INFORME PARA PRESENTAR EN ABASTECIMIENTO Y ALCANTARILLADO I

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO – PUNO
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y
ARQUITECTURA
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
TRABAJO ENCARGADO
CURSO:
ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
TEMA:
ABASTECIMIENTO DE AGUA
PRESENTADO POR:
o VELARDE DEL CASTILLO, Abel
Darwin CODIGO : 051608
SEMESTRE : VII
PUNO PERÚ
2010
DEDICATORIA

A mi madre y hermanos
por ser autores de
formación con sus
constantes críticas
constructivas hacia mi
persona
AGRADECIMIENTO
Agradezco al Ingeniero del curso de
“Abastecimiento de Agua y
Alcantarillado” Ing. FERNÁNDEZ
SILA, Néstor Guillermo por sus
enseñanzas y conocimientos vertidos
hacia sus alumnos con una gran labor
y dedicación.
INDICE
INTRODUCCION...................................................... 2
1. GENERALIDADES.................................................. 3 1.1
normatividad sobre obras de saneamiento.................. 4 1.2 sistemas de
agua potable en el área urbana y rural....... 4
2. POBLACIÓN DE DISEÑO Y DEMANDA DE AGUA.......................... 6 2.1
periodo de diseño........................................ 7 2.2 determinación
del periodo de diseño...................... 8 2.3 estudios de
población.................................... 10 2.4 cálculo de la población
futura........................... 12
3. DOTACIÓN CONSUMO Y ALMACENAMIENTO.............................. 13 3.1
dotación de agua......................................... 14 3.2 variaciones
de consumo................................... 14 3.3 variaciones
diarias...................................... 15 3.4 variaciones
horarias..................................... 16 3.5 consumo industrial y
comercial........................... 17 3.6 volúmenes de
regulación.................................. 17
4. FUENTES DE ABASTECIMIENTO Y CAPTACION.......................... 23 4.1
fuentes de abastecimiento................................ 24 4.2 tipos de
sistema......................................... 25 4.3
manantiales.............................................. 25
5. LÍNEA DE CONDUCCIÓN............................................ 32 5.1
líneas de conducción..................................... 33 5.2 criterios
para el diseño................................. 33 5.3 posición de tuberías
en relación a la línea de carga..... 36
6. RED DE DISTRIBUCIÓN............................................ 41 6.1
sistema de alimentación.................................. 42 6.2 sistema de
las redes..................................... 43 6.3 presiones máximas y
mínimas.............................. 44 6.4 calculo de una red de circuitos
cerrados................. 45
7. MEMORIA DE CÁLCULO............................................. 47 8.

ANEXOS......................................................... 61 9.
BIBLIOGRAFIA................................................... 73
1
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL UNA - PUNO

---------------------------------------
INTRODUCCIÓN
“Lo complejo de un sistema de
abastecimiento de agua implica un
conocimiento conceptual en
aspectos de hidrología, hidráulica
y saneamiento ambiental, y
requiere, en algunas de sus
partes, del apoyo del concreto
armado y de la resistencia de
materiales, que hacen de esta
materia un acopio de variados
aspectos de ingeniería, con
soluciones diversas. En el estudio
de las variadas alternativas,
intervienen también criterios
diversos que conjugan los aspectos
técnicos con los privativos, bajo
el punto de vista de la” (1)

1. AROCHA RAVELO, Simón “Abastecimiento de agua” Ediciones VEGA s.r.l. Caracas, 1980. Pág.
2
I
GENERALIDADES

3
1.1 NORMATIVIDAD SOBRE OBRAS DE SANEAMIENTO
El Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) en el titulo II,
numeral II.3 OBRAS DE SANEAMIENTO presenta las normas OS desde la 010
hasta la 100, donde especifica los requerimientos mínimos y alcances
técnicos para los proyectos de agua potable y alcantarillado.
1.2 SISTEMAS DE AGUA POTABLE EN EL AREA URBANA Y RURAL
1.2.1 Sistemas de agua potable urbanos
Los sistemas de abastecimiento de agua potable están conformados
por una o varias captaciones, planta de tratamiento, tuberías de
conducción y/o impulsión, reservorios y red de distribución de agua.
En la siguiente figura mostramos esquemáticamente los componentes
principales de un sistema de abastecimiento de agua potable.

Fig. 1Esquema de un sistema de agua potable
El objetivo del servicio de agua potable es suministrar una
cantidad de agua apropiada y de buena calidad, con presión suficiente
y en forma continua.
Se denomina a la cantidad media anual de consumo de agua domestico
dotación y se expresa en litros por habitante por día: l/h/d. La
dotación varía mucho con el clima, costumbres, nivel socio-económico,
disponibilidad y costos del agua.
Existe un consumo muy importante que corresponde a las pérdidas de
agua existentes por falta de conservación y mantenimiento de los
sistemas, conexiones clandestinas, fugas, reboses, consumos
operacionales excesivos, y una estimación prudente es que este valor
es del orden de un 50% o más respecto al consumo total. En general,
un servicio bien administrado y con un programa de control de
perdidas, en el mediano plazo puede llegar a rebajar las perdidas a
una cifra entre 10 y 20%. La economía es evidente y muchos países de
la Región están haciendo progresos en esta materia.
Estructura del sistema, las captaciones, tratamientos y
conducciones en los sistemas de agua potable se diseñan para una
población futura, generalmente a 10 o 20 años de plazo. El
dimensionamiento se basa en esta población prevista y el consumo
4
máximo diario por habitante, que varia con las características
locales, puede ser entre un 20 y un 50% superior a la dotación.
Durante el año son usuales los cambios climáticos y también hay
otros factores que hacen variar los patrones de consumo de agua para la
comunidad. En un periodo de verano y antes que comiencen las
vacaciones escolares, es muy probable que se presenten periodos y
horas con los consumos máximos. Esto obliga al servicio a satisfacer
estas demandas incrementadas.
El consumo máximo horario es el criterio para dimensionar la red
de distribución y ciertas conducciones que entregan agua a partir del
estanque. Ahora bien, el estanque tiene como rol proveer el caudal
máximo durante las horas de máximo consumo del día de más
alto uso de agua más un volumen para emergencias. Algunos criterios
para dimensionarlo se estiman entre 0,5 y 2 veces el consumo promedio.
A esto hay que agregar las eventualidades: incendio y suspensiones de
servicio por diferentes razones.
Al interior de los domicilios, instituciones, industrias y
cualquier clase de establecimiento, habrá instalaciones de
distribución de agua potable conectadas a la red pública. A la
entrada, la conexión a la red tendrá un medidor de consumos, el cual
es el elemento principal que permite el cobro del servicio.

1.2.2 Sistemas de agua potable rural
En el Perú en la década de los 90 se incrementaron los programas
de abastecimiento de agua potable y saneamiento en el medio rural,
estableciéndose programas de apoyo social y de cooperación técnica por
parte del estado. Estos programas han sido hasta hoy insuficientes
puesto que los niveles de servicio alcanzados en muchos departamentos
del país son mínimos.
Las soluciones se han basado en sistemas de agua potable por
gravedad, con una captación en lo posible de aguas subterráneas
(manantiales), para disponer agua de mejor calidad e instalaciones
dimensionadas de acuerdo al consumo. Especial atención se ha dado a la
participación comunitaria: durante la planificación y construcción y
posteriormente, en la operación y mantenimiento del sistema.
Los mismos esquemas han sido aplicados para los sistemas de agua
potable individuales o para grupos de viviendas, también tratando de
usar aguas subterráneas por medio de pozos con bombas de mano,
construidos con maquinas perforadoras o manualmente, o captando de
manantiales; generalmente las redes de distribución son abiertas o
ramificadas y con piletas públicas. (2)
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2. FERNÁNDEZ SILA, Néstor Guillermo “Abastecimiento de agua” Puno, Pág. 9
5

II
POBLACIÓN
DE DISEÑO Y
DEMANDA
DE AGUA
6

Un sistema de abastecimiento de agua está constituido por una
serie de estructuras presentando características diferentes, que serán
afectadas por coeficientes de diseño distintos en razón de la función
que cumplen dentro de un sistema. Por tanto, para su diseño es preciso
conocer el comportamiento de los materiales bajo el punto de vista de su
resistencia física a los esfuerzos y los daños a que estarán expuestos,
así como desde el punto de vista funcional su aprovechamiento y
eficiencia, para ajustarlos a criterios económicos.(3)
2.1 PERIODO DE DISEÑO
El periodo de diseño, es el tiempo en el cual se considera que el
sistema funcionara en forma eficiente cumpliendo los parámetros,
respecto a los cuales se ha diseñado determinado sistema. Por tanto el
periodo de diseño puede definirse como el tiempo en el cual el sistema
será 100% eficiente. El periodo de diseño, tiene factores que influyen
la determinación del mismo, entre los cuales podernos citar:
2.1.1 Durabilidad de los materiales
La vida útil de las estructuras dependerá de la resistencia física
del material que la constituye a factores adversos por desgaste u
obsolescencia. Todos los materiales empleados en la implementación de
un sistema de abastecimiento de agua, tienen diferentes “vidas
útiles”, así por ejemplo, las obras de concreto armado, se deprecian
en 50 años y una bomba tiene una vida útil media de 10 anos. Esta
disparidad en la vida útil de los diferentes componentes de un sistema
de agua potable, hace que la determinación de un periodo de diseño
uniforme no sea factible con esta consideración.
2.1.2 Ampliaciones futuras
Como un sistema de agua, puede en algunos casos demandar fuertes
inversiones, a veces se propone construir los mismos por etapas. Estas
etapas de construcción, dependen de los aspectos financieros y de la
factibilidad que se tenga en su implementación. Todo esto, hace que
las etapas iníciales, deben tomar en cuenta las etapas posteriores, a
fin de fijar un periodo de diseño en conformidad con las futuras.
2.1.3 Crecimiento o decrecimiento Poblacional
El crecimiento y/o decrecimiento poblacional es función de
factores económicos, sociales y de desarrollo.
Un sistema de abastecimiento de agua debe propiciar y generar
desarrollo, no de frenarlo. Esto nos permite señalar que de acuerdo a
las tendencias de crecimiento, es conveniente elegir periodos de
diseño más largos para crecimientos lentos y periodos de diseño cortos
para crecimientos rápidos.
2.1.4 Capacidad económica para la ejecución de obras
Las razones de durabilidad y resistencia al desgaste físico es
indudable que representa un factor importante para el mejor diseño,
---------------------------------------
3. AROCHA RAVELO, Simón “Abastecimiento de agua” Ediciones VEGA s.r.l. Caracas, 1980. Pág. 3
7

pero Adicionalmente se harán estimaciones de interés y de costo
capitalizado para aprovechar útilmente la inversión hecha.
La determinación de la capacidad del sistema de abastecimiento de
agua de una localidad debe ser dependiente de su costo total
capitalizado.
Generalmente los sistemas de abastecimiento se diseñan y
construyen para satisfacer una población mayor que la actual, es decir
con una población futura.
El R.N.E. recomienda que en la determinación del periodo de diseño
se utilice procedimientos que garanticen los periodos óptimos para
cada componente de los sistemas.
2.2 DETERMINACIÓN DEL PERIODO DE DISEÑO
Considerando los factores anteriormente descritos se hará un análisis
de la vida útil de las estructuras e instalaciones que se tiene previsto
proyectar en los proyectos, y además viendo la realidad de las zonas de
estudio se deben determinar para cada componente su periodo de diseño;
esto se puede realizar en cuadros considerando el
componente y su valor adoptado, para luego determinar el promedio de la
vida útil adoptando así un periodo de diseño para el conjunto de obras.
(4)
2.2.1 Rango de valores
Tomando en consideración los factores señalados se debe establecer
para cada caso el periodo de diseño aconsejable. A continuación se
indican algunos rangos de valores asignados a los diversos componentes
de los sistemas de abastecimientos de agua.
a. Fuentes superficiales
- Sin regulación: Deben proveer un caudal mínimo para un periodo
de 20 a 30 años.
- Con regulación: Las capacidades de embalse deben basarse en
registros de escorrentía de 20 a 30 años.
b. Fuentes subterráneas
El acuífero debe ser capaz de satisfacer la demanda para una
población futura de 20 a 30 años, pero su aprovechamiento puede ser
por etapas, mediante la perforación de pozos con capacidad dentro
de periodos de diseño menores a 10 años.
c. Obras de captación
Dependiendo de la magnitud e importancia de la obra se podrá
utilizar periodos entre 20 y 40 años.
- Diques-tomas 15-25 años
- Diques-represas 30-50 años
---------------------------------------

8
d. Estaciones de bombeo
Se entiende por estación de bombeo a los edificios. Equipos,
bombas, motores, accesorios, etc.
- A las bombas y motores, con una durabilidad relativamente corta
y cuya vida se acorta en muchos casos por razones de un
mantenimiento deficiente, conviene asignarles periodos de
diseño entre 10 y 15 años.
- Las instalaciones y edificios pueden ser diseñados, tomando en
cuenta las posibilidades de ampliaciones futuras y con
periodos de diseño de 20 a 25 años.
e. Líneas de aducción
Dependerá en mucho de la magnitud, diámetro, dificultades de
ejecución de obra, costos, etc. Requiriendo en algunos casos un
análisis económico. En general, un periodo de diseño aconsejable
está entre 20 y 40 años.
f. Plantas de tratamiento
Generalmente se d flexibilidad para desarrollarse por etapas, lo
cual permite estimar periodos de diseño de 10 a 15 años, con
posibilidades de ampliaciones futuras para periodos similares.
g. Estanques de almacenamiento
- De concreto 30-40 años
- Metálicos 20-30 años
Los estanques de concreto permiten también su construcción por
etapas, por lo cual los proyectos deben contemplar la posibilidad
de desarrollo parcial.
h. Redes de distribución
Las redes de distribución deben diseñarse para el completo
desarrollo del área que sirven. Generalmente se estiman periodos de
diseño de 20 años, pero cuando la magnitud de la obra lo justifique
estos periodos pueden hacerse mayores: 30 a 40 años.
i. Obras de arte y demás equipos y accesorios que conformen el
sistema
Se les asignara periodos de diseño de acuerdo a su función y
ubicación respecto a los componentes del sistema que los contiene.
(5)

---------------------------------------
5. AROCHA RAVELO, Simón “Abastecimiento de agua” Ediciones VEGA s.r.l. Caracas, 1980. Pág. 13
9
2.3 ESTUDIOS DE POBLACIÓN
En todo Proyecto de abastecimiento de agua potable uno de los
parámetros importantes que debe evaluarse es la población actual y
futura.
En el Perú, el organismo estatal encargado de llevar los datos
oficiales acerca del crecimiento poblacional es el Instituto Nacional de
Estadística e Informática INEI (http://www.inei.gob.pe), cuyos datos
abarcan a todo el país. Se cuenta con datos censales desde 1836, hasta
el 2005 y que mostramos en el cuadro 2.1
CUADRO I
RESULTADOS OBTENIDOS EN LOS CENSOS NACIONALES DE POBLACION Y VIVIENDA DESDE
1836
AÑO CENSO NACIONAL HABITANTES VIVIENDAS
Número de Incremento
Intercensa
l (%)
Número
de
Incremento
Intercensa
l (%)
1836 I de Población 1 373,736 - - -
1850 II de Población 2 001,203 45.7 - -
1862 III de Población 2 487,916 24.3 - -
1876 IV de Población 2 699,106 8.5 - -
1940 V de Población 7 023,111 160.2 - -
1961 VI de Población y
I de Vivienda
10
420,357
48.4 1
985,859
-
1972 VII de Población y
II de Vivienda
14
121,564
35.5 3
014,844
51.8
1981 VIII de Población
y III de Vivienda
17
762,231
25.8 3
651,976
21.1
1993 IX de Población y
IV de Vivienda
22 639,
443
27.5 5
099,592
39.6
2005 X de Población y V
de Vivienda
27 219,
264
20.2 7
271,387
42.6

Fuente: INEI
Es necesario tener en cuenta que el incremento poblacional de
160.2 % entre el cuarto y el quinto Censo de Población, se explica por
el tiempo transcurrido entre la ejecución de uno y otro, que es de 64
años. Es conocido que en el Perú, después de 1879, año de la Guerra del
Pacífico, las condiciones del país, especialmente en cuanto a su
situación económica, no le permitió asignar fondos para la realización
de los Censos Nacionales.
El crecimiento demográfico en las poblaciones, se debe a los
siguientes factores: La tasa de natalidad, la tasa de mortalidad y las
migraciones. Las dos primeras, constituyen el crecimiento vegetativo. Es
muy raro encontrar estos factores sobretodo en poblaciones rurales, en
caso de utilizar los mismos el método desarrollado se conoce con el
nombre de crecimiento poblacional por método de las componentes.
El crecimiento poblacional, está íntimamente ligado al tamaño del
proyecto y por tanto, al periodo de diseño que se analice. Debido
10
a factores imprevisibles, una población no puede ser extrapolada con
seguridad a más de 20 años, pues durante periodos más largos, podrían
ocurrir fenómenos de crecimiento que distorsionen en alto grado la
magnitud del proyecto que se vaya a adoptar.
Crecimiento por componentes
Tasa Natalidad
Tasa Vegetativa Tasa de crecimiento
Tasa Mortalidad de crecimiento poblacional

Tasa Migración
La Tasa de Crecimiento poblacional es el aumento (o disminución)
de la población por año en un determinado período debido al aumento
natural y a la migración neta, expresado como porcentaje de la población
del año inicial o base.
La Tasa Vegetativa de crecimiento es simplemente los nacimientos
menos las defunciones. Si hay más defunciones que nacimientos
obtendremos un número negativo, o dicho de otro modo, en lugar de ganar
población se pierde.
La Tasa de Natalidad es número de niños nacidos vivos en un año,
expresado como porcentaje de la población o por cada 1000 personas; y la
tasa bruta de natalidad es el cociente entre el número de nacimientos
ocurridos durante un periodo determinado (generalmente un año
calendario) y la población media del mismo periodo.
La Tasa de Mortalidad es número de defunciones ocurridas en un
año, como porcentaje de la población o por cada 1.000 personas; y la
tasa bruta de mortalidad es el cociente entre el número de defunciones
de todas las edades ocurridas en un periodo determinado (generalmente un
año calendario) y la población estimada a mitad del mismo periodo.
La Tasa de Migración es el cociente entre el saldo neto migratorio
de un periodo (inmigrantes menos emigrantes) y la población estimada a
mitad del mismo periodo.
Población
(P)
Hipótesis Alta
Hipótesis Media
Hipótesis Baja
Tiempo (t)
FIG. 2 CRECIMIENTO POBLACIONAL SEGÚN HIPÓTESIS ASUMIDA
Para proyectar la población, la elección final del método depende,
de la experiencia del proyectista y del conocimiento que se tenga acerca
de las condiciones Socio-Económicas y características de salud de la
población, de esta manera se puede tomar una tasa de crecimiento con
diferentes hipótesis, las cuales pueden ser altas, medias y bajas según
los datos que se tengan ya sea del INEI, de las municipalidades, de las
regiones, etc.
11
En la figura 2. Mostramos el crecimiento de una población
considerando diferentes hipótesis de diseño
2.4 CÁLCULO DE LA POBLACIÓN FUTURA
Para el cálculo de la población futura se podrá utilizar uno de
los siguientes métodos de crecimiento, según el tipo de población,
dependiendo de las características socio-económicas de la población.

2.4.1 Método Lineal
Esta dada por la fórmula
P P ( r t) f o = · 1 + ·
2.4.3 Método de Wappaus
Esta dada por la fórmula:
⎜
⎜
⎝
⎛
−+
⎟
⎟
⎠⎞
=
i ti t
200 ·
Pf P
o
200 ·
·
2.4.5 Método exponencial
i t
f o P =
P e
100
En las expresiones indicadas anteriormente se tienen:
Pf = Población futura (hab)
Po = Población inicial de referencia (hab)
r = Tasa anual de crecimiento (%)
T = Periodo de diseño, a partir del año dato para la población
inicial (años)
i = Índice de crecimiento anual (%)
e = Base de los logaritmos neperianos (6)
2.4.6 Regresión polinomial (7)
n
n
n
∑ ∑ ∑
k
b n b x b x y + + + =
0 1
i
 k i i
i
= = = 1 1 1
n
n
i
n
i
n
∑ ∑ ∑ ∑ [ ]
2 k + 1
b x b x b x x y ecuaciones normales + + + =
0
i
1 i  k i i i
i
= =
1
i
1
i
= = 1 1 i

   
n
n n n
∑ ∑ ∑ ∑
k k + 1 2 k k
b x b x b x x y + + + =
0
i
1
i  k i i
i
i =
1
i
= = =
1
i
---------------------------------------
1 1 i
7. GARCÍA ORE, celestino “Distribuciones multivariadas, regresión y correlación” Ediciones UNI. Lima, 1992.
Pág. 203
12
III
DOTACIÓN
CONSUMO Y
ALMACENAMIENTO

13
La dotación o la demanda per cápita, es la cantidad de agua que
requiere cada persona de la población, expresada en l/hab/día. Conocida
la dotación, es necesario estimar el consumo promedio diario anual, el
consumo máximo diario, y el consumo máximo horario. El consumo promedio
diario anual, servirá para el cálculo del volumen del reservorio de
almacenamiento y para estimar el consumo máximo diario y horario.
El valor del consumo máximo diario es utilizado para el cálculo
hidráulico de la línea de impulsión mientras que el consumo máximo
horario, es utilizado para el cálculo hidráulico de la línea de
aducción, red de distribución, gastos contra incendio y redes de
alcantarillado.
3.1 DOTACION DE AGUA
La dotación media diaria por habitante es la media de los consumos
registrados durante un año. Para el caso de ampliación, incorporación o
cambio de los componentes de un sistema, la dotación media diaria deberá
ser fijada en base al análisis y resultados de los datos de producción y
consumo del sistema. Dicho análisis debe considerar los efectos de
consumo restringido cuando la disponibilidad de agua no llegue a cubrir
las demandas de la población.
El RNE indica si no existieran estudios de consumo y no se
justificara su ejecución, se considerara en sistemas con conexiones
domiciliarias una dotación siguiente:
Clima frío 180 l/hab/d
Clima Templado y Cálido 220 l/hab/d
En programas de vivienda con lotes de área menor o igual a 90 m2,
las dotaciones serán:

Para sistemas de abastecimiento indirecto por surtidores para
camión, o piletas públicas se considera las siguientes dotaciones:
Para habilitaciones industriales se justificara el estudio de
acuerdo a los procesos existentes, y en habilitaciones comerciales se
aplicara la norma IS.010 Instalaciones sanitarias para edificaciones.
3.2 VARIACIONES DE CONSUMO
El RNE, recomienda que los valores de las variaciones de consumo
referidos al promedio diario anual deban ser fijados en base a un
análisis de información estadística comprobada. Si no existieran los
datos, se puede tomar en cuenta lo siguiente:
- Máximo anual de la demanda Diaria 1.3
- Máximo anual de la demanda horaria 1.8 a 2.5
En general la finalidad de un sistema de abastecimiento de agua es
la de suministrar agua a una comunidad en forma continua y con presión
suficiente a fin de satisfacer razones sanitarias, sociales, económicas
y de confort, propiciando así su desarrollo.
14
Para lograr tales objetivos, es necesario que cada una de las
partes que constituyen el sistema esté satisfactoriamente diseñada y
funcionalmente adaptada al conjunto. Esto implica el conocimiento cabal
del funcionamiento del sistema de acuerdo a las variaciones en los
consumos de agua que ocurrirán para diferentes momentos durante el
período de diseño previsto.
Los consumos de agua de una localidad muestran variaciones
estaciónales, mensuales, diarias y horarias. Estas pueden expresarse en
función (%) del Consumo Medio (Qm).
Consumo promedio diario anual
Ello nos permite definir el Consumo promedio diario como el
promedio de los consumos diarios durante un año de registros expresado
en [l/s]. Así mismo, definimos Consumo Máximo Diario, como el día de
máximo consumo de una serie de registros observados durante un año y
se define también el Consumo Máximo Horario, como la hora de máximo
consumo del día de máximo consumo.
El consumo promedio diario, se define como el resultado de una
estimación del consumo per cápita para una población futura expresado
en litros por segundo (Lt/seg), el cual se determina con la siguiente
relación.
P d
·
Qf
=
P
86400 /

seg día
Qp = Consumo promedio
Pf = Población futura
d = dotación
3.3 VARIACIONES DIARIAS
Varía durante el año, en función de las condiciones climatológicas
y los hábitos de la población, es así en los días de una semana se dan
consumos máximos y mínimos, como tenemos los consumos máximos en los
días sábado, domingo, lunes.
La Figura 3 se muestra la curva de registro de los consumos de
agua, para un determinado mes con un promedio en el consumo de 921
[lts/viv/día.]
FIG. 3 CURVA DE VARIACIONES DIARIAS DE CONSUMO REGISTRADA DURANTE UN MES
15
- EL Consumo Máximo Diario (Qmd)
Es el día de máximo consumo de una serie de registros
observados durante los días del año
md QP Q k · = 1
Según el RNE el máximo anual de la demanda diaria es igual a 1.3
3.4 VARIACIONES HORARIAS
Durante un día cualquiera, los consumos de agua de una comunidad
presentarán variaciones hora a hora dependiendo de los hábitos y
actividades de la población. Teniéndose horas de máximo y mínimo consumo
según el clima de la población, básicamente en nuestro medio se tiene un
consumo máximo alrededor del medio día.
Para visualizar mejor la variación mostramos un sistema de
coordenadas cartesianas Figura 4, observándose una curva de variaciones
de consumo, con 2 picos bien definidos al comienzo de las actividades
del mediodía y en horas de la tarde. Este registro pertenece a un clima
típico cálido

FIG. 4 ESQUEMA DE UNA CURVA DE VARIACIONES HORARIAS
- EL Consumo Máximo Horario (Qmh)
Se define como la hora de máximo consumo las 24 horas del día.
mh QP Q k · = 2
Según el RNE el máximo anual de la demanda horaria comprende
valores entre 1.8 – 2.5
Al respecto podemos indicar que en poblaciones donde el
proyectista vea un franco crecimiento poblacional se asumirá el valor
máximo y en poblaciones mayores donde se aprecie satura miento se
asumirá el mínimo valor u otro según su análisis.
16
3.5 CONSUMO INDUSTRIAL Y COMERCIAL
Se analizará especialmente las necesidades y requisitos de cada
caso, así como su incidencia en los consumos máximos horarios. Estos
consumos deben ser diferenciados según zonas, ya que por lo general los
mismos son característicos del tipo de asentamiento predominante en
dichas zonas.
3.6 VOLUMENES DE REGULACION
Los volúmenes de almacenamiento juegan un papel básico para el
diseño del sistema de distribución de agua, tanto desde el punto de
vista económico, así como por su importancia en el funcionamiento
hidráulico del sistema y en el mantenimiento de un servicio eficiente.
Un reservorio o llamado también estanque de almacenamiento cumple
tres propósitos fundamentales:
1) Compensar las variaciones de los consumos que se producen durante
el día.

2) Mantener las presiones adecuadas en la red de distribución.
3) Mantener almacenada cierta cantidad de agua para atender
situaciones de emergencia tales como incendios e interrupciones por
daños de tuberías de aducción o de estaciones de bombeo.
Dependiendo de la topografía se hace indispensable separar la zona
(alta, media, baja) para mantener las presiones en cada red, dentro de
límites admisibles. Esta separación de redes puede hacerse mediante
estanques o mediante válvulas reguladoras de presión.
En el RNE viene considerado estos aspectos en la norma OS.030
Almacenamiento de Agua para Consumo Humano donde señala los requisitos
mínimos que debe cumplir el sistema de almacenamiento y conservación de
la calidad del agua para consumo humano.
3.6.1 CAPACIDAD DEL SISTEMA DE ALMACENAMIENTO
La capacidad del estanque, o del conjunto de tanques para el caso
de grandes sistemas, será igual al volumen que resulte de las
siguientes consideraciones:
- Volumen de regulación.
- Volumen de lucha contra incendios
- Volumen de reserva
3.6.1.1 Volumen de regulación
El sistema de almacenamiento previsto como regulación está
destinado a proveer:
- Suministro de agua en las horas de demanda máxima.
- Presiones adecuadas en la red de distribución
Según el RNE será calculado con el diagrama de masa correspondiente
a las variaciones horarias de la demanda, y cuando no haya
disponibilidad de información el volumen de regulación se debe
considerar como mínimo el 25% del promedio anual de la demanda
siempre que el suministro sea calculado para las 24 horas de
funcionamiento y en otros casos se determinara
17
de acuerdo al horario de suministro, en caso de bombeo al número y
duración de los periodos de bombeo así como los horarios en los
que se hallan previstos dichos bombeos.
3.6.1.2 Volumen contra incendios
El RNE indica en caso de considerarse demanda contra
incendio en un sistema de abastecimiento se asignara en el
criterio siguiente:
50 m3 para áreas destinadas netamente a vivienda
Para áreas destinadas a uso comercial e industrial se utilizara el
grafico del anexo 1 de la norma OS.030 del RNE.
Demanda Contra Incendio
Para poblaciones menores a 10000 habitantes, no es

recomendable y resulta antieconómico el proyectar sistema
contra incendio. Se deberá justificar en los casos en que dicha
protección sea necesaria. Para poblaciones mayores a 10000
habitantes se asume según las áreas destinadas, en caso de
viviendas 15 l/s y de usos comerciales e industriales 30 l/s.
3.6.1.3 Volumen de reserva
Ante la eventualidad de que en la línea de aducción puedan
ocurrir daños que mantendrían una situación de déficit en el
suministro de agua, ya sea mientras se hacen las reparaciones de
los sistemas de toma, conducción, tratamiento y/o casos de falla
de un sistema de bombeo, es aconsejable un volumen adicional que
de oportunidad a restablecer la conducción de agua hasta el
estanque. En tal caso se recomienda considerar un volumen
equivalente a 4 horas de consumo correspondiente al consumo máximo
diario (Qmd)
3.6.1.4 Volumen total
El volumen total de almacenamiento resultará como la suma de
los volúmenes de regulación, contra incendio y de reserva:
VT = VREG + VINC + VRES
3.6.2 DETERMINACION DEL VOLUMEN DE REGULARIZACION
Generalmente el diseño ya sea en forma analítica o en forma
gráfica se hace por periodos de 24 horas (1 día), el consumo de agua
de las poblaciones se puede expresar como porcentajes horarios del
caudal máximo diario (Qmd) a través de hidrogramas, que se determinan
estadísticamente. Tomando en cuenta esta ley, el hidrograma de consumo
de una población quedaría como se muestra en la figura 5
18
160
140
120
100
O
M
c
US
N
OC
80

60
40
20
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 HORAS
VARIACION HORARIA
FIG. 5 HIDROGRAMA DE CONSUMO DE UNA
POBLACIÓN PEQUEÑA
3.6.2.1 Calculo Analítico
El cálculo analítico lo hacemos con ayuda de la tabla 2,
considerando la figura 5, la ley de demanda o salida (consumo) la
conocemos en función de porcentajes horarios del caudal
máximo
diario (Q
md), en esta misma forma se expresa la ley de entrada
(suministro).
CUADRO 2.
VOLUMENES DE REGULACION PARA EL CASO DE UN SUMINISTRO LAS 24 HORAS
(Generalmente en sistemas por gravedad)
Horas Suministr
o
(entrada)
Demanda (Salidas) Diferencia
s
acumuladas
+ máx.
déficit
Demand
a
horari
a en %
Diferenci
as
Diferencia
s
acumulada
s
De A
0 1 100 45 55 55 160
1 2 100 45 55 110 215
2 3 100 45 55 165 270
3 4 100 45 55 220 325
4 5 100 45 55 275 380
5 6 100 60 40 315 420
6 7 100 90 10 325 430
7 8 100 135 -35 290 395
8 9 100 150 -50 240 345
9 10 100 150 -50 190 295
10 11 100 155 -55 135 240
11 12 100 140 -40 95 200

12 13 100 140 -40 55 160
13 14 100 140 -40 15 120
14 15 100 140 -40 -25 80
15 16 100 130 -30 -55 50
19
16 17 100 130 -30 -85 20
17 18 100 120 -20 -105 0
18 19 100 90 10 -95 10
19 20 100 90 10 -85 20
20 21 100 90 10 -75 30
21 22 100 85 15 -60 45
22 23 100 80 20 -40 65
23 24 100 60 40 0 105
2400 2400
En este caso el máximo déficit es de 105
(a): Tiempo en horas
(b): Entrada o suministro al tanque al 100% del caudal de bombeo
(Q
md), durante las 24 horas
(c): Partiendo de variaciones horarias de consumo conocidas
(d): (b) – (c)

(e): Diferencias acumuladas resultantes de la suma algebraica de
las diferencias de (d)
(f): (e) + 105
En dicha tabla se aprecia que, para calcular el volumen, se
suman los valores absolutos del máximo excedente y máximo déficit;
325 y 105. Esto se explica debido a que de las 0 a las 7 horas
entra al tanque más agua de la que sale, por lo que se obtiene un
porcentaje de acumulación máximo (máximo excedente); después de
las 7 horas comienza a consumirse más agua de la que entra al
tanque, por lo que empieza a hacerse uso de la que se tenía
acumulada, situación que prevalece hasta las 14 horas en donde el
tanque se llega a vaciar. A partir de esta hora existe un déficit:
sale más de lo que entra y no se cuenta con un volumen en el
tanque para cubrir el faltante.
A las 18 horas se llega al momento más crítico (máximo
faltante). De lo anterior, se ve la necesidad de contar con un
volumen de agua en el tanque equivalente al máximo déficit.
En la misma tabla se aprecia que adicionando el déficit
(105) se pueden cubrir todas las demandas; entonces se suma este
valor a la columna de diferencias de salidas o demandas. De esta
manera se puede calcular el volumen del tanque:
⎢
⎣⎡
⎢
⎣
⎡⎥
⎦⎤
3
1
m
3600
s
1
[ ] ( )
⎥
⎦⎤
⎢
⎣
⎡⎥
⎦⎤
Qmd
l
Vol s
. Re . % tan %
= * +
100%
Max excedente Max fal te
s
1000
l
1
h
Donde:
Vol. Res. = Volumen del reservorio en [m3
]
Qmd = Caudal máximo diario en [l/s]
En nuestro ejemplo tenemos:
⎢
⎣⎡
1 m
3
⎢
⎣
⎡⎥
⎦⎤
3600 s 1

[ ] ( )
⎥
⎦⎤
⎢
⎣
⎡⎥
⎦⎤
Qmd
l
Vol s
. Re . 325 % 105 %
= * + + −
100%
s
Vol. Res. =
15.48Qmd
(m3
)(8)
-------------------------
--------------
1000
l
1
h
20
3.6.3 UBICACIÓN DEL RESERVORIO
La ubicación del reservorio está determinada principalmente por la
necesidad y conveniencia de mantener presiones en la red dentro de los
límites de servicio, con lo que se logra una distribución con menores
pérdidas de carga. Estas presiones en la red están condicionadas por
la Norma OS.050 del RNE, donde indica lo siguiente:
o La presión estática no será mayor de 50 m.c.a. en cualquier
punto de la red
o En condiciones de demanda máxima horaria, la presión dinámica
no será mayor de 10 m.c.a.
o En caso de abastecimiento por piletas la presión mínima será
de 3.5 m.c.a. a la salida de la pileta.
3.6.4 TIPOS DE RESERVOROS
Los estanques de almacenamiento pueden ser construidos directamente
sobre la superficie del suelo (tanques superficiales) o sobre torres
(tanques elevados)
3.6.4.1 Tanques superficiales
Se recomienda este tipo de tanques cuando lo permita la topografía
del terreno, asegurando las presiones adecuadas en todos los
puntos de la red. Estos tanques podrán ser de mampostería,
hormigón simple o armado. Los estanques de concreto armado se
construyen preferiblemente de dos o más celdas (de una sola celda
para capacidades pequeñas).
Puede hacerse el pre diseño seleccionando una relación h/L = 0.50
a 0.75, siendo “h” la altura y “L” el lado del cuadrado. En caso
de diseñarse más de una celda, la capacidad total del estanque
será dividida en celdas de capacidades iguales.
Cuando los requisitos de capacidad sean grandes, en el diseño de
los tanques superficiales debe tomarse en cuenta las siguientes

recomendaciones:
a) En tanques unitarios es recomendable colocar un paso directo
(by-pass) que permita mantener el servicio mientras se efectúa
el lavado o la reparación del tanque, con la debida
consideración a la sobrepresión que pueda presentarse.
b) Las tuberías de rebose descargarán mediante una interconexión a
la tubería de desagüe la cual se conducirá a una descarga final
lejos del tanque para no comprometer la estructura.
c) Se instalarán válvulas de compuerta en todas las tuberías. El
número mínimo será de cuatro, cada una de ellas irá ubicada en:
o la tubería de entrada al tanque (prever el golpe de ariete)
o la tubería del by-pass
o la tubería de salida del tanque
o la tubería de desagüe (se deberá tener en cuenta la pendiente
del fondo del tanque).
21
d) Este tipo de tanques deberá ser construido con una cubierta
protectora, con tapa de acceso sanitario e incluir accesorios
tales como: escaleras ventiladores, aberturas de acceso, cámara
de válvulas, etc.
3.6.4.2 Tanques elevados
Se recomienda este tipo de tanques cuando por razones de
servicio se requiera elevarlos. Los estanques elevados se
construyen de acuerdo a los requerimientos y características del
proyecto, podrán ser de acero, hormigón armado, pretensado o pos
tensado, o fibra de vidrio, sus diseños en muchos casos atienden
también a razones ornamentales.
En el diseño de tanques elevados, deben tenerse en cuenta los
siguientes aspectos:
a) Que el nivel mínimo del agua en el tanque sea suficiente para
conseguir las presiones adecuadas en la red de distribución.
b) Las tuberías de rebose y desagüe se interconectarán a un nivel
accesible y por una sola tubería se descargará en un punto
alejado del tanque.
c) Se instalarán válvulas en las tuberías conforme a lo indicado
anteriormente
d) En tanques unitarios se recomienda disponer un paso directo
(by-pass) que permita mantener el servicio mientras se efectué
el lavado o la reparación del tanque.
e) Deben ser construidos con una cubierta protectora y deben
contar con los siguientes accesorios: escaleras, dispositivos
de ventilación, abertura de acceso, cámaras de válvulas,
pararrayos y otros dispositivos necesarios.
f) En los tanques de regulación se diseñarán dispositivos que

Permitan controlar el nivel máximo del agua.(9)
---------------------------------------
22
IV
FUENTES DE
ABASTECIMIENT
O Y CAPTACION

23
4.1 FUENTES DE ABASTECIMIENTO
Las fuentes de agua constituyen el principal recurso en el
suministro de agua en forma individual o colectiva para satisfacer sus
necesidades de alimentación, higiene y aseo de las personas que integran
una localidad.
Su ubicación, tipo, caudal y calidad del agua serán determinantes
para la selección y diseño del tipo de sistema de abastecimiento de agua
a construirse. Cabe señalar que es importante seleccionar una fuente
adecuada o una combinación de fuentes para dotar de agua en cantidad
suficiente a la población y, por otro, realizar el análisis físico,
químico y bacteriológico del agua y evaluar los resultados con los
valores de concentración máxima admisible recomendados por la OMS.
Además de estos requisitos, la fuente de agua debe tener un caudal
mínimo en época de estiaje igual o mayor al requerido por el proyecto;
que no existan problemas legales de propiedad o de uso que perjudiquen
su utilización y; que las características hidrográficas de la cuenca no
deben tener fluctuaciones que afecten su continuidad.
4.1.1 Tipos de fuentes de agua
- Agua de lluvia
El agua de lluvia se emplea en aquellos casos en que no es
posible obtener agua superficial de buena calidad y cuando el
régimen de lluvia sea importante. Para ello se utilizan los techos
de las casas o algunas superficies impermeables para captar el
agua y conducirla a sistemas cuya capacidad depende del gasto
requerido y del régimen pluviométrico.
- Aguas superficiales
Las aguas superficiales están constituidas por los arroyos,

ríos, lagos, etc. Que discurren naturalmente en la superficie
terrestre. Estas fuentes no son tan deseables, especialmente si
existen zonas habitadas o de pastoreo animal aguas arriba. Sin
embargo, no existe otra fuente alternativa en la comunidad, siendo
necesario para su utilización, contar con la información detallada
y completa que permita visualizar su estado sanitario, caudales
disponibles y calidad de agua.
- Aguas subterráneas
Parte de las precipitaciones en la cuenca se infiltra en el
suelo hasta la zona de saturación, formando así las aguas
subterráneas. La explotación de éstas dependerá de las
características hidrológicas y de la formación geológica del
acuífero.
La captación de aguas subterráneas se puede realizar a
través de manantiales, galerías filtrantes y pozos (excavados y
tubulares).(10)
---------------------------------------
10. AGÜERO PITTMAN, Roger “Guía para el diseño y construcción de captación de manantiales” CEPIS.
Lima, 2004. Pág. 5
24
4.2 TIPOS DE SISTEMAS
De acuerdo a la ubicación y naturaleza de la fuente de
abastecimiento, así como a la topografía del terreno, se consideran dos
tipos de sistemas: Los de gravedad y los de bombeo. En los sistemas de
agua potable por gravedad, la fuente debe estar ubicada en la parte alta
de la población para que el agua fluya a través de tuberías, usando sólo
la fuerza de la gravedad. En los sistemas de agua potable por bombeo,
las fuentes de agua se encuentran en la parte baja de la población, por
lo que necesariamente se requiere de un equipo de bombeo para elevar el
agua hasta un reservorio y dar presión en la red.
En la mayoría de las poblaciones rurales se utilizan dos tipos de
fuentes de agua:
Las superficiales y las subterráneas, siendo la de mejor calidad
las fuentes subterráneas representadas por los manantiales, que
usualmente se pueden usar sin tratamiento, a condición de que estén
adecuadamente protegidos con estructuras que impidan la contaminación
del agua.
Estas fuentes son las que se utilizan en los sistemas de agua
potable por gravedad sin tratamiento, que comparado con los de bombeo
y/o de tratamiento, son de fácil construcción, operación y
mantenimiento; tienen mayor continuidad; menores costos, y la
administración del servicio es realizada por la misma población.
4.3 MANANTIALES
Se puede definir al manantial como un lugar donde se produce el
afloramiento natural de agua subterránea. Por lo general el agua fluye a
través de una formación de estratos con grava, arena o roca fisura da.

En los lugares donde existen estratos impermeables, éstos bloquean el
flujo subterráneo de agua y permiten que aflore a la superficie.
Los manantiales se clasifican por su ubicación y su afloramiento.
Por su ubicación son de ladera o de fondo; y por su afloramiento son de
tipo concentrado o difuso.
En los manantiales de ladera el agua aflora en forma horizontal;
mientras que en los de fondo el agua aflora en forma ascendente hacia la
superficie. Para ambos casos, si el afloramiento es por un solo punto y
sobre un área pequeña, es un manantial concentrado y cuando aflora el
agua por varios puntos en un área mayor, es un manantial difuso.
4.3.1 Captación de manantiales
Elegida la fuente de agua e identificada como el primer punto del
sistema de agua potable en el lugar del afloramiento, se construye una
estructura de captación que permita recolectar el agua, para que luego
pueda ser transportada mediante las tuberías de conducción hacia el
reservorio de almacenamiento. La fuente en lo posible no debe ser
vulnerable a desastres naturales, en todo caso debe contemplar las
seguridades del caso.
El diseño hidráulico y dimensionamiento de la captación dependerán
de la topografía de la zona, de la textura del suelo y de la clase del
manantial; buscando no alterar la calidad y la temperatura del agua ni
modificar la corriente y el caudal natural
25
del manantial, ya que cualquier obstrucción puede tener consecuencias
fatales; el agua crea otro cauce y el manantial desaparece.
Es importante que se incorporen características de diseño que
permitan desarrollar una estructura de captación que considere un
control adecuado del agua, oportunidad de sedimentación y facilidad de
inspección y operación.
4.3.2 Tipos de captación
Como la captación depende del tipo de fuente y de la calidad y
cantidad de agua, el diseño de cada estructura tendrá características
típicas.
Cuando la fuente de agua es un manantial de ladera y
concentrado, la captación constará de tres partes: La primera,
corresponde a la protección del afloramiento; la segunda, a una cámara
húmeda para regular el gasto a utilizarse; y la tercera, a una cámara
seca que sirve para proteger la válvula de control.
El compartimiento de protección de la fuente consta de una losa
de concreto que cubre toda la extensión del área adyacente al
afloramiento de modo que no exista contacto con el ambiente exterior,
quedando así sellado para evitar la contaminación. Junto a la pared de
la cámara existe una cantidad de material granular clasificado, que
tiene por finalidad evitar el socavamiento del área adyacente a la
cámara y de aquietamiento de algún material en suspensión. La cámara
húmeda tiene una canastilla de salida para conducir el agua requerida
y un cono de rebose para eliminar el exceso de producción de la fuente.
Si se considera como fuente de agua un manantial de fondo y

concentrado, la estructura de captación podrá reducirse a una cámara
sin fondo que rodee el punto donde el agua brota. Constará de dos
partes: La primera, la cámara húmeda que sirve para almacenar el agua
y regular el gasto a utilizarse; la segunda, una cámara seca que sirve
para proteger las válvulas de control de salida y desagüe. La cámara
húmeda estará provista de una canastilla de salida y tuberías de
rebose y limpia.
Si existen manantiales cercanos unos a otros, se podrá construir
varias cámaras de las que partan tubos o galerías hacia una cámara de
recolección de donde se inicie la línea de conducción. Adyacente a la
cámara colectora se considera la construcción de la cámara seca cuya
función es la de proteger la válvula de salida de agua.
4.3.3 Captación de un manantial de ladera y
concentrado a) Diseño hidráulico y dimensionamiento
Para el dimensionamiento de la captación es necesario conocer
el caudal máximo de la fuente, de modo que el diámetro de los
orificios de entrada a la cámara húmeda sea suficiente para
captar este caudal o gasto.
Conocido el gasto, se puede diseñar el área de orificio
sobre la base de una velocidad de entrada no muy alta y al
coeficiente de contracción de los orificios.
26
Figura 6. Flujo de
agua en un orificio
de pared gruesa
- Calculo de la distancia entre el afloramiento y la cámara
húmeda.
Es necesario conocer la velocidad de pase y la pérdida de
carga sobre el orificio de salida (figura 6). Según la ecuación
de Bernoulli entre los puntos 0 y 1, resulta:
P V 2
P V 2
0
+ + = + +
h 0
0
1
h 1
1
 
2 2

g
g
Considerando los valores de P0, V0, P1 y h1 igual a cero, se
tiene:
V
2
(1)
Donde:
h
2 0 =
1
g
h0 = Altura entre el afloramiento y el orificio de
entrada (se recomienda valores de 0,40 a 0,50 m.) V1
= Velocidad teórica en m/s.
g = Aceleración de la gravedad (9,81 m/s2).
Mediante la ecuación de continuidad considerando los puntos
1 y 2, se tiene:
Q1 = Q2
Cd x A1 x V1 = A2 x V2
Siendo A1 = A2
V
V2
1 =
(2)
Cd
Donde:
V2 = Velocidad de pase (se recomienda valores menores o
iguales a 0,6 m/s).
Cd = Coeficiente de descarga en el punto 1 (se asume
0,8).
Reemplazando el valor de V1 de la ecuación (2) en la
ecuación (1), se tiene:
27
V
2
h
0 =
1.56
2
Cd
h0 es definida como la
carga necesaria sobre el
orificio de entrada que
permite producir la
velocidad de pase.
En la figura 7 se observa:
H = H
f + h0

Figura 7. Carga disponible y
pérdida de carga
Donde Hf es la pérdida de carga que servirá para determinar
la distancia entre el afloramiento y la caja de captación (L).
Hf = H – ho
Hf = 0.30 x L
L =
- Ancho de la
pantalla (b)
H f
0.30
Para determinar el ancho de la pantalla es necesario conocer
el diámetro y el número de orificios que permitirán fluir el
agua desde la zona de afloramiento hacia la cámara húmeda.
Para el cálculo del diámetro de la tubería de entrada (D), se
utilizan las siguientes ecuaciones.
QMÁX = V x A x Cd
Q A Cd gh MAX = · · 2
Donde:
QMÁX = Gasto Máximo de la fuente en l/s.
V = Velocidad de paso (se asume 0,50 m/s, siendo menor
que el valor máximo recomendado de 0,60 m/s).
A = Área de la tubería en m2
Cd = Coeficiente de descarga (0,6 a 0,8).
g = Aceleración de la gravedad (9,81 m/s2)
h = Carga sobre el centro del orificio (m).
El valor de A resulta:
A
MAX

Q
= =
Cd V
2
D
· 4
Considerando la carga sobre el centro del orificio el valor
de A será:

28
A
MAX

Q
= =
2
D
2 4
Cd gh
El valor de D será definido mediante:
D4
A
=

o Número de orificios: Se
recomienda usar diámetros
(D) menores o iguales de
2”. Si se obtuvieran
diámetros mayores, será
necesario aumentar el
número de orificios (NA),
siendo:
Area del diametro calculado
NA
= + 1 Area del diametro asumido
2
Figura 8. Distribución de los
orificios de pantalla frontal
NA
⎜
⎜
⎝⎛
=
DD 1 +
⎟
⎟
⎠⎞
2
1
Para el cálculo del ancho de la pantalla, se asume que para
una buena distribución del agua los orificios se deben ubicar
como se muestra en la figura 8.
Siendo:
“d” el diámetro de la tubería de entrada
“b” el ancho de la pantalla
Conocido el número de orificios y el diámetro de la tubería
de entrada, se calcula el ancho de la pantalla (b) mediante la
siguiente ecuación:
b = 2(6D) + NA D + 3D (NA – 1)
b = 12 D + NAD + 3 NAD – 3D
b = 9D + 4·NA· D
Donde:
b = Ancho de la pantalla
D = Diámetro del orificio
NA = Número de orificios

- Altura de la cámara húmeda
En base a los elementos identificados de la figura 9, la
altura total de la cámara húmeda se calcula mediante la
siguiente ecuación:
H t = A + B + H + D + E
29
Donde:
A = Se considera una altura mínima de 10 cm. Que permite
la sedimentación de la arena.
B = Se considera el diámetro de salida.
H = Altura de agua sobre la canastilla.
D = Desnivel mínimo entre el nivel de ingreso del agua
del afloramiento y el nivel de agua de la cámara húmeda
(mínimo 5 cm.).
E = Borde libre (mínimo 30 cm).
Figura 9. Altura total de la cámara húmeda
Para determinar la altura de la captación, es necesario
conocer la carga requerida para que el gasto de salida de la
captación pueda fluir por la tubería de conducción. La carga
requerida es determinada mediante la siguiente ecuación:
V
h
o
2
2
Donde:
=
1.56
g

H = Carga requerida en m
V = Velocidad promedio en la salida de la tubería de la
línea de conducción en m/s
g = Aceleración de la gravedad igual 9,81 m/s2
Se recomienda una altura mínima de H = 30 cm
- Dimensionamiento de la canastilla
Para el dimensionamiento se considera que el diámetro de la
canastilla debe ser dos veces el diámetro de la tubería de
salida a la línea de conducción (Dc); que el área total de
ranuras (At) sea el doble del área de la tubería de la línea de
conducción; y que la longitud de la canastilla (L) sea mayor a 3
Dc y menor de 6Dc.
30
At =
2 Ac Donde:
A
=
C
D 4
2
C
Figura 10
Canastilla de
salida
Conocidos los valores del área total de ranuras y el área de
cada ranura se determina el número de ranuras:
( )
Nº de ranuras =
Area total de ranura
At Area de ranura
(Ar)
o Tubería de rebose y limpia: En la tubería de rebose y de
limpia se recomienda pendientes de 1 a 1,5% y considerando
el caudal máximo de aforo, se determina el diámetro
mediante la ecuación de Hazen y Williams (para C=140).
0.38
0.71·
Donde:
D =
hf
Q
0.21
D = Diámetro en pulgadas
Q = Gasto máximo de la fuente en lts/s
S = Pérdida de carga unitaria en m/m. (11)

---------------------------------------
11. AGÜERO PITTMAN, Roger “Guía para el diseño y construcción de captación de manantiales” CEPIS.
Lima, 2004. Pág. 9
31
V
LÍNEA DE

CONDUCCIÓN
32
5.1 LÍNEAS DE CONDUCCIÓN
Llamado también en algunos textos como líneas de aducción, estas
líneas están básicamente constituidas por la tubería que conduce agua
desde la obra de captación hasta el reservorio, planta de tratamiento u
otra estructura, también componen a esta los accesorios, dispositivos y
válvulas integradas a ella. También pueden ser canales abiertos.
En cuanto a su capacidad generalmente deben conducir un flujo
igual al consumo máximo diario, cuando se cuenta con reservorio y/o
planta de tratamiento, si no fuera así la capacidad deberá ser igual al
caudal máximo horario.
El trazado de esta línea se debe realizar tomando en cuenta las
siguientes consideraciones:
A. Que en lo posible la conducción sea cerrada y a presión. B. Que el
trazado de la línea sea lo más directo posible de la fuente a la red
de distribución.
C. Que la línea de conducción evite tramos extremadamente difíciles
o inaccesibles
D. Que la línea de conducción esté siempre por debajo de la línea
piezométrica más desfavorable, a fin de evitar zonas de depresión
que representan un peligro de aplastamiento de la tubería y
posibilidad de cavitación.
E. Evitar presiones excesivas que afecten la seguridad de la
conducción.
F. Que la línea evite zonas de deslizamiento e inundaciones. G.
Evitar tramos de pendiente y contrapendiente, los que pueden causar
bloqueos de aire en la línea.

5.2 CRITERIOS PARA EL DISEÑO
Una línea de conducción debe aprovechar al máximo la energía
disponible para conducir el caudal captado, por ello se debe seleccionar
el diámetro de tubería adecuada que permita por capacidad las menores
perdidas de carga posibles.
En el diseño se debe tener en cuenta los siguientes criterios:
o La diferencia de cotas entre los extremos (altura estática) o
Capacidad de transporte de caudal (Qmd)
o La clase de tuberías disponibles y comerciales
o El material de las tuberías según el trazo.
o Diámetros disponibles y comerciales
o Estructuras complementarias (válvulas, accesorios, cajas rompe
presión, otros)
5.2.1 línea de gradiente hidráulica
Esta línea nos indica la presión de agua a lo largo de la tubería
cuando está operando, es decir cuando el agua está circulando por la
tubería. Cuando trazamos la línea de gradiente hidráulica para un
caudal que se descarga libremente a la atmósfera, se busca que la
presión residual sea positiva.
La existencia de presión residual positiva garantiza que existe un
exceso de energía gravitacional lo que nos indica que existe energía
suficiente para mover el flujo, la existencia de presión residual
negativa implica que se debe recalcular la línea en diseño.
33
5.2.2 Pérdida de carga (energía)
La perdida de carga es la perdida de energía necesaria para vencer
las resistencias que se oponen al movimiento del fluido de un lugar a
otro dentro de la tubería.
Las pérdidas de carga pueden ser lineales o de fricción o
singulares o locales, las primeras son ocasionadas por las fuerzas de
rozamiento en la superficie de contacto entre el fluido y la tubería;
y las siguientes son producidas por las deformaciones de flujo, cambio
en sus movimientos y velocidad, como son cambios de sección,
existencia de válvulas, grifos, codos y demás accesorios.
En el caso de que las perdidas menores superasen el 10% de las
perdidas por fricción a la tubería se le denomina corta y se toma en
consideración estas pérdidas para el cálculo.
5.2.3 Alcances del RNE
En la Norma SO.010 tenemos ciertas consideraciones con respecto al
diseño de líneas de conducción.
a) Velocidades y Cálculo:
Considera conducciones por gravedad en canales y tuberías, para
diseñar la línea de conducción por canales recomienda utilizar la
formula de Nanning con una velocidad mínima de 0.60 m/s.

En caso de tuberías recomienda utilizar la formula de Hazen y
Williams con los coeficientes de fricción siguientes:
CUADRO 3. VALORES DE C SEGÚN EL RNE
TIPO DE TUBERIA “C”
Acero sin costura
Acero soldado en espiral
Cobre sin costura
Concreto
Fibra de vidrio
Hierro fundido
Hierro fundido con
revestimiento Hierro
galvanizado
Polietileno, asbesto
cemento Poli cloruro de
vinilo (PVC)
120
100
150
110
150
100
140
100
140
150
Fuente: RNE Norma OS.010
La velocidad mínima no será menor a 0.60 m/s y la máxima en tubos
de concreto no debe superar 3 m/s, en tubos de asbesto cemento,
acero y PVC no mayor a 5 m/s.
b) Accesorios:
Dentro de los accesorios a considerar en estas líneas tenemos:
b.1 Válvulas de aire
En líneas de gravedad y/o bombeo se deberán colocar válvulas
extractoras de aire (ventosas) en los puntos de cambio de
dirección, cuando la pendiente cambie de positiva a negativa,
es decir en los puntos altos de la línea; si la
34
línea tuviese una pendiente uniforme se colocara una válvula
cada 2 km como máximo.
En caso de que existiera peligro de colapso de la tubería
debida al material y por condiciones de trabajo se colocaran
válvulas de doble acción (admisión y expulsión).
Las válvulas serán función del caudal, presión y diámetro de
la tubería.
b.2 Válvulas de purga
Estas válvulas van colocadas en los puntos bajos de la
línea, teniendo en cuenta la calidad de agua a conducir y se
dimensionaran de acuerdo a la velocidad del flujo, el
reglamento recomienda que el diámetro de la válvula sea menor
que el de la tubería.
Su instalación debe ser en cámaras adecuadas y seguras con

acceso a una fácil operación y mantenimiento.
En la figura 11. Mostramos los dos casos de válvulas
Válvula de aire
Línea de conducción
Válvula de Purga
FIGURA 11. UBICACIÓN DE VALVULAS DE AIRE Y DE PURGA
5.2.4 Calculo de líneas
5.2.4.1 Calculo Hidráulico
El escurrimiento del agua por gravedad en una tubería, en el
caso común en que la descarga es libre, viene dada por la formula:
Donde:
2
V
H = + +
h h
f m
2
g
H = Carga hidráulica disponible [m]
V
2
2
= Carga de
velocidad [m]
g
hf = Pérdida por fricción en la tubería [m]
hm = Pérdidas locales [m]
En el cálculo hidráulico de una conducción conocida:
a) La carga disponible, “H” y
b) La longitud de la línea, “L” Datos que se obtienen de los
trazos altimétricos y planimétricos de la conducción se determina:
35
- El tipo y clase de tubería (puede ser asbesto cemento,
PVC, acero, etc.)
- El diámetro comercial y
- La clase de tubería por usar, de acuerdo a las presiones
de operación.
En el cálculo hidráulico se puede utilizar la ecuación de
Hazen Williams, Nanning o Darcy Weisbach.
Pérdidas locales
Son aquellas pérdidas provocadas por los accesorios
etc. Estas pérdidas son relativamente importantes es el caso
de tuberías cortas; en las tuberías largas, su valor es

despreciable, por tal motivo frecuentemente no se usa en
aducción excepto cuando se trate de aducción por bombeo para
calcular la potencia de la bomba y está definida por la
formula:
2
V
hm
K
2
=
g
Donde:
hm = Pérdida en los accesorios [m]
V = Velocidad [m/s]
K = Coeficiente que varía de acuerdo a los accesorios
g = Aceleración de la gravedad [m/s2].(12)
5.3 POSICIÓN DE LAS TUBERÍAS EN RELACION A LA LÍNEA DE CARGA
En el caso general de flujo de líquidos en tuberías, pueden ser
considerados dos planos de carga: el absoluto, en el caso que se
considera la presión atmosférica y el efectivo, referente al nivel del
lugar. En correspondencia son consideradas la línea de carga absoluta y
la línea de carga efectiva, esta última conocida como línea
piezométrica.
Serán analizadas siete posiciones relativas a las tuberías:
Primera posición: Tubos situados bajo la línea de carga efectiva en
toda su extensión (Fig. 12)
Para un punto cualquiera N son definidas:
N1 = Carga estática absoluta
N2 = Carga dinámica absoluta
N3 = Carga estática efectiva
N4 = Carga dinámica efectiva
---------------------------------------
36

FIG. 12 CASO ÓPTIMO EN LINEAS DE CONDUCCION
Esta es una posición óptima para la tubería. El flujo será normal y
el caudal real corresponderá al caudal calculado. En los puntos más
bajos de la tubería, deben ser previstas descargas con válvulas
para limpieza periódica de la tubería y también para
posibilitar el vaciamiento cuando sea necesaria.
En los puntos más elevados deben ser instaladas válvulas de
expulsión y admisión de aire que posibilitan el escape del aire
acumulado (Fig. 11) En este caso, dichas válvulas funcionarán bien,
porque la presión en el interior del tubo siempre será mayor que la
atmosférica. Para que el aire se localice en determinados puntos
más elevados, la tubería debe ser asentada con una pendiente que
satisfaga:
1
S f >
,
2000
D
Siendo D el diámetro de la misma en metros.
Segunda posición: La tubería coincide con la línea piezométrica
efectiva (Fig. 13)
FIG. 13 CASO DE CONDUCTOS LIBRES
37

Carga dinámica efectiva = 0
Es el caso de los llamados conductos libres. Un orificio hecho en
la generatriz superior de los tubos no provocaría la salida del
agua.
Observación importante.- En la práctica se debe tratar de construir
las tuberías según una de las dos posiciones estudiadas. Siempre
que la misma corte la línea de carga efectiva, las condiciones de
funcionamiento no serán buenas. Por eso, en los casos en que es
impracticable mantener la tubería siempre por debajo de aquella
línea, deben ser tomados cuidados especiales.
Tercera posición: La tubería pasa por encima de la línea
piezométrica efectiva, pero por debajo de la piezométrica absoluta
(Fig. 14)
FIG. 14 CASO CON PRESION EFECTIVA NEGATIVA
La presión efectiva tiene un valor negativo. Entre los puntos A y
B sería difícil evitar las bolsas de aire. Las ventosas comunes
serían perjudiciales, porque en estos puntos, la presión es
inferior a la atmosférica. A consecuencia de las bolsas de aire, el
caudal disminuirá.
Cuarta posición: La tubería corta la línea piezométrica absoluta,
pero queda por debajo del plano de carga efectiva.
FIG.15 CASO DE PRESION ABSOLUTA NEGATIVA

38
En este caso, pueden ser considerados dos tramos de tubo con
funcionamiento distinto:
R1 a T, flujo a presión;
T a R2, flujo como un vertedor
El caudal es reducido e imprevisible: posición defectuosa.
Observación.- Si la tubería estuviese por debajo del plano de carga
efectiva y cortara la línea de carga efectiva, (Fig. 14 Y 15) y si
fuese establecida la comunicación con el exterior (presión
atmosférica) en su punto más desfavorable (construyéndose una caja
de paso), la tubería pasaría a funcionar como dos tramos distintos:
del depósito 1 hasta el punto alto de la tubería, flujo bajo la
carga reducida correspondiente a este punto. De ahí al depósito 2,
bajo la acción de la carga restante.
Quinta posición: La tubería corta la línea piezométrica y el plano
de carga efectivos, pero queda abajo de la línea piezométrica
absoluta FIG. 16
FIG. 16 CASO CON TUBERIA POR DEBAJO DE LA LINEA DE CARGA ABSOLUTA
Se trata de un sifón que funciona en condiciones precarias,
exigiendo cebaje toda vez que entra aire en la tubería)
Sexta posición: Tubería por encima del plano de carga y de la línea
piezométrica absoluta, pero por debajo del plano de carga absoluto
(Fig. 17)

FIG. 17 CASO CON TUBERIA POR DEBAJO DEL PLANO DE CARGA ABSOLUTO
39
Se trata de un sifón que funciona en las peores condiciones
posibles.
Observación.- En la práctica, se ejecutan algunas veces, sifones
verdaderos para atender a condiciones especiales. En estos casos
son tomadas las medidas necesarias para el cebaje por medio de
dispositivos mecánicos.
Séptima posición: La tubería corta el plano de carga absoluto (Fig.
18)
El flujo por gravedad es imposible: hay necesidad de bombear
(en el primer tramo).(13)
FIG. 18 CASO CON LA TUBERIA CORTANDO EL PLANO DE CARGA ABSOLUTO

---------------------------------------
40
VI

RED DE
DISTRIBUCIÓN
41
Con el nombre de sistema de distribución se designa a los reservorios,
equipos de bombeo, red de tuberías en la ciudad pertinente, válvulas,
grifos contra incendio y demás implementos destinados a la entrega del
agua a los consumidores.
6.1 SISTEMA DE ALIMENTACIÓN
1. Alimentación simple por gravedad. Del depósito de agua las
tuberías de distribución y las presiones representadas por las
gradientes hidráulicas afectaran las formas que se muestran en la
figura 19.
La
carga
máxima
estática es
la línea A-B,
horizontal,
trazada por
el nivel alto
del agua en
el
reservorio. Las líneas
inclinadas A-C y A-D,
representan
respectivamente las
gradientes para los
consumos mínimo y máximo.

El cálculo de diámetros y gastos de las tuberías se hace de
manera tal que la presión en la red no sea inferior a la presión
mínima prevista; y la resistencia de los tubos ala presiones
interiores se estima como para que soporten la carga estática, que
viene a ser la de mayor valor sobre los tubos.
2. Bombeo sin reservorio. una variante del sistema anterior
corresponde al caso en que sea necesario reemplazar el reservorio
elevado por una gradiente hidráulica artificial, proporcionada por
un equipo de bombeo. Como es el caso en que el terreno entre el
punto de alimentación y el plano de la ciudad este a la misma
altura o que la cuidad, se encuentre a un nivel más alto que la
entrada de alimentación.
El procedimiento se adopta para pequeñas poblaciones o para
centros industriales. En el primer caso, por ser económico el
sistema; y en el segundo, por requerirse en caso de incendio una
fuerte presión en la red.
La capacidad máxima del equipo de bombeo corresponde a la
carga estática A-B (figura 20), indicándose en el croquis las
gradientes correspondientes al consumo medio A-C, y al máximo A D,
debiendo corresponder este ultimo prácticamente a la presión
mínima en la red.
Si se emplean en el equipo bombas centrifugas es posible
cariare las presiones, en la relación con el consumo, maniobrando
las válvulas de admisión. El mantenimiento dl sistema de
alimentación de la red es mas costos que en el caso 1º pero la
tubería de la red misma puede ser de diámetros menores, ya que es
posible aumentar la opción incrementando la fuerza de impulsión de
la bomba, o empleando más de uno de estos mecanismos y haciéndoles
trabajar conjuntamente, cuando sea necesario.
3. Alimentación a un reservorio flotante. En este caso el diseño de
las presiones y consumos es el mismo ya sea que la alimentación se
haga desde un reservorio elevado o desde una altura de carga
teórica suministrada por una bomba (figura 21).
La presión estática máxima se produciría si la entrada-salida del
reservorio flotante estuviera cerrada; pero como este va a
funcionar continuamente la presión máxima dinámicas corresponde
42
a la línea inclinada A-C, entre los niveles altos de la
alimentación y del reservorio flotante.
A medida de que el consumo aumenta el reservorio comienza a
alimentar la red, y cuando el consumo es máximo, se tendrá la
presión mínima, indicada en el croquis. Padas las horas de consumo
mínimo el reservorio flotante dejara de alimentar la red y
comenzara a llenarse, lo que ocurre en casi todos los casos
durante la noche.
El sistema deberá calcularse para las dos situaciones, es
decir para el consumo máximo, que debe ser tal que no origine una
baja de presión inferior a la mínima, y para que el reservorio
flotante se llena en las noches.
Este sistema de alimentación es uno de los más económicos, y
ventajosos.
6.2 SISTEMA DE LAS REDES
El conjunto de tuberías que distribuyen el agua en una población,
y que se colocan en las calles de ella, pueden estar dispuestas en

diversas formas en relación con sus empalmes o sea con los puntos por
donde reciben el agua; pero en general se pueden agrupar en dos, que se
denominan:
- Sistema cerrado
- Sistema ramificado
En el primero, las tuberías afectan la forma de una malla o
parrilla, en la cual circula el agua por circuitos en forma de anillos;
y en el segundo, la red está formada por una serie de derivaciones que
se inician una de otras como las ramas de un árbol.
En la práctica, y sobre todo en las poblaciones grandes, los dos
sistemas se usan conjuntamente, de acuerdo con el trazado urbano de la
población, la importancia de sus zonas, sus futura expansión, etc.
Para los efectos de la buena distribución la red se proyecta en
forma de circuitos que se titulan de primero, segundo, etc. Orden; y
también circuitos primarios y secundarios o ramales. Los cálculos de
presiones y gastos se hacen generalmente sobre los circuitos primarios;
acudiendo a datos experimentales o reglamentaciones para el proyecto de
los secundarios. Así es frecuente adoptar como diámetro mínimo para las
tuberías el de 4”, que puede reducirse a 3” en las poblaciones pequeñas.
El sistema primario se hace, pues como ya hemos dicho, mediante el
cálculo hidráulico, determinando las horas de máximo consumo, los
gastos, y las presiones máximas y mínimas, y basándose en estos datos se
determina el diámetro de las tuberías. En cuanto a las tuberías de orden
inferior, o redes de relleno, se proyectan, según
especificaciones ya establecidas. Entre estas señalaremos las
siguientes:
1. El diámetro mínimo que en las poblaciones importantes esta
especificado para zonas comerciales es el de 6”, e igual diámetro
para zonas industriales o zonas con densidad de población sobre
600 habitantes por hectárea.
Para zonas residenciales el diámetro mínimo es de 4”.
43
En zonas Sub-Urbanas, donde la densidad de población sea
menor de 100 habitantes por hectárea, se pueden usar tuberías de
3”.
2. No se deberán instalar tuberías de 3” en tramos de longitud mayor
de 100m sin alimentación intermedia, pues estas tuberías
representan apreciable pérdida de carga.
De la misma manera se deberá estudiar la longitud máxima de
tuberías de 4” y 6”, posibles de instalarse sin alimentación
intermedia o sea sin conexión a tuberías de mayor diámetro.
3. Se recomienda que la longitud máxima y el área que alimentan las
tuberías matrices no deberá estar separada mas de 1Km entre ellas,
encerrando por consiguiente cada matriz una área aproximada de
1Km2, de superficie, el que deberá ser cubierto por las tuberías
de relleno.

Recomendación usual es instalar las tuberías de 10” y 12” a
lo largo de las avenidas o calles importantes de la población, y
dentro de los circuitos formados por estas, las tuberías de 8”,
dentro de ellas las de 6” y así sucesivamente.
Las zonas aisladas o de crecimiento futuro podrán quedar
conectadas a la red del núcleo por una matriz, de la que saldrán
en forma radial, aproximadamente, los ramales de relleno.
Entre nosotros se ha establecido una reglamentación para que
las compañías urbanizadoras proyecten los diámetros de sus
tuberías de relleno considerando la dotación de la población a
razón de 250 litros por persona y por día.
6.3 PRESIONES MÁXIMAS Y MÍNIMAS
La especificación de las presiones máximas y mínimas en el diseño
de una red de distribución, es uno de los primeros elementos que deberá
considerarse.
Dos factores intervienen en la elección de la presión máxima: los
incendios y el costo de construcción y mantenimiento de la red.
Para presiones de 70 a 100 Lb/Pulg2
no es necesario el empleo de
motobombas en los casos de incendio, ya que esas presiones significan
alturas teóricas de 49 a 70m, es decir si tener en cuenta las pérdidas
de carga, y con las cuales se puede obtener hasta 150 Lt/s en los
pitones de la mangueras. Pero estas presiones exigen el empleo de
tuberías capaces de soportarlas, uniones especiales y bien ejecutadas, y
demás requerimientos consiguientes, por lo que no se proyectan sino para
barrios muy importantes de las grandes ciudades.
De allí, que por lo general, se empleen presiones de 40 a 50
Lb/pulg2
, en las zonas comerciales e industriales.
En los casos en que la topografía, por ejemplo imponga presiones
altas ala tuberías, y que económicamente no se justifiquen el
aceptarlas, se podrá acudir a reservorios para romper las presiones, o a
válvulas reductoras que ya hemos mencionado.
Para pequeñas poblaciones la presión aceptada baja de 20 a 25
libras; siendo 20 libras la mínima aceptable.
44
A parir de 25Lb, se hace necesario el empleo de motobombas en los
casos de incendio.
Es posible calcular la presión mínima necesaria, teniendo en
cuenta solo el consumo domestico, en una vivienda.(14)
6.4 CALCULO DE UNA RED DE CIRCUITOS CERRADOS
Para el cálculo de los distintos elementos hidráulicos propios de
la red proyectada, se han concebido varios métodos, entre los cuales
estudiaremos solo, como más importantes:
- Método de Hardy Cross o de convergencia

1. Método de Hardy Cross
Una red es un sistema cerrado de tuberías. Hay varios nudos en
los que concurren las tuberías.
La solución de una red es laboriosa y requiere un método de tanteos
y aproximaciones sucesivas.
Representemos esquemáticamente la red muy simple de la Figura 22.
Esta red consta de dos circuitos. Hay cuatro nudos. En la tubería MN
tenemos un caso típico de indeterminación: no se puede saber de
antemano la dirección del escurrimiento. En cada circuito escogemos
un sentido como positivo. Se escoge una distribución de gastos
respetando la ecuación de continuidad en cada nudo, y se asigna a
cada caudal un signo en función de los circuitos establecidos. Se
determina entonces las pérdidas de carga en cada tramo, que resultan
ser “positivas” o “negativas”.
FIGURA 22. Esquema típico de una red de tuberías
Las condiciones que se deben satisfacer en una red son 1. La suma
algebraica de las pérdidas de carga en cada circuito debe ser
cero. Ejemplo
2. En cada nudo debe verificarse la ecuación de continuidad.
3. En cada ramal debe verificarse una ecuación de la forma
en donde los valores de K y de x dependen de la ecuación particular
que se utilice.
Como los cálculos son laboriosos se recurre al método de Hardy Cross.
En este método se supone un caudal en cada ramal, verificando por
supuesto que se cumpla la ecuación de continuidad en cada nudo.
---------------------------------------
14. REGAL, A. “Abastecimiento de Agua y Alcantarillado” Editorial CIENCIAS s.r.l. Lima, 2008. Pág. 131
45
Si para un ramal particular se supone un gasto Qo este valor será, en
principio, diferente al gasto real que llamaremos simplemente Q,
luego
En donde ΔQ es el error, cuyo valor no conocemos.
Si tomamos, por ejemplo, la fórmula de Hazen y Williams se tiene
que la pérdida de carga en cada tubería es

Si esta ecuación se aplica a los valores supuestos se obtiene
La pérdida de carga real será
Luego, desarrollando y despreciando los términos pequeños se llega a
De donde, para cada circuito
De acá obtenemos finalmente el valor de Q
Esta es la corrección que debe hacerse en el caudal supuesto. Con
los nuevos caudales hallados se verifica la condición 1. Si no
resulta satisfecha debe hacerse un nuevo tanteo. (15)
---------------------------------------
15. ROCHA FELICES, Arturo “Hidráulica De Tuberías Y Canales” Pág. 229
46

47
PERIODO DE DISEÑO
El periodo de diseño se calculo según lo mencionado en la teoría (pág.
8), se sumaron los años asignados a cada elemento participante en la
construcción del abastecimiento de agua, seguidamente se dividió el
resultado entre el número de participantes lo cual nos da un valor de 24
años que sumados a el 2010 nos resulta 2034 como año de proyección.

POBLACION FUTURA
Calculamos el
valor de la
población futura
para el
valor calculado en
el
periodo de diseño:
Los datos de la
población
los podemos
obtener de los
diferentes censos
nacionales realizados.
Los calculo se realizaron
por diferentes métodos como
son: Regresión polinomial
de 2º y 3º orden, método de Wappaus,
método
lineal, método exponencial.
48
Regresión polinomial 2º y 3º orden:

AÑO POB. X' X'2
X'3
X'4
X'5
X'6
X'Y X'2
Y X'3
Y
X Y
- - - - - - - - - - -
1961 3123 -0.2 0.04 -0.008 0.0016 -0.00032 0.000064 -624.6 124.92 -24.984
1972 3827 -0.09 0.0081 -0.00073 6.56E-05 -5.9E-06 5.31E-07 -344.43 30.9987 -2.78988
1981 4352 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1993 4249 0.12 0.0144 0.001728 0.000207 2.49E-05 2.99E-06 509.88 61.1856 7.342272
2005 4699 0.24 0.0576 0.013824 0.003318 0.000796 0.000191 1127.76 270.6624 64.95898
2007 4949 0.26 0.0676 0.017576 0.00457 0.001188 0.000309 1286.74 334.5524 86.98362
- - - - - - - - - - -
11919 25199 0.33 0.1877 0.024399 0.00976 0.001683 0.000568 1955.35 822.3191 131.511
ΣX ΣY ΣX' ΣX'2
ΣX'3
ΣX'4
ΣX'5
ΣX'6
ΣX'Y ΣX'2
Y ΣX'3
Y
n = 6
Ŷ = 4199.833
COEFICIENTES DE DETERMINACION (ERROR)
Regresión Polinomial (2º) Regresión Polinomial (3º)
Xi ' Y' (Y' - Ŷ)2 (Y - Ŷ)2 Xi ' Y' (Y' - Ŷ)2 (Y - Ŷ)2
- - - - - - - -
-0.2 3197.77274 1004125 1159570 -0.2 3092.985 1225114 1159570
-0.09 3767.20869 187164.1 139004.7 -0.09 3956.188 59363.14 139004.7
0 4145.36553 2966.742 23154.69 0 4193.156 44.58283 23154.69
0.12 4526.73123 106862.2 2417.361 0.12 4312.437 12679.62 2417.361
0.24 4767.70444 322477.6 249167.4 0.24 4749.472 302103.1 249167.4
0.26 4794.21737 353292.4 561250.7 0.26 4894.762 482925.3 561250.7
- - - - - - - -
1976888 2134565 2082230 2134565
R2
= 0.93
Método de Wappaus:
R2
= 0.98

49
Método de Lineal:
Método de Exponencial:

50
16000
14000
12000
10000
REGRESION POLINOMIAL (2º)
N
O
I
C
A
L
B
O
P
8000 6000
REGRESION POLINOMIAL (3º) METODO DE WAPPAUS METODO LINEAL
METODO EXPONENCIAL CENSOS DE POBLACION

4000
2000
0
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050
AÑOS
51
CAUDAL
52

O
M
US
N
OC
VOLUMEN DE REGULACION
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
HORAS

VARIACION HORARIA
53

HORAS SUMINIST
RO DE
ENTRADA
DEMANDA (SALIDAS) DEMANDAS
ACUMULAD
AS + MAX
DEFICIT
OBS
DE A DEMAN
DA
HORAR
IA (%)
DIFERENCIAS DIFERENCI
AS
ACUMULAD
AS
0 1 100 45 55 55 160 -
1 2 100 45 55 110 215 -
2 3 100 45 55 165 270 -
3 4 100 45 55 220 325 -
4 5 100 45 55 275 380 -
5 6 100 60 40 315 420 -
6 7 100 90 10 325 430 Max EXC
7 8 100 135 -35 290 395 -
8 9 100 150 -50 240 345 -
9 1
0
100 150 -50 190 295 -
10 11 100 155 -55 135 240 -
11 1
2
100 140 -40 95 200 -
12 1
3
100 140 -40 55 160 -
13 1
4
100 140 -40 15 120 -
14 1
5
100 140 -40 -25 80 -
15 1
6
100 130 -30 -55 50 -
16 1
7
100 130 -30 -85 20 -
17 1
8
100 120 -20 -105 0 Max DEF
18 1
9
100 90 10 -95 10 -
19 2
0
100 90 10 -85 20 -
20 2
1
100 90 10 -75 30 -
21 2
2
100 85 15 -60 45 -
22 2
3
100 80 20 -40 65 -
23 2
4
100 60 40 0 105 -
2400 2400
CAPTACION DE LADERA Y CONCENTRADO

DATOS (Rendimiento del Manantial)
1. CALCULO DE LA DISTANCIA ENTRE EL PUNTO DE AFLORAMIENTO Y LA CAMARA HUMEDA (L)
54
2. ANCHO DE LA PANTALLA (b)

55
3. ALTURA DE LA CAMARA HUMEDA (Ht)

4. DIMENSIONAMIENTO DE LA CANASTILLA
56

5. REBOSE Y LIMPIA
57
LINEAS DE CONDUCCION
58

)
m
(
A
T
O
C
CALCULO DE LA LINEA DE CONDUCCION
290
0
285.5
270
250
230
210
190
170
150
130
110
340
100.1
90 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360
KILOMETRAJE (m)
Cota Tuberia Linea Piezometrica Nivel de Carga Estatica Captación Reservorio
59

0
Cota Tuberia Nivel de Carga Estatica
60

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL UNA - PUNO 61

VIII
ANEXOS

61
RESULTADO
S (Epanet 2.0)

62

63

GRAFICA DE
PRESIONES (Epanet 2.0)
64

65

66

67

68

70
71

PLANOS
72

IX
BIBLIOGRAFÍA
73
AGÜERO PITTMAN, Roger “Guía para el diseño y

construcción de captación de manantiales” CEPIS. Lima, 2004.
AROCHA RAVELO, Simón “Abastecimiento de agua” Ediciones
VEGA s.r.l. Caracas, 1980.
FERNÁNDEZ SILA, Néstor Guillermo “Abastecimiento de
agua” Puno,
GARCÍA ORE, celestino “Distribuciones multivariadas,
regresión y correlación” Ediciones UNI. Lima, 1992.
REGAL, A. “Abastecimiento de Agua y Alcantarillado”
Editorial CIENCIAS s.r.l. Lima, 2008.
ROCHA FELICES, Arturo “Hidráulica De Tuberías Y Canales”
74

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