo el radio hidráulico. La cresta de la presa debe diseñarse
para dejar pasar el volumen de agua en crecidas, para el efecto debe diseñarse tomando en cuenta el
Perfil Creager para evitar daño en la estructura y azolvamiento aguas abajo. Véase las Figuras 4.5
Para determinar el perfil Creager, en la Tabla 4.1 se presenta las coordenadas experimentales “x” e
“y” de un vertedero para un tirante de H = 1 m. Para otros tirantes (H), éstos deben multiplicarse por
los valores especificados en la Tabla 4.1.

43
Tabla 4.1: Valores de un vertedero de perfil Creager para H=1 m
Coordenadas “x” e “y” (m)
X Y X Y
0.00 0.126 1.20 0.397
0.10 0.036 1.40 0.565
0.20 0.007 1.70 0.870
0.30 0.000 2.00 1.220
0.40 0.007 2.50 1.960
0.60 0.060 3.00 2.820
0.80 0.142 3.50 3.820
1.00 0.257
Fuente: Manual de Hidraulica, Azevedo Netto-Acosta Guillermo
Para condiciones ideales puede calcularse H mediante la siguiente formula:
𝐻(
𝑄
2.2 ∗ 𝐿
)2/3
Donde:
H = Tirante sobre el vertedero en m
Q = Caudal máximo esperado en m3/s
L = Longitud de rebose o excedencia m
b) Boca de toma: cuya sección efectiva se determina en función del caudal medio diario, el diseño de
la reja de protección y las posibles obstrucciones por material de arrastre del curso de agua. El
dimensionamiento de la boca de toma se realizará de la misma forma que la señalada para canales de
derivación.
b) Boca de toma: cuya sección efectiva se determina en función del caudal medio diario, el diseño de
la reja de protección y las posibles obstrucciones por material de arrastre del curso de agua. El
dimensionamiento de la boca de toma se realizará de la misma forma que la señalada para canales de
derivación.

45
c) Canales/tuberías de conducción: debe ser calculada en función al caudal
medio diario, para el diseño refiérase al capítulo de aducciones.

46
En la Población “B” se ha previsto la construcción de un sistema de agua potable mediante la
captación de agua de un río a través de una presa derivadora calcular la curva del perfil Creager si el
caudal máximo esperado del río es 8,5 m3
/s y se ha diseñado un ancho del vertedero de 8 m y una
altura sobre el fondo del río de 2,5 m.
Datos: Q = 8,5 m3
/s
L = 8 m
y = 2,5 m
𝐻(
8.5
2.2 ∗ 8
)2/3
Entonces: H = 0,616 m
Multiplicando por los valores de la Tabla 4.1, se obtiene el siguiente perfil.
x y y(H=0.616 m)
0.00 0.126 0.078
0.10 0.036 0.022
0.20 0.007 0.004
0.30 0.000 0.000
0.40 0.007 0.004
0.60 0.060 0.037
0.80 0.142 0.087
1.00 0.257 0.158
1.20 0.397 0.245
1.40 0.565 0.348
1.70 0.870 0.536
2.00 1.220 0.752
2.50 1.960 1.207
3.00 2.820 1.737
3.50 3.820 2.353
4.4 Estaciones de bombeo directo
Son estructuras, equipamientos y accesorios de bombeo para la explotación directa desde el cuerpo
de agua superficial. Podrán emplearse bombas centrífugas y bombas sumergibles. En las Figuras 4.6
se presenta un ejemplo con bomba centrífuga y en las Figuras 4.7 se presenta un esquema para una
bomba sumergible.
Los componentes principales para el diseño de una estación de bombeo directo son:
a) Bomba: debe determinarse el tipo y potencia de la bomba en función del caudal que se quiere
captar, la calidad el agua y la altura total manométrica de bombeo. Refiérase al capítulo de aducciones
para mayor información de diseño.
b) Fuente de energía eléctrica: podrá emplearse energía eléctrica del tendido urbano o a través de un
generador estacionario. Este equipo debe tener características compatibles o superiores a los

47
requerimientos de energía de la bomba. Debe ser determinado con apoyo de técnicos especializados
y/o profesionales electromecánicos.
c) Caseta: La caseta de protección se construirá para proteger la bomba y/o el generador estacionario.
El tipo de caseta deberá determinarse para cada caso, pues bien podrá ser flotante o convencional (en
la superficie de la tierra). Deberá considerarse principalmente los criterios de seguridad y ventilación
para su diseño.
4.5 Lechos filtrantes o Prefiltración
Constituida por uno o más tuberías perforadas (drenes o filtros) introducidos transversal o
diagonalmente en el lecho del río y recubiertas con material granular clasificado. El agua se filtra a
través del material clasificado hasta el drene, para luego ser conducida mediante tubería hasta la
cámara recolectora lateral en el margen del río. Véase Figuras 4.8 y PL-AP-05-02.
Para su diseño deben considerarse los siguientes aspectos importantes:
a) Calidad del agua: para desarrollar la prefiltración es importante que la turbidez no sea mayor a 150
UNT en períodos de lluvia.
b) Material filtrante: Es la selección de material clasificado de diferente granulometría para la
filtración del agua del curso natural. El material seleccionado podrá variar entre 6 a 40 mm y deberán
ser colocados en capas de 0,20 a 0,40 m. El tamaño mayor irá en contacto con la tubería filtro y
gradualmente disminuirá el tamaño hasta la profundidad de socavación. Finalmente se recubrirá con
material del lecho del río.

50
c) Tubería-filtro: el tipo, longitud y diámetro de la tubería-filtro se determinará por la calidad del agua
natural y la cantidad de agua necesaria a ser captada. Regularmente se emplea la tubería de PVC la
cual es muy estable ante cualquier tipo de agua. Los criterios básicos de diseño son los siguientes:
La longitud de la tubería – filtro debe calcularse como se señala a continuación.
𝐿 =
2 ∗ 𝑄
𝐴 𝑓 ∗ 𝑉
Donde:
L Longitud total de la tubería – filtro en m
Q Caudal de diseño en m3/s
v velocidad del agua a través de los orificios en m/s
v = 0,10 m/s a 0,15 m/s para evitar arrastre de partículas. Véase Figura 4.9.
Af Área efectiva de los orificios o ranuras por metro lineal en m2
/m para el diámetro
adoptado (también denominada área específica – dependerá del fabricante o de la cantidad de ranuras
u orificios que se hagan en las tuberías (filtro).
Fig.4.9 Detalle tubería filtro
En la Población “C” se ha previsto la captación de agua mediante presa y lechos
de infiltración en el río. El Caudal máximo a captarse es de 20 l/s. Determinar la longitud total de
infiltración y la disposición de tuberías-filtro de PVC de φ 4”.
Supuestos: Se prevé el empleo de tubería de PVC con orificios de 1 cm en la cara superior. Área
específica 0,011 m2/m.
Datos: Q = 20 l/s = 0,02 m3/s
V = 0,15 m/s
Af = 0,011 m2
/m
𝐿 =
2 ∗ 0.02
0.011 ∗ 0.15
Manantial de ladera y concenrado
Cuando la fuente de agua es un manantial de ladera y concentrado, la captacion constara de tres partes:
la primera, corresponde a la proteccion del afloramiento; la segunda, a una camara humeda que sirve
para regular el gasto a utilizarse; y la tercera, a una camara seca que sirve para proteger la valvula de
Entonces: L = 24,3 m
El lecho puede componerse de las siguientes formas dependiendo de
las condiciones topográficas e hidráulicas del lugar:
• 2 tuberías – filtro de 12m en paralelo
• 3 tuberías – filtro de 8 m en paralelo
• 4 tuberías – filtro de 4 m en paralelo o espina de pez

51
control (ver Figura 4.1). El compartimiento de proteccion de la fuente consta de una losa de concreto
que cubre toda la extension o area adyacente al afloramiento de modo que no exista contacto con el
ambiente exterior, quedando asi sellado para evitar la contaminacion. Junto a la pared de la cámara
existe una cantidad de material granular clasificado, que tiene por finalidad evitar el socavamiento
del area adyacente a la camara y de aquietamiento de algun material en suspension. La camara
humeda tiene un accesorio (canastilla) de salida y un cono de rebose que sirve para eliminar el exceso
de produccion de la fuente.
Si se considera como fuente de agua un manantial de fondo y concentrado, la estructura de
captacion podra reducirse a una cámara sin fondo que rodee el punto donde el agua brota. Constara
de dos partes: la primera, la camara humeda que sirve para almacenar el

53
Dimensionamiento del Manatial de Ladera y concentrado
Para el dimensionamiento de la captacion es necesario conocer el caudal maximo de la fuente, de
modo que el diametro de los orificios de entrada a la camara humeda sea suficiente para captar este
caudal o gasto. Conocido el gasto, se puede disenar el area de orificio en base a una velocidad de
entrada no muy alta y al coeficiente de contracción de los orificios.
- Calculo de la distancia entre el afloramiento y la camara humeda
Es necesario conocer la velocidad de pase y la perdida de carga sobre el orificio de salida. En la
Figura 4.4, aplicando la ecuacion de Bernoulli entre los puntos O y 1, resulta:
𝑃𝑜

+ ℎ𝑜 +
𝑉𝑜
2
2𝑔
=
𝑃1

+ ℎ1 +
𝑉1
2
2𝑔
Considerando los valores de Po, Vo, y P1 y h1 iguales a cero, se tiene:
ℎ𝑜 =
𝑉1
2
2𝑔
Donde:
ho = Altura entre el afloramiento y el orificio de entrada (se recomiendan valores de 0.4 a 0.5 m.).
V, = Velocidad teorica en m/s.
g = Aceleracion de la gravedad (9.8 1 m/s2
).
Mediante la ecuacion de continuidad considerando los puntos 1 y 2, se tiene:
Q1=Q2
Cd*A1*V1=A2*V2

54
Siendo A1, = A2,
𝑉1 =
𝑉2
𝐶𝑑
Donde :
V2, = Velocidad de pase (se recomiendan valores menores o iguales a 0.6 mis).
Cd = coeficiente de descarga en el punto 1 ( se asume 0.8).
ℎ 𝑜 = 1.56
𝑉2
2
2𝑔
Para los calculos, ho es definida como la carga necesaria sobre el orificio de entrada que permite
producir la velocidad de pase.
En la Figura 4.5 se observa:
Donde:
Hf, es la perdida de carga que servira para determinar la distancia entre el afloramiento y la caja de
captacion (L).
Hf = H - ho
Hf=0.30x L
L = Hf /0.30
Fig 4.5Perdida de carga y carga disponible
Ancho de la pantalla(b)

55
Para determinar el ancho de la pantalla es necesario conocer el diametro y el numero de orificios
que permitiran fluir el agua desde la zona de afloramiento hacia la camara humeda. Para el calculo
del diametro de la tuberia de entrada (D), se utilizan las siguientes ecuaciones:
Qmax.=V*A*Cd
Qmax.=A Cd(2gh)1/2
Donde:
Qmax. = Gasto maximo de la fuente en l/s.
V = Velocidad de paso (se asume 0.50 mis, siendo menor que el valor maximo recomendado
de 0.60 m/s.).
A = Area de la tuberia en m2
.
Cd = Coeficiente de descarga (0.6 a 0.8).
g = Aceleracion gravitacional (9.81 m /s2
).
h = Carga sobre el centro del orificio (m).
Despejando de la ecuacion 4.6 el valor de A resulta:
𝑨 =
𝑸𝒎𝒂𝒙
𝑪𝒅 ∗ 𝑽
=
𝝅 ∗ 𝑫 𝟐
𝟒
Considerando la carga sobre el centro del orificio (ecuacion 4.7) el valor de A sera:
𝑨 =
𝑸𝒎𝒂𝒙
𝑪𝒅 ∗ (𝟐𝒈𝒉) 𝟏/𝟐
=
𝝅 ∗ 𝑫 𝟐
𝟒
El valor de D sera definido mediante : D = (4 A/π)1/2
Numero de orificios: se recomienda usar diametros (D) menores o iguales a 2". Si se obtuvieran
diametros mayores sera necesario aumentar el numero de orificios (NA), siendo:
𝐴 =
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑎𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜
+ 1
NA=(D1/D2)2
+1
Para el calculo del ancho de la pantalla, se asume que para una buena distribucion del agua los
orificios se deben ubicar como se muestra en la Figura 4.6.
Siendo:
"D" el diametro de la tuberia de entrada
"b" el ancho de la pantalla.
Conocido el número de orificios y el diametro de la tuberia de entrada, se calcula el ancho de la
pantalla (b) mediante la siguiente ecuacion:
b=2(6D)+NA D+3D (NA-1)
Donde:
b =Ancho de la pantalla.
D =Diametro del orificio.
NA =Numero de orificios.

56
Fig 4.6 Distribucion de los orificios de la pantalla frontal
Fig 4.7 Altura de la camara humeda
- Altura de la camara humeda
En base a los elementos identificados en la Figura 4.7, la altura total de la camara humeda se calcula
mediante la siguiente ecuación
Ht=A+B+H+D+E
Donde:
A: Se considera una altura minima de 10 cm. Que permite la sedimentacion de la arena.
B: Se considera la mitad del diametro de la canastilla de salida.
H: Altura de agua.

57
D: Desnivel minimo entre el nivel de ingreso del agua de afloramiento y el nivel de agua de la
camara humeda (minimo 3 cm.).
E: Borde libre (de 10 a 30 cms.).
Para determinar la altura de la captacion, es necesario conocer la carga requerida para que el gasto
de salida de la captacion pueda fluir por la tubena de conduccion. La carga requerida es
determinada mediante la ecuacion 4.3.
𝐻 = 1.56
𝑉2
2𝑔
Donde:
H = Carga requerida en m.
V = Velocidad promedio en la salida de la tuberia de la linea de conduccion en mis.
g =Aceleracion de la gravedad igual 9.81 m/s2
.
Se recomienda una altura minima de H = 30 cm.
- Dimensionamiento de la canastilla
Fig 4.8 Canastilla de salida
Para el dimensionamiento se considera que el diametro de la canastilla debe ser 2 veces el diametro
de la tuberia de salida a la linea de conduccion (Dc) (ver Figura 4.8); que el área total de las ranuras
(At) sea el doble del area de la tuberia de la linea de conduccion; y que la longitud de la canastilla
(L) sea mayor a 3 Dc y menor a 6 Dc.
At=2Ac
Donde:
𝑨𝒄 =
𝝅 ∗ 𝑫𝒄 𝟐
𝟒
Conocido los valores del área total de las ranuras y el área de cada ranura, se determina el número de ranuras:
𝑁𝑜. 𝑑𝑒 𝑟𝑎𝑛𝑢𝑟𝑎𝑠 =
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑎𝑛𝑢𝑟𝑎𝑠
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑟𝑎𝑛𝑢𝑟𝑎
- Tuberia de rebose y limpieza

58
En la tuberia de rebose y de limpia se recomiendan pendientes de 1 a 1.5% y considerando el caudal
maximo de aforo, se determina el diametro mediante la ecuacion de Hazen y Williams (para =140):
𝐷 =
0.71 ∗ 𝑄0.38
ℎ𝑓0.21
donde:
D = Diametro en pulg.
Q = Gasto maximo de la fuente en l/s.
hf = Perdida de carga unitaria en m/m.
Ejemplo
Datos: Se tiene un manantial de ladera y concentrado cuyo rendimiento es el siguiente:
Caudal maximo = 1.30 l/s.
Caudal minimo = 1.25 l/s.
Gasto maximo diario = 1.18 l/s.
1. Calculo de la distancia entre el punto de afloramiento
y la camara humeda (L).
De la ecuacion 4.3 el valor de la velocidad (V) es:
𝑉 = (
2𝑔ℎ
1.56
)1/2
Para un valor asumido de h = 0.40 m. y considerando la aceleración de la gravedad g = 9.81 m/s2
se
obtiene una velocidad de paseV = 2.24 m/s. Dicho valor es mayor que la velocidad maxima
recomendada de 0.6 m/s por lo que se asume para el diseno unavelocidad de 0.5 m/s.
Mediante la ecuacion 4.3 y la velocidad de 0.5 m/s se determina la perdida de carga en el orificio,
resultando ho = 0.02 m. Con el valor de ho se calcula el valor de Hf mediante la ecuacion 4.4,
siendo:
El valor de L se define mediante la ecuacion 4.5.
2. Ancho de la pantalla (b)
Calculo del diametro de la tuberia de entrada (D)
Para determinar el diametro del orificio se utilizara la ecuacion 4.8donde el valor del area sera
definida como:
𝐴 =
𝑄𝑚𝑎𝑥
𝐶𝑑 ∗ 𝑉
Considerando un caudal maximo de la fuente (Qmax.) de 1.30 l/s, una velocidad de pase (V) de 0.50 m/s y un
coeficiente de descarga (Cd) de 0.8; resulta un area (A) igual a 3.25*10-3
m2
.
El diametro del orificio sera definido mediante:

59
𝐷 = (
4𝐴
𝜋
)1/2
=0.0643 m
D = 6.43 cm. = 2 1/2".
Calculo del número de orificios (NA)
Como el diametro calculado de 2 1/2" es mayor que el diametro máximo recomendado de 2", en el diseno se asume
un diametro de 1 1/2" que sera utilizado para determinar el número de orificios (NA).
𝑁𝐴 =
𝐷2 1/2"
2
𝐷1 1/2"
2 + 1
𝑁𝐴 =
6.352
3.812 + 1 = 3.78, asumiéndose NA=4
Calculo del ancho de la pantalla (b)
Conocido el diametro del orificio (D) de 1 1/2" y el número de agujeros (NA) igual a 4, el ancho de la pantalla (b)
se determina mediante la ecuacion 4.11.
b = 2(6D) + NA D + 3D (NA -1) = 37.5 pulg
b=95.5 cm
Para el diseno se asume una seccion interna de la cámara humeda de 1 m. por 1 m.
En la Figura 4.9 se presenta la distribucion final de los orificios
3. Altura de la camara humeda (Ht)
Para determinar la altura de la camara humeda (Ht) se utiliza la ecuación 4.12.
Donde:
A = 10cm.
B = 3.81 cm. (1 1/2").

60
D = 3cm.
E = 30 cm.
El valor de la carga requerida (H) se define mediante la ecuacion 4.3.
𝐻 = 1.56
𝑉2
2𝑔
= 1.56
𝑄2
𝑚𝑑
2𝑔𝐴2
Donde:
Qmd = Gasto maximo diario en m3
/s (0.00118).
A = Area de la tuberia de salida en m2
(0.001 1401).
g = Aceleracion gravitacional (9.8 1 m/s2
).
Resulta: H= 0.0852 m. = 8.52 cm.
Para facilitar el paso del agua se asume una altura minima de H = 30 cm.
Reemplazando los valores identificados, la altura total Ht es 76.81 cm. En el diseno se considera
una altura de 1.00 m.
4. Dimensionamiento de la canastilla
El diametro de la tuberia de salida a la linea de conduccion (Dc), es de 1 1/2". Para el diseno se
estima que el diametro de la canastilla debe ser 2 veces el "Dc" por consiguiente:
D canastilla = 2 x 1 S" = 3".
Se recomienda que la longitud de la canastilla (L) sea mayor a 3 Dc. y menor a 6 Dc
L=3x 1.5= 11.43= 12cm.
L = 6 x 1.5 = 22.86 = 23 cm.
L asumido = 20 cm.
Ancho de la ranura = 5 mm.
Largo de la ranura = 7 mm.
Siendo el area de la ranura (Ar) = 7 x 5 = 35 mm2
.
Ar=35*10-6
m2
Area total de ranuras (At) = 2 Ac, considerado Ac como el área transversal de la tuberia de la linea de conduccion.
𝐴𝑐 =
𝜋 ∗ 𝐷𝑐2
4
= 1.1401 ∗ 10−3
𝑚2
, 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝐷𝑐 = 1 1/2"(0.0381 𝑚)
𝐴𝑡 = 2𝐴𝑐 = 2.2802 ∗ 10−3
𝑚2
El valor de At no debe ser mayor al 50% del area lateral de la granada (Ag).
Ag = 0.5 x Dg x L = 0.02394 m2, para Dg = 3". y L=0.20m.
El número de ranuras resulta:
𝑁𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑎𝑛𝑢𝑟𝑎𝑠 =
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑎𝑛𝑢𝑟𝑎
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑎𝑛𝑢𝑟𝑎
=
2.2802 ∗ 10−3
35 ∗ 10−6
Numero de ranuras = 65
5. Rebose y limpieza

61
El rebose se instala directamente a la tuberia de limpia y para realizar la limpieza y evacuar el agua
de la camara humeda, se levanta la tubería de rebose. La tuberia de rebose y limpia tienen el mismo
diametro y se calculan mediante la ecuacion 4.14.
𝐷 =
0.71 ∗ 𝑄0.38
ℎ𝑓0.21
Donde:
Q = Gasto maximo de la fuente (1.30 l/s).
hf = Perdida de carga unitaria ( 0.015 m/m).
Resultando:
D = 1.89 Pulg. = 2 pulg. y un cono de rebose de 2 x 4 pulg.
B) PARA LA CAPTACION DE UN MANANTIAL DE FONDO Y CONCENTRADO
El ancho de la pantalla se determina en base a las características propias del afloramiento, quedando
definido con la condicion que pueda captar la totalidad del agua que aflore del sub suelo.
Para determinar la altura total de la camara humeda (Ht) se consideran ' los elementos identificados, los cuales se
muestran en la Figura 4.10.
Ht= A+B+C+H+E
Donde:
A : Altura del filtro de 10 a 20 cm.
B : Se considera una altura minima de 10 cm.
C : Se considera la mitad del diametro de la canastilla de salida.
H : Altura de agua.
E : Bordo libre de 10 a 30 cm.
Para determinar la altura de agua requerida (H), el dimensionarniento de la canastilla de salida y calculo del
diametro de la tuberia de rebose y limpia, se utilizan los mismos procedimientos de calculo en base a las ecuaciones
presentadas para el diseno de una captacion de un manantial de ladera y concentrado.

62
Ejemplo
Datos: se tiene un manantial de fondo y concentrado cuyo rendimiento es el siguiente:
Caudal maximo = 2.05 l/s.
Caudal minimo = 1.89 l/s.
Gasto maximo diario = 1.35 l/s.
Ancho de la pantalla = 1.00 m.
1. Altura de la camara humeda
Para determinar la altura de la camara humeda (Ht) se utiliza la ecuacion 4.15.
Ht= A+B+C+H+E
Donde:
A = 20 cm.
B = 10cm.
C = 5.08 cm. (2")
E = 30 cm.
El valor de la carga requerida (H) se define mediante la ecuacion 4.3.

63
𝐻 = 1.56
𝑉2
2𝑔
= 1.56
𝑄2
𝑚𝑑
2𝑔𝐴2
Donde:
Qmd = Gasto maximo diario en m3/s (0.00135).
A = Area de la tuberia de salida en m2 (0.0020268).
g = Aceleracion gravitacional(9.81 m/s2).
Resulta: H= 0.0353 m. = 3.53 cm.
Se asume una altura minima de H = 30 cm.
El valor de Ht = 95.08 cm. , para el diseno se considera una altura de 1.00 m.
2. Dimensionamiento de la canastilla
Longitud de canastilla:
L = 3 x 5.08 = 15.24 = 16 cm.
L= 6x5.08=30.48=31 cm.
L asumido = 20 cm.
Ancho de la ranura = 5 mm.
Largo de la ranura = 7 mm.
Siendo el area de la ranura (Ar) = 7 x 5 = 35 mm2
Area transversal de la tuberia de la linea de conduccion (Ac):
𝐴𝑐 =
𝜋 ∗ 𝐷𝑐2
4
= 2.02683 ∗ 10−3
𝑚2
, 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝐷𝑐 = 2"(0.0508 𝑚)
𝐴𝑡 = 2𝐴𝑐 = 4.05366 ∗ 10−3
𝑚2
𝑁𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑎𝑛𝑢𝑟𝑎𝑠 =
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑎𝑛𝑢𝑟𝑎
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑎𝑛𝑢𝑟𝑎
=
4.05366 ∗ 10−3
𝑚2
35 ∗ 10−6
= 116
No de ranuras = = 116.
3. Rebose y limpieza
Para el calculo del diametro de la tuberia de rebose y limpia se
utiliza la siguiente ecuacion:
𝐷 =
0.71 ∗ 𝑄0.38
ℎ𝑓0.21
Donde:
Q = Gasto maximo de la fuente (2.05 1/s) para el calculo del diametro de la tuberia de limpia y
rebose.
hf = Perdida de carga unitaria: Limpia = 0.015 m/m.
Rebose = 0.020 m/m.
Resultando los diametros de tuberias de limpia de 2.25 pulg. y rebose de 2.12 pulg, por lo que en
ambos casos se asume un diametro de 3 pulg.
4.3 DISEÑO ESTRUCTURAL
Para el diseño, se considera el muro sometido al empuje de la tierra, es decir, cuando la caja esta
vacia. Cuando se encuentre llena, el empuje hidrostatico tiene un componente en el empuje de la
tierra favoreciendo de esta manera la estabilidad del muro.

64
Las cargas consideradas son: el propio peso, el empuje de la tierra y la sub-presion.
Con la finalidad de garantizar la estabilidad del muro, se debe verificar que la carga unitaria sea
igual o menor a la capacidad de carga del terreno; mientras que para garantizar la estabilidad del
muro al deslizamiento y al volteo, se debera verificar un coeficiente de seguridad no menor de 1.6.
Ejemplo
En la Figura 4.11, se muestra la informacion de las dimensiones del muro de la camara humeda de
una estructura de captacion de un manantial de ladera y concentrado.
Fig. 4.11 Muro de gravedad
Datos:
s = Peso especifico del suelo (1.92 Tm/m3
).
= Angulo de rozamiento interno del suelo (30°).
u = Coeficiente de friccion (0.42).
c = Peso especifico del concreto (2.4 Tn/m3
).
fc=175 Kg/cm2
.
1 = 1 Kg/cm2
.
1. Empuje del suelo sobre el muro (P):
P = 1/2 Cah s h2
El coeficiente de empuje (Cah) es
𝐶𝑎ℎ =
1 − 𝑠𝑒𝑛
1 + 𝑠𝑒𝑛
y la altura del suelo (h) es igual 0.70 m.
Resultando: P= 156.64 Kg.
2. Momento de Vuelco (Mo):
Mo = P x Y = 36.55 Kg-m., considerando Y = h/3 = 0.233 m.

65
W W
(kg)
X
(m)
Mr=XW
(kg/m)
W1 0.55*0.15*2.40 198 0.275 54.45
W2 1.00*0.15*2.40 360 0.425 153.00
W3 0.55*0.05*1.92 52.8 0.525 27.72
WT TOTAL 610.8 235.17
𝑎 =
𝑀𝑟 − 𝑀𝑜
𝑊𝑇
=
235.17 − 36.55
610.8
= 0.325
*
4. Chequeo
Por vuelco:
𝐶𝑑𝑣 =
𝑀𝑟
𝑀𝑜
=
235.17
36.55
= 6.431.6 𝑏𝑖𝑒𝑛
Maxima carga unitaria :
𝑃1 = (4𝑙 − 6𝑎)
𝑊𝑡
𝑙2
= 0.05𝑘𝑔/𝑐𝑚2
𝑃2 = (6𝑎 − 2𝑙)
𝑊𝑡
𝑙2
=
0.171𝑘𝑔
𝑐𝑚2
𝑃2 =
0.171𝑘𝑔
𝑐𝑚2
< 1
𝑘𝑔
𝑐𝑚2
𝑏𝑖𝑒𝑛
𝐶ℎ𝑒𝑞𝑢𝑒𝑜 =
𝐹
𝑃
=
256.536
156.64
= 1.64 > 1.6 𝑏𝑖𝑒𝑛
Por deslizamiento:
Para u= 0.42 y F=u*WT=256.536 kg
0 0.18 0.36 0.55

66
CAPITULO V.
5.0 LÍNEA DE CONDUCCIÓN
La línea de conducción en un sistema de abastecimiento de agua potable por gravedad es
el conjunto de tuberías, válvulas, accesorios, estructuras y obras de arte encargados
dela conducción del agua desde la captación hasta el reservorio, aprovechando la carga
estática existente. Debe utilizarse al máximo la energía disponible para conducir el gasto
deseado, lo que en la mayoría de los casos nos llevará a la selección del diámetro mínimo
que permita presiones iguales o menores a la resistencia física que el material de la
tubería soporte.
Las tuberías normalmente siguen el perfil del terreno, salvo el caso de que, a lo largo de
la ruta por donde se debería realizar la instalación de las tuberías, existan zonas rocosas
insalvables, cruces de quebradas, terrenos erosionables, etc. que requieran de
estructuras especiales. Para lograr un mejor funcionamiento del sistema, a lo largo de la
línea de conducción puede requerirse cámaras rompe presión, válvulas de aire, válvulas
de purga, etc. Cada uno de estos elementos precisa de un diseño de acuerdo a
características particulares.
Todas estas consideraciones serán desarrolladas en el presente capítulo y servirán para
diseñar y definir los diámetros de las tuberías y la ubicación de las cámaras rompe-
presión.

67
Fig. 5.1 Sistema de abastecimiento de agua por gravedad sin tratamiento
– 5.1. CRITERIOS DE DISEÑO
Definido el perfil de la línea de conducción, es necesario considerar criterios de diseño
que permitan el planteamiento final en base a las siguientes consideraciones:
a) CARGA DISPONIBLE
La carga disponible (fig. 5.2) bien representada por la diferencia de elevación
entre la obra de captación y el reservorio.

68
Fig. 5.2 Carga disponible
b) GASTO DE DISEÑO
El gasto de diseño es el correspondiente al gasto máximo diario (Qmd), el que se
estima considerando el caudal medio de la población para el periodo de diseño
seleccionado (Qm) y el factor K1 del día de máximo consumo
c) CLASES DE TUBERÍA
Las clases de tubería a seleccionarse estarán definidas por las máximas
presiones que ocurran en la línea representada por la línea de carga estática.
Para la selección se debe considerar una tubería que resista la presión más
elevada que pueda producirse, ya que la presión máxima no ocurre bajo
condiciones de operación, sino cuando se presenta la presión estática, al cerrar
la válvula de control en la tubería.
En la mayoría de los proyectos de abastecimiento de agua potable para
poblaciones rurales se utilizan tuberías de PVC. Este material tiene ventajas
comparativas con relación a otro tipo de tuberías: es económico, flexible,
durable, de poco peso y de fácil transporte e instalación ; además, son las
tuberías que incluyen diámetros comerciales menores de 2 pulg y que fácilmente
se encuentran en el mercado.

69
Fig. 5.3 Clases de tubería
Cuando las presiones sean mayores a las que soporta la tubería PVC, cuando la
naturaleza del terreno haga antieconómica la excavación y donde sea necesaria
la construcción de acueductos, se recomienda utilizar tubería de fierro
galvanizado.
d) DIAMETROS
Para determinar los diámetros se consideran diferentes soluciones y se estudian
diversas alternativas desde el punto de vista económico.
Considerando el máximo desnivel en toda la longitud del tramo, el diámetro
seleccionado deberá tenerla capacidad de conducir el gasto de diseño con
velocidades comprendidas entre 0.6 y 3.0 m/s; y las pérdidas de carga por tramo
calculado deben ser menores o iguales a la carga disponible.
5.2 ESTRUCTURAS COMPLEMENTARIAS
- Válvulas de aire

70
El aire acumulado en los puntos altos provoca la reducción del área de flujo del
agua, produciendo un aumento de pérdida de carga y una disminución del gasto.
Para evitar esta acumulación es necesario instalar válvulas de aire pudiendo ser
automáticas o manuales. Debido al costo elevado de las válvulas automáticas, en
la mayoría de las líneas de conducción se utilizan válvulas de compuerta con sus
respectivos accesorios que requieren ser operadas periódicamente.
- Válvulas de purga
Los sedimentos acumulados en los puntos bajos de la línea de conducción con
topografía accidentada, provocan la reducción del área de flujo del agua, siendo
necesario instalar válvulas de purga que permitan periódicamente la limpieza
de tramos de tuberías
- Cámaras rompepresión
Cuando existe mucho desnivel entre la captación y algunos puntos a lo largo de
la línea de conducción, pueden generarse presiones superiores a la máxima que
puede soportar una tubería. En esta situación, es necesaria la construcción de
cámaras rompe-presión que permitan disipar la energía y reducir la presión
relativa a cero (presión atmosférica), con la finalidad de evitar danos en la
tubería. Estas estructuras permiten utilizar tuberías de menor clase, reduciendo
considerablemente los costos en las obras de abastecimiento de agua potable.
5.3. LINEA DE GRADIENTE HIDRAULICA
La línea de gradiente hidráulica (L.G.H.) indica la presión de agua a lo largo de la
tubería bajo condiciones de operación. Cuando se traza la línea de gradiente hidráulica
para un caudal que descarga libremente en la atmósfera (como dentro de un tanque),
puede resultar que la presión residual en el punto de descarga se vuelva positiva o
negativa, como se ilustra a continuación.
En la figura a se observa la presión residual positiva, que indica que hay un exceso de
energía gravitacional., quiere decir que hay energía suficiente para mover el flujo. En
la figura b se observa la presión residual negativa, que indica que no hay suficiente
energía gravitación para mover la cantidad deseada de agua; motivo suficiente para
que la cantidad de agua no fluya. Se puede volver a trazar la L.G.H. usando un menor
caudal y/o diámetro mayor de tubería con la finalidad de tener en toda la longitud de
la tubería una carga operativa de agua positiva.

71
5.4 PERDIDA DE CARGA
La pérdida de carga es el gasto de energía necesario para vencer las resistencias
que se oponen al movimiento del fluido de un punto a otro en una sección de la
tubería.
Las pérdidas de carga pueden ser lineales o de fricción y singulares o locales. Las
primeras, son ocasionadas por la fuerza de rozamiento en la superficie de contacto
entre el fluido y la tubería; y las segundas son producidas por las deformaciones de
flujo, cambio en sus movimientos y velocidad (estrechamientos o ensanchamientos
bruscos de la sección, torneo de las válvulas, grifos, compuertas, codos, etc.).
Cuando las pérdidas locales son más del 10% de las pérdidas de fricción, la tubería
se denomina corta y el cálculo se realiza considerando la influencia de estas
pérdidas locales.
a) PERDIDA DE CARGA UNITARIA
Para el cálculo de la pérdida de carga unitaria, pueden utilizarse muchas fórmulas,
sin embargo una de las más usadas en conductos a presión, es la de Hazen y
Williams. Esta fórmula es válida únicamente para tuberías de flujo turbulento, con
comportamiento hidráulico rugoso y con diámetros mayores a 2 pulg.

72
Fig. 5.4 Perdidas de carga
Las Normas del Ministerio de Salud, para el cálculo hidráulico recomiendan el
empleo de la fórmula de Fair-Whipple para diámetros menores a 2 pulg.; sin
embargo se puede utilizar la fórmula de Hazen y Williams, con cuya ecuación los
fabricantes de nuestro país elaboran sus nomogramas en los que incluyen
diámetros menores a 2 pulg.
Para los propósitos de diseño se considera:
Ecuacion de Hazen Williams
0.54
2.64
0.0004264* * *h fQ C D
Donde
D= Diámetro de la tubería (pulg)
Q= Caudal (l/s)
Hf= Perdida de carga unitaria (m/km)
C= Coeficiente de Hazen-Williams expresado en (pie)1/2
/seg
Caso de usar:

73
Cuadro 5.1 COEFICIENTES DE FRICCIÓN “C” EN LA FÓRMULA DE HAZEN Y WILLIAMS
Para una tubería de PVC o asbesto-cemento, donde el valor de C=140; el caudal, la
pérdida de carga unitaria y el diámetro quedan definidos
DONDE:
Q= caudal (l/s)
Hf= Perdida de carga unitaria (m/m)
D=Diámetro de la tubería (pulg)
Ecuación de Fair-Whipple
Para una tubería donde el valor de C=140, el caudal, la pérdida de carga unitaria
y el diámetro quedan definido como:
2.63 0.54
2.63
0.38
0.21
2.492
1.85
2.492
0.71
f
f
Q xD xh
Q
hf
xD
xQ
D
h

 
  
 


74
b) PERDIDA DE CARGA POR TRAMO
La pérdida de carga por tramo (Hf) se define como: Hf = hf x L
Siendo L la longitud del tramo de tubería (m).
Para determinar la pérdida de carga por tramo es necesario conocer los valores de carga
disponible, el gasto de diseño y la longitud del tramo de tubería. Con dicha información y
con el uso de nomogramas o la aplicación de fórmulas se determina el diámetro de tubería.
En caso de que el diámetro calculado se encuentre entre los rangos de dos diámetros
comerciales se selecciona el rango superior o se desarrolla la combinación de tuberías.
Con el diámetro o los diámetros seleccionados se calculan las pérdidas de carga unitaria
para finalmente estimar la pérdida de carga por tramo.
Ejemplo1.Determinar los cálculos hidráulicos de la línea de conducción para la siguiente
condición:
Datos:
Gasto de diseño (Qmd) = 2.1 l/s.
Longitud de tubería (L) = 380 m.
Cota captación (cota cap.) = 2500 msnm.
Cota reservorio(R) = 2450 msnm.
2.71 0.57
2.71
0.57
2.8639
1.75
2.8639
0.37
2.8639
/ s
h carga /
Diametro lg.
f
f
f
Q xD xh
Q
hf
xD
Q
D
xh
Q Caudal enl
Per de unitariaenm m
D en
i
pu
d da

 
  
 
 
   
 




75
Considerando un solo diametro de tubería.
Cálculos:
Carga disponible = Cota capt. - Cota reserv.
= 2500 - 2450 = 50 m.
𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎(ℎ𝑓) =
𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒
𝐿
(ℎ𝑓) =
50
380
= 0.1316(131.6  𝑜
Para determinar el valor del diametro mediante el uso del nomograma de Hazen- Williams ,
se consideran los valores del gasto de diseño (2.1 1/s) y la perdida de carga unitaria (131.6
m. por cada 1000 m). Con dicha información resulta un diametro de tubería comprendida
entre 1" y 1 1/2".
Como el diseño considera un solo diámetro, se selecciona el de 1 1/2" La pérdida de carga
unitaria real se estima con la ayuda del nomograma cuyos valores de entrada son el gasto de
diseño (2.1 1/s) y el diametro seleccionado (1 1/2"); resultando el valor de 100%.
Adicionalmente se hace lectura de la velocidad cuyo valor es de 1.9 m/s y se encuentra dentro
del rango recomendado.
Conocido el valor de la perdida de carga unitaria se estiman los valores de perdida de carga
por tramo:
𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎 = 100%
𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜( 𝐻𝑓) =
𝐿 𝑥 ℎ𝑓
1000
𝐻𝑓 =
380 𝑥 100
1000
= 38.00 𝑚
Para determinar con mayor precisión el valor del diametro de tubería, se utilizan las
ecuaciones de Hazen-Williams y de Fair Whipple. En caso que el resultado no represente un
diametro comercial, al igual que con el uso del nomograma, se selecciona el diametro mayor.
Considerando los datos del ejemplo y reemplazando en la ecuación 5.4 (Hazen-Williams), se
obtiene el valor del diametro (D):
Reemplazando los valores de Q (2.1 ls) y hf (0.13 16 m/m) se obtiene:
D = 1.44" ; siendo su valor comercial de 1 1/2"
Con el valor del diametro comercial de tubería seleccionada de 1 1/2"
y el gasto de diseño de 2.1 1/s se estima la perdida de carga unitaria mediante la ecuación
5.3, resultando:
hf = 0.1013 m/m.
Perdida de carga en el tramo (Hf) = L x hf

76
Hf= 380 x 0.1013 = 38.50 m.
Este valor permite el cálculo de la presion dinámica, como se describe en el siguiente acápite.
Fig. 5.5 Energía de presion y velocidad
5.5 PRESION
En la línea de conducción, la presion representa la cantidad de energía gravitacional
contenida en el agua. En un tramo de tubería que está operando a tubo lleno, podemos
plantear la ecuación de Bernoulli
𝑍1 +
𝑃1
𝛾
+
𝑉1
2
2𝑔
= 𝑍2 +
𝑃2
𝛾
+
𝑉2
2
2𝑔
+ 𝐻𝑓
Donde:
Z1= Cota del punto respecto a un nivel de referencia arbitraria (m).
𝑃1
𝛾
= Altura o carga de presion "P es la presión y  el peso específico del fluido" (m).
V = Velocidad media del punto considerado (m/s).
Hf = Es la perdida de carga que se produce en el tramo de 1 a 2 (m).
Se asume que la velocidad es despreciable debido a que la carga de velocidad, considerando
las velocidades máximas y mínimas, es de 46 cm. y 18 cm. En base a esta consideración la
ecuación 5.9 queda definida como:
𝑍1 +
𝑃1
𝛾
= 𝑍2 +
𝑃2
𝛾
+ +𝐻𝑓

77
Figura 5.6 : Energías de posición y presion
Se recomienda iniciar el diseño desde la cámara de captación .En estructura la presion es
igual a la presion atmosférica, por lo que la carga de presion se asume como cero. El mismo
criterio se aplica cuando se considera en el diseño como punto de partida una cámara rompe
presion, resultando al final del tramo:
𝑃2
𝛾
= 𝑍2 − 𝑍1 − 𝐻𝑓
Figura 5.7 : Equilibrio de presiones dinámicas

1
Ejemplo2 .Utilizando los datos del ejemplo anterior y considerando el valor de Hf = 38.50
m., se presenta el cálculo de la cota piezométrica y de la presion al final del tramo (Figura
5.9):
Cota piez.reserv. = cota terr.cap. - Hf
Cota piez.reserv. = 2500.00 - 38.50 = 2461.50
Presion final del tramo = cota piez.reserv - cota reserv.
Presion final del tramo = 2461.50 - 2450.00 = 11.50 m.
Figura 5.9 : Representación de la presion final, perdida de carga por tramo y línea de gradiente
hidráulica (L.G.H.)
5.6 COMBINACION DE TUBERIAS
Cuando se diseña una sección de tubería puede no haber un diametro único de tubería
disponible que del factor de perdida de carga por fricción deseado. En este caso se usará una
combinación de diámetros de tuberías.
El método para diseñar la Línea de conducción mediante la combinación de tuberías tiene las
ventajas de: manipular las pérdidas de carga, conseguir presiones dentro de los rangos
admisibles y disminuir considerablemente los costos del proyecto; al emplearse tuberías de
menor diametro y en algunos casos, evita un mayor numero de cámaras rompe presion.
La longitud de cada tubería debe ser suficiente como para que la suma de las pérdidas de
carga de cada una sea igual a la pérdida de carga total deseada. De la Figura 5.13 se define
lo siguiente:
Hf = Perdida de carga total deseada (m).
L = Longitud total de tubería (m).
X = Longitud de tubería del diametro menor (m).
L-X = Longitud de tubería del diametro mayor (m).
Hfl = Perdida de carga unitaria de la tub. de mayor diametro.

2
hf2 = Perdida de carga unitaria de la tub. de menor diametro.
hfl x (L - X) = Perdida de carga del tramo de diametro mayor (Hfl).
hf2 x X = Perdida de carga del tramo de diametro menor (Hf2).
Figura 5.10 : Perfil de la combinación de tuberías
La pérdida de carga total deseada Hf, es la suma de las pérdidas de carga en los dos tramos
de tubería.
𝐻𝑓 = ℎ𝑓2 ∗ 𝑋 + ℎ𝑓1 ∗ 𝑋( 𝐿 − 𝑋) (5.11)
Despejando el valor de la longitud de la tubería de diámetro menor (X) resulta:
𝑋 =
𝐻𝑓 − (ℎ𝑓1 ∗ 𝐿)
ℎ𝑓2 − ℎ𝑓1
(5.12)
EJEMPLO
Con la finalidad de mostrar paso a paso el procedimiento de diseño de la línea de conducción,
se considera un proyecto desarrollado por SER en la sierra norte del departamento de Lima
(Figura 5.10).
Datos:
Qmd = 1.18 l/s.
Cota captación = 3506.00 m.s.n.m.
Cota del reservorio = 3322 m.s.n.m.
Carga disponible = 184 m.

3
Fig.5.11 Perfil de la línea de conducción
Análisis preliminar
Para la instalación de la línea de conducción se proyecta el uso de tuberías de PVC, clase 10
y C=140. Los diámetros y longitudes serán definidos mediante cálculos hidráulicos
considerando velocidades máximas y mínimas de 3.0 m/s y 0.6 m/s, respectivamente;
mientras que para la ubicación de las cámaras rompe presion, se consideran presiones
estáticas máximas de 70 m. y presiones dinámicas mínimas
de 5 m.
La carga disponible entre la cámara de captación y el reservorio de regulación es de 184 m.
Este valor es mayor que la presion máxima de trabajo que soportarían las tuberías PVC, por
lo que es necesario plantear la construcción de dos cámaras rompe presion.
Como se puede observar en la Figura 5.12, desde la captación a la camara rompe presion No
1 hay 420 m de longitud y 59 m de desnivel. En este tramo si se instalara una tubería de l",
se obtendrían presiones negativas, por consiguiente será necesario utilizar una tubería de
mayor diametro.

4
Fig.5.12 Perfil de la línea de conducción con presiones negativas
Cálculo preliminar de la pérdida de carga unitaria disponible:
ℎ𝑓 =
59
420
∗ 1000 = 140 %o
En el diagrama de Hazen Williams, con Qmd = 1.18 1/s y hf= 140 %o, se obtiene un diametro
entre 1" y 1 1/2".
En base a esta información, se proyecta realizar una combinación de tuberías considerando
una presion residual de 10 m. y diámetros comerciales de 1 y 1 1/2".
El segundo tramo, comprendido entre la rompe presion nro. 1 y la rompe-presion nro. 2 tiene
540 m. de longitud y 69.50 m. de desnivel.
Si se considerase una tubería de 1" resultaría una presion negativa, mientras que con tubería
de 1 1/2" resulta una presion mayor que la residual deseada (20 m.); por lo que, al igual que
en el primer tramo, se realiza una combinación de tuberías adoptando diámetros de 1 " y 1
1/2".
La presion residual, como se indica en el item 5.2, es la energía necesaria para mover el flujo,
pudiendo ser esta igual o mayor a cero. Las Normas del Ministerio de Salud recomiendan
presiones dinámicas mayores de 5 metros y menores de 50 metros, siendo ello motivo más

5
que suficiente para que en el presente ejemplo se asuma arbitrariamente 10 y 20 metros de
presion residual para el primer y segundo tramo, respectivamente.
A partir de la rompe presion nro. 2, hay 55.50 m. de desnivel hasta la ubicación del reservorio.
A pesar de no ser necesaria, se instalara la cámara rompe presion nro. 3 a un desnivel de
48.75 m. Esta cámara cumplirá la función de suministrar directamente el agua a la línea de
aducción y que la población no se perjudique cuando se realice la limpieza o reparación del
reservorio.
Se ha identificado como tercero el tramo comprendido entre la rompe presion nro. 2 y la
rompe presion nro. 3, y como cuarto al tramo comprendido entre la rompe presion nro. 3 y el
reservorio; en este caso, a diferencia de los dos primeros tramos, se proyecta la instalación
de tubería de un solo diametro usándose 1" para el tercer tramo y 1 1/2" para el cuarto tramo
(ver Figura 5.14).
La identificación de tramos con sus respectivas longitudes, cotas y desnivel se muestran en
el siguiente Cuadro:
Cuadro 5.2 Identificación de tramos en la línea de conducción
Tramo Longitud Cotas Difer. De
Cota
Inicial Final
Capt-CR1 420 3506.00 3447.00 59.00
CR1-CR2 540 3447.0 3377.50 69.50
CR2-CR3 110 3377.50 3328.75 48.75
CR3-Reser. 17.5 3328.75 3322.00 6.75
Procedimiento de cálculo
A fin de presentar el diseño de la tubería, se agruparan los tramos con semejantes
requerimientos de cálculo. Para el caso del primer y segundo tramo, se utilizara la
combinación de tuberías con diámetros de 1 1/2" y 1".
El procedimiento de cálculo en base al ítem 5.5, considera como conocidos la longitud de
tubería, el caudal de diseño y una pérdida de carga por fricción deseada.
Los datos y cálculos se ordenan en forma tabular en el Cuadro 5.3.
Los valores de cada columna se explican a continuación:
Columna 1 Identificación del tramo

6
Columna 2 Longitud total del tramo L en (m)
Columna 3 Caudal de diseño Qmd en m/s
Columna 4 Cota inicial del terreno en m.s.n.m
Columna 5 Cota final del terreno en m.s.n.m
Columna 6 Presion residual deseada (p) en m.
Columna 7 Perdida de carga deseada en Hf en m. Se calcula mediante Col4-Col5-
Col6
Columna 8 Perdida de carga unitaria deseada (hf) en m. Se calcula mediante
Col7/Col2(para cada diametro seleccionado)
Columna 9 Diámetros considerados en la combinación de tuberías (pulg.). Estos
diámetros se eligen en base al valor del diametro para el coeficiente
C=140 en base a la ecuación: 𝐷 =
0.71∗𝑄0.38
ℎ𝑓0.21
Por ejemplo; para el primer tramo se tiene:
Aplicando la formula se obtiene un diametro (D) de 1.16". Este valor se encuentra entre los
diámetros comerciales de 1 " y 1 1/2", los que serán utilizados para la combinación.
Q= 1.18 l/s (Col.3)
Hf= 0.1167 m/m (Col.8)
Aplicando la formula se obtiene un diametro (D) de 1.16". Este valor se encuentra entre los
diámetros comerciales de 1 " y 1 1/2", los que serán utilizados para la combinación.
Columna 10 Velocidad de flujo(V) definida mediante la formula 𝑉 = 1.9735 ∗
𝑄
𝐷2
Siendo Q el gasto en l/s (Col.3) y D el diámetro en pulg. (Col.9)
Columna 11 Perdida de carga unitaria (hf1 y hf2) en m. calculada para cada
diametro de tubería seleccionada mediante la ecuación :
ℎ𝑓 = (
𝑄
2.492∗𝐷2.63)1.85
Siendo Q el gasto en l/s (Col.3) y D el diámetro en pulg. (Col.9)
Columna 12 Longitud de tubería: Para el diametro mayor es igual a la longitud
total (L) menos la longitud de tubería de diametro menor (X)

7
Para el diametro menor es igual a X, siendo
𝑋 =
𝐻𝑓−(ℎ𝑓1∗𝐿)
ℎ𝑓2−ℎ𝑓1
con Hf de la Col.7, L de la Col.2 y hf2 y hf1 de la
Col.11
Columna 13 Perdida de carga de la longitud total de tubería (Hf1 y Hf2)
considerando cada diametro, siendo igual al producto de los valores
de la Col.11y 12(hf1*L-X y hf2*X
Columna 14 Cota inicial del terreno (m.s.n.m). Para el diametro mayor es igual a
la cota inicial del terreno (Col. 4), mientras que para el diametro
menor es igual a la cota final del tramo de tubería de diametro mayor.
Este valor se obtiene en el plano del perfil de terreno(Fig. 5.14)
entrando con la longitud del tramo de diámetro mayor
Columna 15 Cota final del terreno (m.s.n.m) obtenida del plano del perfil de
terreno al final de la tubería de diámetro mayor, mientras que para la
tubería de diametro menor, es igual al valor de la cota del terreno
(Col.5).
Columna 16 Desnivel del terreno (m), igual a la diferencia de la Col.14 y la Col.15
Columna 17 Perdida de carga acumulada (m), igual al valor acumulado de la
Col.13
Columna 18 Cota piezométrica inicial (m.s.n.m), inicialmente igual al valor de la
Col.4 y en caso de la sección posterior igual a la piezométrica final
de la sección anterior
Columna 19 Cota piezométrica final (m.s.n.m), igual a la diferencia de Col.18 y
la Col. 13
Columna 20 Altura de presion (
𝑃
𝛾
) igual a la diferencia de Col.19 y la Col. 15
Para el caso del tercer y cuarto tramo, donde se utilizara un solo diámetro, se considera como
conocida la longitud total, el caudal de diseño y el desnivel. El procedimiento de cálculo se
ordena en forma tabular en el Cuadro 5.4; la explicación de cada columna es la siguiente
Columna 1 Identificación del tramo
Columna 2 Caudal de diseño (Qmh) en l/s
Columna 3 Longitud total del tramo en m.

8
Columna 4 Cota inicial del terreno en el tramo (m.s.n.m)
Columna 5 Cota final del terreno en el tramo (m.s.n.m)
Columna 6 Desnivel del terreno en m. Este valor es igual a
La diferencia de la Col.4 y 5
Columna 7 Perdida de carga unitaria disponible. Se calcula
mediante la relación: Col. 6/Col.3.
Cuadro 5.3 Cálculos hidráulicos del 1er y 2do tramo(método de combinación de tuberías)
TRAMO
(*)
Longitud
Total
L
(m)
Caudal
(Qmd)
(l/s)
COTA DEL
TERRENO Presión
residual
deseada
(m)
Perdida de
carga
deseada
(Hf)
(m)
Perdida de
carga
unitaria
(hf)
(m)
Diametro
seleccionado
(D)
(Pulg)
Velocidad
V
m/s
Inicial
m.s.n.m.
Final
m.s.n.m
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
CAP - CRP-01 420 1.18 3506.60 3447.00 10.00 49.60 0.1181 1.50 1.03
1.18 1 2.33
CRP-01 - CRP-
02 540 1.18 3447 3377.5 20 49.50 0.0917 1 1/2 1.03
1.18 1 2.33
Perdida de
carga unitaria
hf m/m
Longitud
(L-X, X)
m
Perdida de
carga tramo
Hf
(m)
COTA DEL TERRENO Desnivel
del
Terreno
Perdida de
carga
acumulada
COTA DE PIEZOMETRICA
Presión
Final (m)
Inicial
m.s.n.m.
Final
m.s.n.m m m
Inicial
(msnm)
Final
(msnm)
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
0.0349 261.0000 9.10 3506.60 3468.50 38.10 9.10 3506.60 3497.50 29.00
0.2508 159.0000 39.88 3468.50 3447.00 21.50 48.98 3497.50 3457.62 10.62
0.0349 396.0000 13.81 3447.00 3404.60 42.40 13.81 3447.00 3433.19 28.59
0.2508 144.0000 36.12 3404.60 3377.50 27.10 49.93 3433.19 3397.07 19.57
Columna 8 Diametro de tubería (para C=140)
Perdida de carga unitaria (hf1 y hf2) en m. calculada para cada
diametro de tubería seleccionada mediante la ecuación
𝐷 = 0.71 ∗
𝑄0.38
ℎ𝑓0.21

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