90370712-Agua-Potable-Para-Poblaciones-Rurales-Sistemas-de-Abastecim.pdf

A G U A
P O T A B L E
P A R A
P O B L A C IO
NE S
R U R A L E S
sistem as
de
abastecimiento
porgravedad
sintratamiento
Roger
AgueroPittman
SEA

La publicaciónde estelibroha sidoposiblegraciasalapoyode ManosUnidasdeEspana
Fecha de rreso:
No. de ngres :
C&i. U
c Fsca
-
C E N D O C
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© De esta edición: AsociaciónServiciosEducativosRurales(SER)
Jr.Pezet y Monel (antesThpac Amaru) 1870,Lince.
Lima, 14,Peru.Teléfono:472-7950.Telefax:472-7937
Carátulay diagramación:CeciliaDIaz
Foto Carétula:Roger AgUeroP.

AGRADECIMIENTOS
Deseo expresar en primer término mi agradecimientoa la Ing. Rosa
Miglio Toledo,profesorade SaneamientoRural de Ia Universidad Na
cional Agraria,por su aporte en Ia revisiOndel presente documento. A]
Ing. NicanorVidaiOnQuijada,mi especialagradecimientopor su valio
sa colaboraciOnpara la realizaciOnde este libro.
A los pobladoresde las diferenteslocalidadesdonde SER implementO
las obras de abastecimientode agua potable, gracias a cuyo apoyo se
ganOen experiencia.
A Roxana GarcIa-Bedoya,Directora de Servicios Educativos Rurales
(SER), mi reconocimientopor su apoyo en la revisiOndel manuscrito
asI como por su interés y dedicación para la cuidada edición del pre
sente texto. A SER que apoyOesta obra en todos sus aspectos y per
mitiOsu publicaciOn.
Muchaspersonas animaron,y aportaroncon sus buenas ideas, en for-
ma directa o indirecta para hacer posible esta publicaciOn.A todas
ellas mi sincero agradecimiento,con Ia seguridad de que el esfuerzo
que conjuntamente hemos realizado constituye una valiosa contribu
ciOnpara todo los profesionalesy tecnicos ligados al trabajo de sanea
mientobOsicorural.
Lima, setiembrede 1997
Roger AgueroPittman

INDICE
PRESENTACION 5
INTRODUCCION 7
1 . ESTUDJO DE CAMPO Y RECOPILACION
DE INFORMACION 9
1.1 INFORMACION SOCIAL
A) Población 9
B) Nivel de organizaciónde Ia población 10
C) Actividad econOmica 10
1.2 INFORMACION TECNICA
A) Investigacion de la fuente 1 1
B) TopografIa 12
C) Tipo de suelo 16
D) Clima 16
1.3 INFORMACION COMPLEMENTARIA 17
2. POBLACION DE DISENO Y DEMANDA DE AGUA 19
2.1 POBLACION FUTURA
A) Perfodode diseflo 19
B) Métodos de cálculo 20
2.2 DEMANDADEAGUA
A) Factores que afectan el consumo 23
B) Demanda de dotaciones 23
C) Variacionesperiódicas 24
3. FUENTES DE ABASTECIMIENTO 27
3.1 TIPOS DE FUENTES DE AGUA
A) Aguas de Iluvia 27
B) Aguas superficiales 27
C) Aguas subterráneas 28
3.2 SELECCION DEL TIPO DE FUENTE
A) Manantiales 28
3.3 CANTIDAD DE AGUA
A) Método volumétrico 30
B) Método de velocidad - area 31
3.4 CALIDAD DE AGUA 32
3.5 ASPECTOSLEGALES 36

4. CAMARA DE CAPTACION 37
4.1 TIPOS DE CAPTACION 37
4.2 D1SEO HIDRAULICO Y DIMENSIONAMIENTO
A) Captación de un manantial de ladera y concentrado 39
B) CaptaciOnde un manantial de fondo y concentrado 47
4.3 DISEJO ESTRUCTURAL 50
5. LINEA DE CONDUCCION 53
5.1 CRITERIOS DE DISEIO
A) Carga disponible 53
B) Gasto de diseno 53
C) Clases de tuberIa 54
D) Diámetros 55
E) Estructuras complementarias 55
5.2 LINEA DE GRADIENTE HIDRAULICA 56
5.3 PERDIDA DE CARGA
A) Pérdida de carga unitaria 57
B) Pérdida de cargapor tramo 59
5.4 PRESION 61
5.5 COMBINACION DE TUBERIAS 63
5.6 PERFILES EN “U” 71
5.7 DISEfTOHIDRAULICO DE LA CAMARA 72
ROMPE PRESION
6. RESERVORIO DE ALMACENAMIENTO 77
6.1 CONSIDERACIONES BASICAS
A) Capacidad del reservorio 77
B) Tipos de reservorios 78
C) Ubicación del reservorio 78
6.2 CASETA DE VALVULAS
A) TuberIadellegada 78
B) TuberIadesalida 79
C) ThberIade limpia 79
D) Tuberfade rebose
E) By-pass
79
6.3 CALCULO DE LA CAPACIDADDEL RESERVORIO 80
6.4 DISEO ESTRUCTURAL DEL RESERVORIO
A) Cálculo de momentos y espesor 82
B) Distribuciónde la armadura 87
C) Chequeo por esfuerzo cortante y adherencia 88
7. RED DE DISTRIBUCION 93
7.1 CONSIDERACIONES BASICAS DE DISENO 93
7.2 TIPOS DE REDES
A) Sistema abierto o ramificado 94
B) Sistema cerrado 97
7.3 CONEXIONES DE SERVICTO 114
8. PRESENTACION DE PLANOS Y EXPEDIENTE TECNICO 117

8.1 PLANOS 117
8.2 EXPEDIENTE TECNICO 118
ANEXOS
A. CAPTACIONESESPECIALES
1. Diseno de una captaciOncon instalación de hipoclorador 123
2. Diseño de una captación en un manantialde fondo y difuso 125
B. ESTRUCTURAS DE ALBAIILERiA 132
C. RECOMENDACIONES PARA LA INSTALACIONY PRUEBA
HIDRAULICA DE TUBERIAS 134
1. Instalación de Euberias 134
2 . Prueba hidráulica 135
D. DESINFECCION DE UN SISTEMA DE AGUA POTABLE 136
E. HIPOCLORADOR DE FLUJO DIFUSION 138
F. MORTERO Y CONCRETO 139
1. Mortero 139
2. Concreto 140
G. ENCOFRADOS, RECUBRIMIENTOS Y PRUEBAS DE
FUGAS 142
1. Encofrados 142
2. Recubrimientos 142
3. Pruebas de fugas 142
H. RENDIMIENTO DE PEGAMENTO. PESO DE TUBERfAS Y
CARACTERISTICAS DE VARILLASDE REFUERZO 143
I. PROGRAMAS EN BASIC 146
J. FORMATODE RECOLECCION DE DATOSBASICOS
PARA LA ELABORACION DE PROYECTOS DE AGUA
POTABLE 159
BIBLIOGRAFIA 165

PRESENTACION
Me es grato presentar a consideración de las instituciones y profesio
nales vinculadosal desarrollode programasde abastecimientode agua
potable el libro titulado “Agua potable para poblaciones rurales-Siste
mas de abastecimiento por gravedad sin tratamiento”, el cual ha sido
preparadocon gran entusiasmoy dedicaciOnpor el ingeniero agrfcola
Roger AgUeroPittman.
El autor,excelente profesional egresado de la Universidad Nacional
Agraria La Molina ha tenido la capacidad de revisar y sistematizar en
este libro la informaciónobtenida de distintas publicaciones y entida
des del Perd y del extranjero, asI como su experiencia durante varios
aflosen la elaboraciOny ejecución de proyectos de abastecimiento de
agua potable por gravedad en diversas zonas nirales del pals, realiza
da en la institución ServiciosEducativosRurales - SER.
Esta experiencia y las técnicas aplicadas han sido volcadas en esta
publicaciOny son explicadasde manera sencilla y clara para que pue
dan servir de texto a los estudiantes universitarios, de consulta a los
profesionales y de guIa a las personas interesadas en efectuar accio
nes vinculadascon el abastecimientode agua.
El libro que se presenta cubre todos los aspectos relacionados con
el tema, desde Ia recopilación de la información básica de campo,
pasan do por el estudio de las fuentes de abstecimiento y culminando
con el diseño de cada uno de los componentes de un sistema de
abasteci miento de agua potablepor gravedad.
ing. Rosa Miglio T.
Profesora Asociada
UniversidadNacionalAgraria

INTRODUCCION
La ampliaciónsignificativadel acceso al consumo de agua potable en
las zonasrurales de nuestro pals es uno de los principalesdesaflos que
debemos enfrentar todas aquellas instituciones que estamos compro
metidas en la mejora de la calidad de vida de la mayorla de la pobla
ciOn.Sistemas de abastecimientode agua potable seguros, adecuados
y accesibles,conjuntamentecon un saneamientoapropiado,permitirán
eliminar o disminuirlos riesgos de muchas enfermedades de importan
te incidencia en nuestro pals, mejorando sensiblemente la situaciOn
general de la salud, asi como aminorarla carga de trabajo de las fami
has, en particularde mujeres y niños.
Buscando responder a estas necesidades, Servicios Educativos Rura
les (SER) desde hace más de doce años ha venido implementando
como una de sus llneas de trabajo, la ejecución de proyectos de abas
tecimientode agua potableen distintas zonas rurales del pals. Fruto de
esta larga experienciay de los logros alcanzadoses que nos animamos
a publicar el presente libro. Su autor es el Ingeniero Roger Aguero
Pittman, Coordinador del Area Técnica de SER, quien contó con el
apoyo del Ingeniero Nicanor VidalOnQuijada en esta tarea.
Las fuentes de agua que se han considerado en Ia mayorla de proyec
tos ejecutados por SER han sido los manantiales ubicados en la pane
alta de los centros poblados, buscándose que, por acciOnde la grave
dad,el agua fluya por las tuberlaspermitiendoala poblaciónsatisfacer
oportuna y racionalmente hademanda de agua en las condiciones de
cahidad,cantidady presiónrequeridas.
Este tipo de sistemaes conocidocomo abastecimientode agua potable
por gravedad sin tratamiento (ver Figura), no requiere de Ia construc
ción de estructuras complicadas de captación, desarenadores, cáma
ras de filtro,sistemasadicionalesde cloracióny equipode bombeo,por
ho que tiene un menor costo tanto en su construcciOncomo para su
operacióny mantenimiento.

Existen diferentes altemativas y métodos para plantear y diseflareste
tipo de sistemas, pero la información al respecto se encuentra disper
sa en diversos tipos de publicaciones como revistas, manuales, folle
Los,etc. El presente trabajo pretende cubrir este vacIo y está en ese
sentido onentado abs profesionales y estudiantesuniversitarios,bus
cando de una manera didácticaque puedan entenderloy utilizarlopara
facilitar su labor.
Este libro desarrolla los diferentes aspectos de este sistema, abarcan
do en primer término la etapa del estudio de campo y Ia recopilación
de informaciOn,la población de diseflo y su demanda de agua y las
fuentes de abastecimiento; para luego desarrollar con detenimiento
cada uno de los componentes del sistema:cámara de captación,lInea
de conducciOn,reservorio de almacenamiento, red de distribuciOn;ii
nalizando con las recomendacionespara la presentaciOnde los pianos
y expedientes técnicos. En los anexos del libro se incluye asimismo
información complementaria bastante ütil para el diseño de este tipo
de proyectos.
El documento presenta de manera concisa, clara y simple,la informa
ción y los datos esenciales, incorporando ejemplos con su respectivo
procedimiento de célculo y cuadros resümenes con la informaciOn
técnica que ci lector generalmente espera encontrar en una obra de
este tipo.
2
0
7
0
Cámara de captación: Cons truida en un manantial ubicado en la parte alta del centropobla
8 do, con dimensionesmInimasy de construcciOn sencilla para
protegeradecuadamenteel agua contra la contaminación causa da por Ia presencia de agentes extemos.
2050
CAMARA DC C
APTA C
IO
fr 2030
*
5
R R
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9 s
00
LInea de conducción: Trans porta el agua desde Ia cámara de captaciónhasta el reservorio de almacenamiento.
Reservorio de almacenamient o: Permitirásatisfacerlasmáxi mas demandas de consumo de aguade la población.
LInea de aducción: Transporta el agua desde desde el reservorio de almacenamiento hasta el inicio de la red de
distri bucidn.
-
-
RED DC DISTRISUCION

--
- 1950
-
-
-
-
-
-
-
1930
Red de distribución:Transporta el agua a los diferentes sectores de Ia pobiaciOnmediante tube rias matrices y
secundarias.
Sistema de abastecimiento de agua potable por gravedad sin tratamlento

CAP1TULO1
E5TUDI0 DECAMPO
Y RECOPIL4CION
DE
INFORMACION
La primera acciOn que debe realizarse a efectos de determinar la
factibilidad de un proyecto es la visita a la zona. En ella, buscando la
maxima participación de la poblacidn, se realizan las actividades de
reconocimiento de campo y recopilación de la informaciOn básica
necesariapara Ia elaboraciOnde losestudios.Durante su permanencia,
el técnico deberá coordinar diversas reuniones a fin de conocer Ia
situaciOnactual de consumo de agua y evaluar la participación
comunal,y discutirel proyecto con Ia mayor cantidadde beneficiarios.
Para ello, sin crear falsas expectativas,se debe explicar Ia importancia
del agua potabley el procedimientode trabajo a seguir para concretar
el proyecto.
Se debe solicitarinformaciónsobre la poblaciónque va a ser atendida,
la disponibilidad de materiales locales, la existencia de fuentes de
agoa y cualquier otra informaciOnnecesaria para llevar a cabo una
investigaciOncompleta y obtener resultados precisos con Ia finalidad
de determinar si es factible o no la instalaciOn de un sistema de
abastecimientode agua potable.
1 .1INFORMACION
SOCIAL
Para realizar el estudio se consideran tres factores:
0
MFRCADJI*0
0
0
A ) P O B LâLC IO N
El factor población es el que determina los requerimientos de agua. Se considera que todas las personas
utilizarán el sistemade agua potable a
proyectarse siendo necesario por ello 0
empadronar a todos los habitantes,
® identificar en un croquis (Figura 1.1)
la ubicacidn de locales pdblicos y el
2300
/
/
0
&

0 002020 D O
2300
ndmero de viviendas por frente de calle; adicionándose un registro en el que se incluya el nombre del jefe de
familia y el ndmero de personas que habitan en cada vivienda.
Para efectos de recoger los datos de población, con el apoyo de las autoridadesy/u organizaciones,como
por ejemplo el comité pro-agua po table,se realizaun censo cuyo modelo se presenta en el Cuadro 1.1.
Figura 1.1 tdentificacióri y recuento de viviendas.
Adicionalmentea esta actividad,se recomiendarecopilarinformación
de los censos y encuestas anteriormenterealizadosy en algunoscasos
recuri-ira! municipio a cuya jurisdicción pertenece el centro poblado.
Dicha información permitirá obtener registros de nacimientos,
defuncionesy crecimiento vegetativo de la población.
C U A D R O
1.1
M odeloderegistro- padrónde habitantes
NUMERO
NOMBRE DEL JEFE DE
FAMILIA EDAD L.E.
MIEMBROS
POR
FAMILIA
1 JuliánOsorioG. 56 05675210
2 Francisco Lara T. 27 08000907
3 AntoniaReyesA. 38 08099761
4 Pedro Tones T. 49 08077566
5 Pedro Rosales L. 60 08066543
6 JuanaCarbajalG. 55 08088897
TO
TA
L 45
0 B) NIVEL DEORGANIZACION
DE IA POBIACION

Para realizar un proyecto de abastecimiento de agua potable es indis
pensable conocer el entusiasmo, motivación y capacidad de
cooperación de la poblaciOn.Para formarnos una idea del nivel de
organizaciOnde la poblaciOnes necesario recopilarinformaciOnsobre
anterioresexperienciasde participaciónde la comunidaden la solución
de sus necesidades. Por ejemplo, en la construcción de escuelas,
iglesias, caminos,canales de riego, etc. AsI como evaluar los patrones
de liderazgo, identificando a las personas cuya opiniOnes respetada y
que tengan la capacidad de organizar y estimular la participaciOnde
la poblaciOn.
c) ACTIVIDAD ECONOMICA
Es importante conocer la ocupaciOnde los habitantes asI como la
disponibilidad de recursos (valor de la propiedad, agro industnas,
etc). Aprovechandola permanenciaen la zona de estudio,se recopilará
también información sobre los jornales promedio, la mano de obra
disponible: maestros de obra, albaniles, peones, etc. Además, se
solicitaráinformaciOnsobre la manera en que Ia poblaciOncontribuirá
en la ejecuciOnde la obra,tanto con aporteeconOmico,materialo en
mano de obra.
1.2 INFORMACIONTECNICA
A) INVESTIGACION
DEIA FU EN TE
D EAGUA
Para realizar con éxito esta actividad se debe recopilar información
sobre consumo actual, reconocimientoy selección de la fuente.
- Consum o
actual
En Ia mayorfa de las poblaciones rurales del pals se consume agua
provenientede los rIos, quebradas, canales de regadlo y manantiales,
que sin protección ni tratamiento adecuado, no ofrecen ninguna
garantla y representan más bien focos de contaminación que generan
enfermedadesy epidemias.A esta situaciónse suma que en las épocas
de sequIa disminuye o desaparece el agua y los habitantes se tienen
que trasladar a fuentes distantes;tarea generalmente realizada por las
mujeres y los niflos.
Las enfermedades más comunes derivadas del consumo de agua
contaminadason las respiratorias,gastrointestinalesy de la piel; siendo
necesario investigar y tener una información precisa que permita
establecer en qué medida mejoraria la salud de la población con la
implementaciOndel proyecto de agua potable.
Es importanteconocerde qué fuentesde agua se abastece actualmente
la población (rios, canales, quebradas, manantiales, etc.), examinar
los usos que se le dan (consumo humano, riego, etc.), determinar las
necesidadespromedio de agua por persona;y realizar una descripciOn
que permita conocer la distancia de la fuente al centro poblado, su
ubicación (por encima o por debajo del centro poblado), y la calidad
y cantidad de agua de la misma.

Esta informaciOnpermitira tener una idea para estimar Ia demanda
de la población futura y ver la necesidad o no de implementar un
sistema de abastecimiento de agua potable.
-
R econocim iento
y selección
deIa fuente
Los manantiales,ojos de agua o puquiosson las fuentes más deseables
para los sistemasde abastecimientode agua potable por gravedad sin
tratamiento,por lo que esnecesario hacer una investigaciOnsobre los
manantialesexistentes en la comunidad. Para realizar Ia selecciOnse
deberá visitar todas las fuentes posibles, determinándose la calidad y
cantidad de agua en cada una.
Se analiza Ia calidad considerandoque el agua sea inodora,incolora y
de sabor agradable.Luego de haber determinado Ia calidad del agua,
necesitamos conocer la cantidad existente en relaciOna la población
que queremosabastecer,es decir,determinarlos requerimientosdiarios
de agua con Ia finalidadde verificarel caudal mlnimo que se requiere
captar. Si la fuente no puede cubrir las necesidades diarias de la
poblaciOn se debe buscar otra fuente o plantear un sistema que
considerevarias fuentes.

Se evaiüa Ia conveniencia de Ia fuente, segtin las posibilidades de
contaminación, el potencial para la expansion futura, facilidadespara
construir Ia captaciOn y Ia necesidad de proteger Ia estructura,
asImismo se investiga los derechos sobre el agua. Además es
importante conocer la distancia y la ubicaciOnde Ia fuente respecto al
centro pobiado.
Es necesariohacer participara los pobiadores,de preferenciamayores
de edad, en esta tarea, porque conocen por experiencia propia si el
agua de una determinada fuente se puede o no tomar y si la cantidad
de agua varfa segOn las épocas del año; por tanto deben sec
consultados.
La calidad, cantidad, derecho de terceros y ubicaciOnde la fuente se
desarroila en forma detallada en el capItulo sobre fuentes de
abastecimiento (CapItulo3).
B) TOPOGRAFIA
Esta puede ser plana, accidentada o muy accidentada. Para lograr la
informaciOntopográficaes necesarioreaiizaractividadesquepermitan
presentar en pianos los levantamientos especiaies, Ia franja del trazo
de ia iIneade conducciOny aduccióny eitrazode la redde distribución.
Dicha informaciOnes utilizada para realizar los diseños hidráuiicos
de las partes o componentes del sistema de abastecimiento de agua
potable;para determinar Ia longitudtotalde la tuberfa,para estabiecer
Ia ubicaciOnexacta de las estructuras y para cubicar el volumen de
movimiento de tierras. Siendo importante que luego de observar el
terreno, se seieccione ia ruta más cercana yb favorable entre ei
manantiai y el poblado, para facilitar Ia construcciOny economizar
materiales en Ia ifnea de conducciOny aducciOn.
Para el caso de ia red de distribuciOnes necesario considerar el area
donde Se localizan las construcciones (viviendas y locales pdblicos)y
Ia zona de expansiOn futura, con la finalidad de considerar los
requerimientos de consumo para el Oltimoaño del penodo de diseflo.
Exi sten diferentes instrumentos para efectuar un estudio topografico
siendo el altImetro, el ecilmetro y el teodolito los más utiiizados.
Discutiremos a continuaciOn el empleo de cada uno de estos
instrumentos, enfatizando en ci uso del aitfmetroy del eclfmetro,por
ser técnicas más sencillas.
- AltImetro
Este instrumento es utilizado para realizar estudios preliminares que
posteriormenterequierenun replanteopara definir Ia ubicaciOnprecisa
de las obras civiles (captaciOn,rompe-presiOn,reservorio,etc.) y para
determinar Ia ruta definitiva de la lInea de conducciOny aducciOn.
Para realizar el levantamiento con ci altImetro además de este
instrumento se requiere de una wincha o cordel de 20 m., estacas y
pin tura. Se inicia la mediciOndesde el origen del manantial hasta el
centro poblado, de preferenciarealizando medicionescada 20 metros.
Se recomienda registrar lecturas de altitud cada 100 metros o en los

puntos que a lo largo de Ia ruta seleccionada presenten cambios de
pendiente,tramos rocosos, terrenosdeleznables,etc.
En el centro poblado se medirán las posibles rutas por las que pasará
la red de distribución. Además, con el altfmetro se registrarán las
alturas correspondientes a los puntos extremos y finales de la red de
distribuciOn.Se medirán las distancias desde los ramales principales
de la red de distiibuciónhacia los domiciliosy locales pdblicoscon Ia
finalidad de disponer de la totalidad de Ia informacion necesaria para
elaborar el croquis.
En la Figura 1.2 se identifican los puntos de registro que se muestran
en el Cuadro 1.2.
0 + 0
00
CRUCE OE OUEBRAOA FUENTE ,.,ANANrIAL
L 1 2 f l ,
TRAMO R
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INICIO DE VIVIENDAS
(CENTRO PO6LADO)
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0
0 0
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0
0 I - i000 1-1-500
DISTANC IA I I
bI PERFIL LO
N
G
ITUD
IN
AL
Figura 1.2 : Trazoy perfil de Ia lInea de conducción
C U A D R O
1.2
Registro de inform ación
del trazo de untram odeIa IIneadeconducción
conel
altImetro
PROGRESIVA ALTURA ALTIMETRO
(m.s.n.m.)
OBSERVACIONES
0+000
0+ 100
0+200
0+300
0+400
0+500
0+600
0+700
0+800
0+900
1+000
1+100
1+200
1+300
1+400
1+500
3,430
3,425
3,418
3,414
3,408
3,400
3,397
3,387
3,383
3,380
3,375
3,370
3,357
3,343
3,340
3,335
manantialdeladera
suelo arcilloso
cruce de quebrada (12m.)
suelo arcilloso
entre62Oy68O
tramo rocoso
suelo arcilloso
- Ecilmetro
Es un instrumento que proporciona resultados aceptables para los
levantamientos topograficos de sistemas de agua potable para
poblaciones rurales. Además del instrumento es necesaria una libreta
de campo, una wincha o cuerda de 20 m.,jalón y pintura.
El personal necesario dependerá de las dificultades que se
presenten a lo largo de Ia ruta seleccionada para el trazo de
Ia lInea de conducción. Como mInimo se requiere de cinco
personas, además de un operador para el instrumento. Dos — -
de ellas para realizar las medidas con la wincha o cordel,
dos para la ubicación y pintado de las estacas y una para
ubicarse en el puntode referenciadonde se realicela lectura.
‘.‘
Al igual que en el caso del altfrnetro,el trazo de la Ilnea de

conduccidn se inicia desde la fuente de agua ubicándoselas -
estacasconsiderandodistanciasdefinidas(por ejemplocada
20 rn). Al inicio del trarno se ubica el operador quien visará el nivel de visibilidad en la marca
seflalada en el jalón objetivo. Esta distancia y el ángulo medido se registran en
-
-
- r
la libreta de campo, lo que servirá para determinar la altura Figura 1 3 Levantamiento topografico con eclimetro
vertical (verFigura 1.3).
Para proseguir con el levantamiento,el operador ubica su estación en
la estacaen Ia que anteriormentese estacionóel j a l ó nobjetivoy realiza
la lectura del ángulo vertical considerando una nueva estaca, y asI
sucesivamentehasta ilegar a la ditima estaca considerada en el trazo.
La distancia vertical (h) será determinada mediante Ia siguente
relación:
Donde:
h Sen 0 x D
= Angulomedido.
D= Distancia del terreno.
En el Cuadro 1.3 se presenta un ejemplo para el calculo del trazo de
la lIneade conducciónusando el eclImetro:
C U A D R O
1.3
levantamientotopográficoconeclImetro
ESTAC1ON PUNTO
VISADO
DIST.
D ( m . )
ANG. VERT.
0
DESNIVEL
h
( m . )
COTA
(m.s.n.m.)
OBSERVA
ClONES

0+000
0+000
0+020
0+040
0+050
0+070
0+100
0÷140
0+165
0+192
0+240
0+320
0÷020
0+040
0+050
0+070
0+100
0+140
0+165
0+192
0+240
0+320
0+360
20
20
1 0
20
30
40
25
27
48
80
40
- 300
- 250
+5°
- 8 °
- 9°
5
0
- 6 °
- 4 °
-2°
+ 5
0
- 3 °
- 10.00
- 8.45
+ 0 . 8 7
- 2 . 7 8
- 4 . 6 9
- 3.49
- 2 . 6 1
- 1 . 8 8
- 1 . 6 8
+ 6 . 9 7
- 2 . 0 9
2456.00
2446.00
2437.55
2438. 42
2435.64
2430. 95
2427.46
2424. 85
2422. 97
2421. 29
2428 .2 6
24 26 .17
manantial
suelo
arcilloso
“
“
suelo
arenoso
“
“
s u e l o
r o c o s o
- Teodolito
El equipo minimonecesarioque se consideraes un teodolito,un tripode,
dos miras,una wincha,una libreta de campo, pintura y estacas. Luego
de verificar la perfecta operatividad del instrumento se realizarán las
s i g u i e n t e
s a c t i v i d a d e s :

En la zona de Ia captación se ubicaránpuntos sobreun radio de 50 m.
airededor del punto de afloramientodel manantial, con la finalidadde
ejecutar las labores de protecciOn contra danos causados por los
deslizamientos, inundaciones , huaycos,etc. A lo largo de la ruta que
seguirá la ilnea de conducción y aducciOnse localizarán los puntos
que corresponden a una franja minima de 100 m. y con ayuda de un
croquis se anotará en Ia libreta de campo los tipos de suelos, lugares
donde existan depresiones (quebradas,riachuelos,etc.)y obras de arte
(carreteras, puentes,etc.).
En la zona del futuroreservorio,se detallaráIa mayor cantidadposible
de puntos y se tipificará el terreno. En la zona del poblado se
anotará en el croquis el nilmero de viviendas por frente de calle
(manzana) y Se precisarán los lugares donde la población está
concentrada como es el caso de la ubicaciónde los centroseducativos,
localescomunales, etc.
c) Two DESUELO
Los datos referentesa los tipos de suelos serán necerariospara estimar
los costosde excavación.Dichoscostosserándiferentespara los suelos
arenosos, arcillosos, gravosos, rocosos y otros. Además, es necesario
considerar si en la población se han realizadoobras de pavimentaciOn
y empedrado de las calles, con la finalidad de determinar el costo de
rotura y reposiciOn.
Es necerario conocer la resistencia admisible del terreno para
considerarlas precaucionesnecesariasen el disenode las obrasciviles.
D) CLIMA
Es importante registrar Ia infonnación climática que permitirá una
adecuada planificación de las actividades y mayor eficiencia en el
aspecto constructivo.
Se recomienda registrar las temperaturas máximas y mInimas y, si
existe congelacion o no ya que dependiendo del tipo de clima se
deberáii tomar precauciones durante la elaboración del concreto.Para
los climas frfos, con temperaturas menores de 4°C, se recomienda
usar agua caliente y adn en casos extremos calentar la arena y grava;
y proteger el concreto fresco de las heladas, usando encofrados o
coberturas aislantes. En climas cálidos con temperaturas mayores a
32°C es prefenble vaciarel concretoduranteIa noche, recomendándose
enfriar los agregados y utilizar agua enfriada artificialmente”.
Finalmente es necesario recopilar Ia información de los meses con
temporadas de Iluviay épocas de estiajecon la finalidadde programar
y realizar las actividades de ejecución de las obras en los meses más
favorables.
(1)Especificaciones
técnicasdelasNormasGenerales
delMinisterio
deSalud,

1.3 INFORMACIONCOMPLEMENTARIA
Se deberá recopilarinformaciOnadicionalcomo:
- Nombre completo de la localidad y su ubicación polItica
(departamento,provincia, distrito y caserfo).
- Mercados abastecedores de materiales, indicando los costos de
materiales, las distancias en kilómetros y tiempo en las diversas
vIas de comunicaciOn,serviciosde transportestanto de pasajeros
como de carga, y costos de transporte por kilo.
- Localizarfuentesde materialeslocalesde construcciOntalescomo
arena, grava, madera,etc.
- Otra información necesaria sobre caracteristicas particulares de
Ia localidad.
En el Anexo J se presentaun formato de recolección de datos básicos
para proyectos de agua potable, cuyo contenido fue elaborado por el
Ministerio de Salud.
1 ’

CAP1TULO
2
POBLACION
DEDISEJOY
DEMANDADEAGUA
Las obras de agua potable no se disenan para satisfacer sOlo una
necesidad del momento actual sino que deben prever el crecimiento
de Ia poblaciOnen un periodo de tiempo prudencial que varla entre 10
y 40 años; siendo necesario estimar cuál será Ia poblaciOnfutura al
finalde este pen odo.Con la poblaciOnfutura se determinala demanda
de agua para el final del penodo de diseflo.
La dotaciOn o Ia demanda per capita, es Ia cantidad de agua que
requiere cada persona de la población, expresada en litros/habitante/
dIa. Conocida la dotaciOn,es necesario estimar el consumo promedio
diarioanual,el consumo máximo diarioy el consumo máximohorario.
El consumo promediodiario anual servirá parael cálculo del volurnen
del reservoriode almacenamientoy para estimar el consumo máximo
diarioy horario.
El valor del consumo máximo diario es utilizado para el cálculo
hidraülicode la lIneade conducciOn;mientrasque el consumo máximo
horario, esutilizado para el cálculo hidradlico de la IInea de aducciOn
y red de distribuciOn.
En este capItulose presentala forma de cálculode la poblaciOnfutura,
la demanda y las variacionesperiOdicasde consumo.
2.1 POBLACIONFUTURA
A) PERI0D0 DE DISEO
En Ia determinaciOndel tiempo para el cual se considera funcional el
sistema, intervienen una serie de variables que deben ser evaluadas
para lograrun proyectoeconOmicamenteviable.Por lo tanto el periodo
de diseflopuede definirse como el tiempo en el cual el sistema será
100% eficiente, ya sea por capacidad en la conducciOn del gasto
deseadoo por Ia existencia fIsica de las instalaciones.
Para determinar el periodo de diseño se consideran factores como:
durabilidado vida dtil de las instalaciones,factibilidadde construcciOn
y posibilidadesde ampliaciOno sustituciOn,tendencias de crecimiento
de Ia poblaciOny posibilidadesde financiamiento.

Tomando en considei-aciOn
los factores seflaladosse debe establecer
para cada caso el periodo de diseno aconsejable. A continuación, se
indican algunos rangos de valores asignados para los diversos
componentes de los sistemas de abastecimiento de agua potable para
poblacionesrurales:
- Obras de captación 20 aflos.
- ConducciOn : 10 a 20 anos.
- Reservorio : 20 años.
- Redes : 10 a 20 afios(tuberfa principal 20 años,
secundaria 10años).
Para todos los componentes, las normas generales para proyectos de
abastecimiento de agua potable en el medio rural del Ministerio de
Salud recomiendan un periodo de diseno de 20 años.
a) METODOS DE CALCIJLO
Los métodos más utilizados en la estimación de la población futura
son:
- Métodos
anailticos
Presuponen que el cálculo de la población para una region dada es
ajustable a una curva matemática. Es evidente que este ajuste
dependerá de las caracterfsticas de los valores de población censada,
asIcomo de los intervalos de tiempo en que éstos se han medido.
Dentro de los métodos analIticostenemos el aritmético, geometrico,
de la curva normal, logIstico, de Ia ecuaciOnde segundo grado, el
exponencial, de los incrementos y de los mInimoscuadrados.
- Métodos
com parativos
Son aquellos que mediante procedimientos gráficos estiman valores
de poblaciOn, ya sea en funciOn de datos censales anteriores de Ia
regiOno considerando los datos de poblaciones de crecimiento simi
lar a Ia que se está estudiando.
- Métodoracional
En este caso para determinar la población, se realiza un estudio socio
econOmicodel lugar considerando el crecimiento vegetativo que es
funciónde los nacimientos,defunciones,inmigraciones,emigracionesy
poblaciOnflotante.
El método más utilizado para el cOiculode la poblaciOnfutura en las
zonas rurales es el analItico y con más frecuencia el de crecimiento
aritmético. Este método se utiliza para el cOlculode poblacionesbajo
la consideraciOn de que éstas van cambiando en la forma de una
progresiónariméticay quese encuentrancercadelIfruitede saturaciOn.

La fOrmulade crecimiento aritmético C s:
rt
Pf=Pa(l+ ) (
I
1000
Donde:
Pf = Poblaciónfutura. Pa = Poblaciónactual.
r Coeficientede crecimientoanualpor 1000habitantes.t = Tiempoen años.
Para la aplicaciOnde esta formula es necesario conocer el coeficiente
de crecimiento (r) pudiéndose presentar 2 casos. En el primer caso,
además de contar con los datos recopilados en el estudio de campo,
se considerala informaciOncensal de periodos antenores; un ejemplo
de cálculo Sepresenta a continuación:
EJEM PLO :
Datos:
Población actual Pa 1991) = 468 hab. Periodo de diseño (t) = 20 aflos
C A L C U
L O S :
ANO Pa
(hab.)
t
(anos)
P
Pf-Pa
Pa.t r
P/Pa. t
r.t
1972
1981
1991
244
334
468
—
9
1 0
—
90
—
134
—
2196
—
3340
—
0.041
—
0.04 0
—
0.37
—
0 .4 0
TOTAL — 19 — — — 0.77
T o t a l
r x t 0 . 7 7
T o t a lt 19
= 0 . 0 4 1
r = 41 por cada 1000habitantes (41°/)
Con el valor de “r” y reemplazando en la ecuaciOn2.1, se determina
la poblaciOnfutura como se indica a continuaciOn:
rxt
(2011) = Pa (1991) x (1 +

1000
Reemplazandola informaciOnse tiene:
41 x20
‘(2
O
l1
) = 468 x (1 + ) = 852 hab.
1000
En el segundo caso, cuando no existe información consistente, se
considera el valor (r) en base a los coeficientes de crecimiento lineal
por departamento que se presentan en el Cuadro 2.1
Ejemplo de aplicación:
Datos:
PoblaciOnActual (Pa) = 651 hab. Coeficiente de
crecimiento (r) = 25 por m u hab. (Dpto. de Lima)
Periodo de diseno (t) =20 afios.
Reemplazando la informaciOnen la ecuacidn 2.1 se obtiene:
Pf =651 hab.(l+ Pf =977hab.
25x20
1000
CUADRO2.1
Coeficiente
decrecim iento
lineal
pordepartam ento
(r)
DEPARTAMENTO CRECIMIENTO
ANUAL POR ML
HABITANTES
(r)

Tumbes
Piura
Cajamarca
Lambayeque
La Libertad
Ancash
Huánuco
Junin
Pasco
Lima
Prov.Const. CaIlao
lea
Huancavelica
Ayacucho
Cusco
ApurImac
Arequipa
Puno
Moquegua
Tacna
Loreto
SanMartIn
Amazonas
MadredeDios
20
30
25
35
20
10
25
20
25
25
20
32
10
10
15
15
15
15
10
40
10
30
40
40
Fuente:Ministeriode Salud(1962)
2.2 DEMANDADEAGUA
A) FACTORES
QUE AFECTAN
E LCONSUMO
Los principalesfactores que afectan el consumo de agua son: el tipo
de comunidad,factores económicos y sociales, factores climáticos y
tamaflode Iacomunidad.
Independientemente que Ia población sea rural o urbana, se debe
considerarel consumodoméstico,el industrial,el comercial,el pdblico
y el consumo por pérdidas.
Las caracterlsticas econOmicasy sociales de una poblaciOnpueden
evidenciarse a través del tipo de vivienda, siendo importante Ia
variaciOnde consumo por ci tipo y tamaño de la construción.
El consumo de agua varla también en función a! clima, de acuerdo a
Ia temperatura y a la distribución de las liuvias; mientras que el
consumo per capita, varIa en relaciOn directa al tamano de la
comunidad.
B) DEMANDADEDOTACIONES
Considerandolos factores que determinanla variación de Ia demanda
de consumo de agua en las diferentes localidades rurales; se asignan
las dotaciones en base al ndmero de habitantes (Cuadro 2.2) y a las
diferentesregionesdel pals (Cuadro2.3).

CUADRO2.2
Dotación por nümerode habitantes
POBLACION
(habitantes)
DOTACION
(l/hab./dla)
Hasta 500
500 - 1000
1000-2000
60
60 - 80
80 - 100
Fuente: Ministerio de Salud (1962)
CUADRO2.3
Dotaciónporregion
REGION DOTACION
(llhab./dfa)
Selva
Costa
Sierra
70
60
50
Fuente:Ministeriode Salud(1984)
c) VARIACIONES
PERIODICAS
Para suministrar eficientemente agua a la comunidad, es necesario
que cada una de las partes que constituyen el sistema satisfaga las
necesidades reales de la poblaciOn;diseflando cada estructura de tal
forma que las cifras de consumo y variaciones de las mismas, no
desarticulen todo el sistema, sino que permitan un servicio de agua
eficiente y continuo.
La variacióndel consumo está influenciadapor diversosfactorestales
como;tipode actividad,hábitosdelapoblación,condicionesde cima, etc.
- Consumo
promedlo
diarioanual(Qm)
El consumo promedio diario anual, sedefine como el resultado de
una estimación del consumo per capita para la poblaciOnfutura del
perlodo de diseno, expresadaen litros por segundo(lls) y se determina
mediante Ia siguiente relaciOn:
Qm=
Pf x dotaciOn(d)
86,400 s/dIa
Donde:
Qm = Consumopromediodiario(l/s).Pf = PoblaciOn

futura (hab.).
d = Dotación(llhab.IdIa).
Con la finalidad de calcular el consumo promediodiario anual(Qm),
se presentael siguienteejemplo:
2 4 EJEMPLO:
Datos:
PoblaciOnFutura (P1) = 977 hab.
DotaciOn(d) = 80 I/habidia.
Con Ia poblaciOnfutura y la dotación, estimada en base al ndmero de
habitantes (Cuadro 2.2) se obtiene:
Qm =
977 hab. x 80 L/hab/dIa
86,400 s/dIa
Qm = 0.9051/s.
- Consumo
máxim o
diario(Qmd)y horario(Qmh)
El consumomximo diario se define como el dfa de máximoconsumo
de una serie de registros observados durante los 365 dIas del afto;
mientras que el consumo máximo horario, se define como la hora de
máximo consumo del dIa de máximo consumo (Figura 2.1).
Para el consumo máximo diario (Qmd) se considerará entre el 120%
y 150% del consumo promediodiario anual (Qm),recomendándoseel
valor promedio de 130%.
En el caso del consumo maximo horario (Qmh) se considerará corno
el 100%del promedio diario (Qm). Para poblaciones concentradas 0
cercanas a poblaciones urbanas se recomienda tomar valores no
superiores al 150%.
Los coeficientes recomendados y más utilizados son del 130% para
el consumo máximo diario (Qmd) y del 150%, para el consumo
máximohorario (Qmh).
Consumomáximodiario (Qmd) = 1.3Qm (Ifs).
Consumomáximohorario(Qmh)= 1.5Qm (Ifs).
Reemplazandola informaciOnen el ejemplo anterior,se tiene:
Qmd = 1.3 x 0.905 = 1.18 Ifs.
Qmh = 1.5 x 0.905 = 1.36 Ifs.
El consumo máximo diario Qmd = 1.18 Ifs será conducido por la
linea de conduccidn y el consumo máximo borario Qmh = 1.36 Us,
ingresará mediante Ia lfnea de aducciOnala red de distribucidn.

CONSUMO b
DIARlO (1/5)
IC I
’ O
nd
2 5
I
,
o K SGSDIAS
a) VA
R
IAC
IO
N
ES DIA
R
IA
S DE C
ONSUM
O
CONSUMO
H
O 7IASR)IO
K
2
.O
m
h
K
2
O
n
I I I.
I
I I I A
o z 4 6 6 I) 2 14 16 16 20 24 HORAS
K) VARIACIO
NES HORARIAS DE CONSUMO
Figura 2.1 Variacionesde coasumo.

CAP1TULO
3
FUENTES
DEABASTECIMIENTO
Las fuentes de agua constituyen el elemento primordial en el diseflo
de un sistema de abastecimiento de agua potable y antes de dar
cualquier paso es necesario definir su ubicación, tipo, cantidad y
calidad. De acuerdo a la ubicaciOn y naturaleza de la fuente de
abastecimiento asI como a la topografIa del terreno, se consideran
dos tiposde sistemas: los de gravedad y los de bombeo.
En los sistemasde agua potable por gravedad, la fuente de agua debe
estar ubicada en Ia parte alta de la población para que el agua fluya a
través de tuberfas, usando sOlo la fuerza de la gravedad. En los
sistemasde agua potable por bombeo, Ia fuente de agua se encuentra
localizada en elevaciones inferiores a las poblaciones de consumo,
siendo necesario transportar el agua mediante sistemas de bombeo a
reservorios de almacenamientoubicados en elevaciones superiores al
centro poblado.
Para el diseño de un sistema de abastecimiento de agua potable, es
importante seleccionar una fuente adecuada o una combinaciOn de
fuentes para abastecer de agua en cantidad suficiente a la poblaciOn.
De acuerdo a Ia forma de abastecimiento se consideran tres tipos
principales de fuente: aguas de lluvia, aguas superficiales y aguas
subterráneas.
En el presentecapItulo se desarrollan los tipos, selecciOn,cantidad y
2
calidad de fuentes de agua.
3.1 TIPOS D IEFUENTES
DE AGUA
A) A G U A
IX LLUVIA
rA
N
Q
u
E
D
E
— A
LM
A
C
EN
AM
IENO
Figura 3.1: Captación de agua de Iluvia

La captación de agua de liuvia se emplea en aquellos casos en los que no es posible obtener aguas superficiales
y subterráneas de buena calidad y cuando el regimen de liuvias 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 regimen pluviométrico. En la Figura 3.1 se muestraIa captacióndel agua de
iluvia mediante el techo de una vivienda.
B) AGUASSUPER FICIALES
Las aguassuperficialesestán constituIdaspor los arroyos, rios, lagos, etc. que discurren natu
ralmente en Ia superficie terrestre. Estas fuentes no son tan deseables,especialmentesi existenzonashabitadas
o de pastoreo animal aguas arriba. Sin embargo a veces no existe otra fuente alternativaen la comunidad,
siendonecesariopara su utilización, contar con informaciOn detallada y completa que permita visualizar su
estado sanitario,caudales disponiblesy calidad de agua (ver Figura 3.2).
c) AGUASSUBTERRANEAS
Parte de la precipitación en la cuenca se infiltraen el suelohasta la zona de saturación, formando asi las aguas
subterráneas. La explotaciOnde éstas dependeráde las caracterlsticashidrológicasy de la formación geologica
del acuifero.
La captación de aguas subterráneas se puede realizar a traves de manantiales, galerfas
filtrantes y pozos (excavados y tubulares). En Ia Figura 3.3 se observa una de las
muchas formas de aprovechamiento del agua subterránea con fines de consumo
humano.
3.2 SELEC C IO N
D ELTIPODEFU ENTE
En la mayorIa de poblaciones rurales de
nuestro pals, existen dos tipos de fuentes de agua: superficial y subterránea. La primera representada por las
quebradas,riachuelosy rIos, que generalmente conduce agua contaminada con Ia presencia
2 8 de sedimentos y residuos orgánicos; siendo necesario plantear para su captaciOnun sistema de tratamiento, que
implica la construcción
de obras civiles como bocatomas, desarenadores, cámaras de filtros e instalación de sistemas de cloraciOn.
Plantear dicha alternativa representa un costo elevado y en la mayorla de centros pobladosrurales del pals esta
propuesta no tiene resultados satisfactorios debido principalmente al mantenimiento que requiere ci sistema.
La segunda alternativa representada por manantiales localizados en la parte alta de Ia población, generalmente
tiene
agua de buena calidad, y es ci tipo de fuente considerada en los sistemas de abastecimiento
de agua potable por gravedad Sintratamiento. Esta alternativa será desarrollada en el presente
capitulo.
/ /
-

Figura 3.2 Capación de agua superficial
J
z
z
/
/
7 CAMARA DE CAPTACION
-
-
CASETA DE VALVLJLA
TLJBERIA
Figura 3.3 :Captación de agua subterránea
(manantial)
/
A) MANANTIAES
Se puede definir un manantial como un lugar dondese produceun afloramientonaturalde agua subterránea. El agua
del manantial fluye por lo generala través de una formaciónde estratoscon grava,arenao rocafisurada.En los lugares
donde existen estratosimpermeables,éstos bloqueanci
/
/
/ _
J
IJ
7 /
/
Figura 3.4: Recarga del manantial

flujo subterráneodel agua y permitenque aflore ala superficie.En la
Figura 3.4 se observa el proceso de recarga del
manantial.
El agua del manantial es pura y, por lo general, se la puede usar sin
tratamiento, a condición de que el manantial esté adecuadamente
protegido con una estructura que impida la contaminación del agua.
Se debe asegurar que el agua provenga realmente de un acuffero y
que no se trate de agua de un arroyo que se ha sumergido a corta
distancia.
En el pals, el Ministerio de Salud, clasifica los manantiales por su
ubicación y su afloramiento.De acuerdo a lo primero, pueden ser de
ladera o de fondo; y de acuerdo a lo segundo, de afloramiento
concentradoo difuso.
Los manantialesgeneralmentese localizanen lasladerasde las colinas y
los valles riberenos. En los de ladera el agua aflora en forma hod
zontal;mientrasque en los de fondo el agua afloraen forma ascendente
hacia la superficie. Para ambos casos, Si el afloramiento es por un
solo punto y sobre un area pequeña, es un manantial concentrado y
cuando aflora el agua por varios puntos en un area mayor, es un
manantialdifuso, tal comopuede apreciarse en la Figura 3.5.
CAPA k
,
P
E
M
.€
A
B
L
F
CAPS IM
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EAB
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L
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/
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,
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CONCENTRADO
a) M
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z C
APA PERMEABLE
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CO NCEN T R A DO
D
IE US 0
b ) M
A
N
A
N
TIA
L C
E PO
N
D
O
Figura 3.5 Tipos lie manantiales
3.3 CANTIDADDEAGUA
La mayorIa de sistemas de abastecimientos de agua potable en las
poblacionesrurales de nuestro pafs, tiene como fuente los manantiales.
La carencia de registros hidrolOgicos nos obliga a realizar una
concienzudainvestigaciónde las fuentes. Lo ideal seria que losaforos
se efectuaranen la temporadacrftica de rendimientosque corresponde
a los meses de estiajey iluvias,con la finalidadde conocerlos caudales
minimosy máximos.El valordel caudalmmnimo
debe ser mayorque el
consumo máximo diario (Qmd) con la finalidad de cubrir Ia demanda
de agua de la población futura.
Se recomienda preguntar a los pobladores de mayor edad acerca del
comportamiento y las variaciones de caudal que pueden existir en el
manantial, ya que ellos conocen con mayor certeza si Ia fuente de
agua se seca o no.
Existen varios métodos para determinar el caudal de agua y los más
utilizadosen los proyectosde abastecimientode agua potableen zonas
rurales, son los métodos volumétrico y de velocidad-área.El primero
es utilizado para calcular caudales hasta un máximo de 10 1/s.y ci
segundo para caudales mayores a 101/s.
A )M ET O D O
VO W M E T R IC O
Para aplicar este método es necesario encauzar el agua generando una corriente del flufdo de tal manera que se
pueda provocar un chorro (ver Figura 3.6). Dicho método consiste en tomar el tiempo que demora en lienarse
un recipiente de volumen conocido.
0 Posteriormente, se divide el volumen en litros entre el tiempo promedio en segundos, obteniéndose el caudal (Us).
4
/
/ I /
/
/ / /
donde:
Q =V/t

Q =Caudalenlls.
V =Volumendel recipienteen litros.
t =Tiempo promedioen seg.
I -
-
-
Figura 3.6 Aforo del agua por el método volumétrico
Con la finalidadde definir eltiempopromedio,se recomiendarealizar
como mInimo 5 mediciones. Para ilustrar el método se presenta un
ejemploa continuaciOn:
EJEMPL0:
Datos:
Centro Poblado Shiquish- Ancash Nombre de la fuente
Shiquishpuquio Fecha : Setiembre1989
Nro de
Prueba
VOLUMEN
(litros)
TIEMPO
(seg)
10 7
2 10 8
3 10 8
4 10 8
5 10 9
TOTAL 40
El tiempo promedio
(Q )= 1.25 1/s.
(t) = 40/5 = 8 seg., resultando un caudal
B) M ETO DO
DE VELOCIDAD - A R E A
Con estemétodose midela velocidaddel aguasuperficialque discurre
del manantial tomando el tiempo que demora un objeto flotante en
ilegar de un punto a otro en una sección uniforme, habiéndose
previamentedefinidola distanciaentreambospuntos (verFigura 3.7).
Cuandola profundidaddelaguaes menora 1m.,la velocidadpromedio
del flujose considera el 80% de la velocidad superficial.
OBJETO LIVIANO

MEDICION DEL TIEMPO
L • I.30n,
- -
-
-
-
/
/
-
I
-
-
-
-
A
L
T
U
*
ANCHO
0
) ESQUEMA 0€ UNA SECOON UNIFORME Y b) SECCION DEL CANAL
LONGITUD DEFINIDA DE UN CANAL
Figura 3.7 Aforo del agua por el método de velocidad - drea
El caudal se determinade Ia siguiente manera:
Q =800xVxA
donde:
Q =Caudal en lJs.
V =Velocidadsuperficialen rn/s.
A = Area de sección transversal en m 2.
A continuaciónse presentaun ejemplode la aplicaciOn
de estemétodo:
EJEMPL0:
Datos:
Centro Pobiado : Yurayaco- Ancash
Nombreci manantial : Ishancaragra
Fecha : Setiembre1993
Nro de
Prueba
LONG. TRAMO
(m)
TIEMPO
(seg)
1 1.30 4
2 1.30 4
3 1.30 3

4 1.30 4
5 1.30 5
TO
TA
L 20
El tiempo promedlo (t) = 20/5= 4 seg.
La velocidadsuperficial(V) = longitud/tiempo
promedio
= 1.30/4= 0.325rn/s.
Ei area de ia sección transversal (A) = anchox altura
=.4x.17=0.068m2.
El vaior del caudai resuita:
Q
=800xV
xA
= 17.681/s.
Al igual que en ci método volumétrico, para determinar ci tiempo
prornediose recomienda realizar un mfnimode 5 pruebas.
3.4 CAU DAD DE
AGUA
El agua potablees aqueiia que al consumiriano dana ci organismodci
ser humano ni dafia los materiales a ser usados en ia construcción
del sistema.
Los requerimientos básicos para que ei agua sea potable, son°:
- Estar libre de organismos patogenos causantes de enfermedades.
- No contener compuestos que tengan un efecto adverso, agudo o
crónico sobreIa saiud humana.
- Ser aceptabiernenteclara (por ejernpio:baja turbidez, poco coior,
etc.).
- Nosalina.
(1)CentroIntemacional
deAguay Saneamiento.
“Sistemas
de Abastecirniento
deAguaPotableparaPequeñas
Cornunidades”.
Holanda1988,pp 32.
- Que no contenga compuestos que causen sabor y olor
desagradables.
- Que no cause corrosion o incrustaciones en el sistema de
abastecimientode agua,y que no manche Ia ropa lavada con ella.
En cada pals existen reglamentosen los que se consideran los Ilmites
de tolerancia en los requisitos que debe satisfacer una fuente. Con la
finalidad de conocer la calidad de agua de la fuente que se pretende
utilizar se deben realizar los análisis fisico, qulmico y bacteriolOgico,
siendo necesario tomar muestras de agua siguiendo las instrucciones
que se dan a continuaciOn.
Toma de muestra para el análisis fisico y quImico:
- Limpiar el area cercana al manantial eliminando la vegetaciOny
cuerposextrafios,en un radio mayoral afloramiento.

- Ubicarel ojo delmanantialy constniirun embalselo más pequeño
posible utilizando para el efecto material libre de vegetación y
dotarlo,en su salida,de un salto hidradlico para la obtenciOnde Ia
muestra.
- Retirarlos cuerposextrailosque se encuentrandentrodel embalse.
- Dejar transcurrirun mmnimo
de 30 minutosentre el paso anteriory
Ia toma de muestra.
- Tomarla muestra en un envase de vidrio de boca ancha.
- Enviar la muestra a!Iaboratoriolo más pronto posible,con tiempo
lfmite de 72 horas.
Toma de muestra para el análisis
bactereológico:
- Utilizar frascos de vidrio esterilizados proporcionados por el
laboratorio.
- Si el agua de la muestra contiene cloro, solicitar on frasco para
este propOsito.
- Durante el muestreo, sujetar el frasco por ci fondo, no tocar el
cuello ni la tapa.
- Lienar el frasco sin enjuagarlo, dejando un espacio de on tercio
(1/3)de aire.
- Tapary colocar el capuchOnde papel.
- Etiquetar con claridad los datos del remitente, localidad, nombre
de la fuente, punto de muestreo, el nombre el muestreador y la
fecha de muestreo.
- Enviar la muestra al laboratorio a la brevedad posible de acuerdo
alas siguientescondiciones:
1 a 6 horas sin refrigeraciOn.
6 a 30 horas con refrigeraciOn.
En los Cuadros 3.1, 3.2 y 3.3 se presentan los rangos tolerables para
las caracterfsticas flsico-qufmicosdel agua y en el Cuadro 3.4 se in
dican los requisitos bactereolOgicos;de acuerdo a las Normas de la
Organización Mundial de Ia Salud (OMS). Estos valores son los
mismosque establece el Ministerio de Salud.
CUADRO3.1
S ustan cias
y propiedades
quImicasqueinfluyensobreIa aceptabilidad
delagua
parausos domésticos
CONCENTRACION 0
PROPIEDAD
CONCENTRACION
MAXIMADESEABLE
CONCENTRACION
MAXIMA ADMISIBLE

SUSTANCIAS
Decolorantes
(coloración)
SUSTANCIAS
Olorosas
SUSTANCIASQUE
DAN SABOR
MATERIASEN SUSPEN-
SION(Turbidez)
SOLIDOSTOTALES
p.R.
DETERGENTESANIONICOS
ACEITE MINERAL
COMPUESTOS FENOLICOS
DUREZA TOTAL
NITRATOS (NO1)
CLORUROS (en Cl)
COBRE (en Cu)
CALCIO (en Ca)
HIERRO (en Fe)
MAGNESIO (en Mg)
MANGANESO (en Mn)
SULFATO(en SO4)
ZINC (en Zn)
5 unidades
ninguna
ninguna
5 unidades
500mg/i
7.0 a 8.5
0.2mg)]
0.001mg/i
0.001mg/I
2mEq/l
(10OmgllCaCO1)
—
200mg/i
0.05mg/i
75mg/i
0.1mg/i
30mg/i
0.05mg/i
200mg/i
5.0mg/i
50 unidades
ninguna
ninguna
25 unidades
1500mg/i
6.5 a 9.2
1.0mg/i
0.30mg/i
0.002mg/i
lOmEq/l
(500mg/1CaCO3)
45mg/i
600mg/i
1.5mg/i
200mg/i
1.0mg/i
150mg/i
0.5 mg/i
400mg/i
15mg/I
Fuente:OMS - Ministeno de Salud(1972)
CUADRO3.2:
LIm ites
provisionales
paralassustancias
tóxicas
enelaguapotable
SUSTANCIA CON CONCENTRACION
MAXIMA
mg/I
ARSENICO (en As)
CADMIO (en Cd)
CIANURO (en Cn)
MERCURIO TOTAL (en Hg)
PLOMO (en Pb)
SELENIO (enSe)
0.05
0.01
0.05
0.00 1
0.1
0.01
Fuente: OMS - Ministerio de Salud (1972)
CUADRO3.3:

Concentraciones
defluoruros
recom endadas
paraelaguapotable
3
Fuente: OMS - Ministerio de Salud (1972)
CUADRO3.4:
Norm as
decalidad
bacteriológica
aplicables
a lo sabastecim ientos
deaguapotable
1. EL AGUA EN LA RED DE DISTRIBUCION
a. En el curso del año el 95% de las muestrasno deben contenerningdn gérmencoliformeen 100 ml.
b. Ninguna muestra ha de contener E. Coh en 100mi.
c. Ninguna muestra ha de contener más de 10gérmenes coiiforme por 100m.i.
d. En ningUncaso han de haliarse gérmenes en 100 ml. de dos muestras consecutivas
2. AL ENTRAR EN LA RED DE DISTRIBUCION
AGUA SIN DESINFECTAR....NingOnagua queentreen Ia red de distribucióndebeconsiderarse satisfactoriasi
en una muestrade 100ml. se hallaE-Coli;en ausenciade este puedetolerarsehastatres gérmenescoliformes en
algunas muestras de 100mi. de agua no desinfectada.
Fuente: OMS - Ministerio de Saiud (1972)
3.5 ASPECTO S
LEG ALES
La fuente de agua seleccionada puede estar ubicada en Ia propiedad
de una persona o pertenecer a otro pueblo siendo necesario resolver
los derechos del agua. A pesar de no ser responsabilidad del
PROMEDIO ANUAL
DE TEMPERATURAS
MAXIMAS DE AIRE
EN O
LIMITES RECOMENDADOS
PARA LOS FLUORUROS(en
F) (mg/i)
INFERIOR MAXIMA
10.0- 12.0
12.1 - 14.6
14.7 - 17.6
17.7 - 21.4
21.5 - 26.2
26.3 - 32.6
0.90
0.80
0.80
0.70
0.70
0.60
1.70
1.50
1.30
1.20
1.00
0.80

investigador, es importante asegurarse que las disputas se resuelvan
satisfactoriamente.
El Ministeriode Salud exige para aprobarlos proyectosun certificado
de la comunidad o de las personas afectadascomo una constancia de
que la fuente no tiene problema legal.
CAP1TULO
4
C A M A R A D E
CAPTACION
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 captaciOnque permita recolectar el agua, para que
luego pueda ser conducida mediante las tuberlas de conducción hacia
el reservoriode almacenamiento.
El diseflohidráulico y dimensionamiento de la captación dependerá
de la topograffa de la zona, de la textura del suelo y de la clase de
manantial;buscando no alterar la calidady la temperatura del agua ni
modificar la corriente y el caudal natural del manantial, ya que
cualquier obstrucción puede teller consecuenciasfatales; el agua crea
otro cauce y el manantialdesaparece.
Es importanteque se incorporencaracterfsticasde diseño que permitan
desarrollar una estructura de captación que considere un control
adecuado del agua, oportunidad de sedimentación, estabilidad
estructural, prevenciOn de futura contaminaciOn y facilidad de
inspección y operaciOn.Estas caracterIsticas serán consideradas en
el desarrollo del presente capftulo, donde además se presentan los
tipos, diseño hidráulico y dimensionamiento de las estructuras de
captación.
4.1 TIPOS DE CAPTACION
Como Ia captacióndependedel tipode fuentey de lacalidady cantidad
de agua, el diseño de cada estructura tendrá caracteristicas tIpicas.
Cuando la fuente de agua es un manantial de ladera y concentrado, la
captación constará de tres partes: Ia primera, corresponde a Ia
protección del afloramiento; la segunda, a una cámara hdmeda que
sirvepararegular el gasto a utilizarse; y la tercera, a una cámara seca
que sirve para proteger la válvula de control (ver Figura 4.1). El
compartimiento de protección de la fuente consta de una losa de
concretoque cubre toda la extension o area adyacente a!afloramiento
de modo que no exista contacto con el ambiente exterior, quedando
asI selladopara evitarla 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 cámara y de
aquietamiento de algOnmaterial en suspensiOn.La cámara hOmeda
tiene un accesorio(canastilla)de saliday un cono de rebose que sirve

para eliminar el exceso de producciOnde la fuente.
Si se considera como fuente de agua un manantial de fondo y
concentrado,la estructura de captaciOnpodrá reducirse a una cámara
sin fondo que rodee el punto donde el agua brota. Constará de dos
panes: la primera, la cámara hOmedaque sirve para almacenar el

00
C anal
di tocirrimianto
Camaro
Camaro Hamada Protacclaa
Cam aro Cam era H um eda Prat.cclaa Atloramianto “
Seca
S ean
*
A
0
m
1
.0
t
Tab reboot
r
Tapa
.
-
Manaotld conaeatradoy
4
Tapa I de Indira
— A E —
Tub. ealida
1
2 -
Valaula
A
_
=
t
/
— Arena
Tab.aallda ..)
,
.
.
ç ,‘ 4.,Q
nifIcIa di antrada ( var datnlla)
Vala.
Z A ,
L
B

r
I .
,
, A
tz F+F
Tub.r.baoa y utopia
. .
.
-c
Canootilla Oriflalo di
/ di oslida aritrodi
PLANTA CAPTACION
Canaatilla di anlida
ELEVAtION CORTC 4-A
n -a .
I Canod.r.baaa
ORIFICIODE ENTRADADETALLE“A
-
tI S
T a
b
. riboaaylimpla
Carantilla di ealida
ELEVACION,CORTE B-B
Figiura4.) : Cámara de Capuación de m umanantial de laden y conCentrade

agua y regular el gasto a utilizarse,y la segunda,una cámara seca que
sirve para proteger las válvulas de control de salida y desagUe.La
cámara hümeda estará provista de una canastilla de salida y tuberfas
de rebose y limpia (Figura4.2).
C*MARASA€DA
C
P
U
N
SA
*D
P
P
T
A - C
A
PTA
C
IO
N CE EON DO
T I
E
L
E
V R
T
E L
O
N
G
IT
U
D
IN
A
L
Figura 4.2 Captación de an manantial de fondo y concentrado
Si existen manantiales cercanos unos a otros, se podrá
construir varias cámaras,de las que partan tubos o galerfas
hacia una cámarade recolecciOnde donde se inicie la lfnea
de conducciOn. Adyacente a la cámara colectora se
L
2
considera la construcciOnde Ia cámara seca cuya función
es la de proteger la válvula de salida de agua. La cámara 2
colectoratiene una canastillade salida,un cono de rebosey
tuberfadelimpia(Figura4.3).
CAMARA CE RECGLECEION
CAMARA SECA
4.2 DISESJO
HIDRAULICOY
DIMENSIONAMIENTO
TUB GE SAL IDA
A) PA ItA LA CAPTA CIO NDE UN MANANTIALDE
Flgura 43 Captacidn de un mananrial de fondo y difuso. LADERAY CONCENTRADO
Para el dimensionamiento de la captaciOn es necesario conocer el
caudal mdximode la fuente,de modo que el diámetro de los orificios
de entrada ala cdmara hilmeda sea suficiente para captar este caudal
o gasto.Conocidoel gasto, se puede diseflarel area de orificio en base
a una velocidadde entradano muy alta y al coeficientede contracciOn
de los orificios.
- C álculode Ia distancia
entreel afloramiento y Ia
cámarahümeda
Es necesarioconocerIa velocidadde pase y la pérdida de carga sobre
L
I
-

el orificio de salida. En la Figura 4.4, aplicando la ecuaciOnde Ber
Figura
4.4 Flujo del agua en un oriflcio de pared noullientrelos puntos0 y I , resulta:
gruesa.
P0 V2 P 1 V 12
+
h0 + — = — +
h 1 +
2g y 2g
Considerando los valores de P0,V 0, P1y h1igual a cero, se tiene:
V 12
h
=
2g
Donde:
h = Altura entre el afloramientoy el orificio de entrada (se recomiendan
valores de 0.4 a 0.5 rn).
V 1 = Velocidadteórica en rn/s.
g = Aceleración de la gravedad (9.81 mIs2).
Mediante Ia ecuación de continuidad considerando los puntos 1 y 2,
se tiene:
Q =
Q 2
CdxA1xV1 =
A2xV2
SiendoA1=A2
Cd
Donde:
V 2= Velocidadde pase (se recomiendanvalores
menores o iguales a 0.6 mIs).
Cd = coeficiente de descarga en el punto I
(se asume 0.8).
Reemplazandoel valor de V1de Ia ecuación4.2 en la ecuación4.1, se
tiene:
h
= 1.56
V 22
2g
Para los cálculos, h0 es definida como la carga necesaria sobre el orificio de entrada que permite producir
la velocidad de pase.
0
En Ia Figura 4.5 se observa:
4 0
0

H =
Hf+
h
donde H 1es la pérdida de carga que servirá para deterrninarla distancia entre el afloramiento y Ia
caja de captaciOn(L).
H1=H-1i0
H1=0.3OxL
L=H1/0.30
‘I,
Figura 4.5 Carga disponible y pérdida de carga
- A nchode Ia pantalla
(b)
Para determinar ci ancho de la pantalla es necesario conocer el
diámetroy ci ndmerode orificiosque permitiránfluir el agua desde la
zona de afloramiento hacia la cámara hilmeda. Para el cálculo del
diámetro de Ia tuberfa de entrada (D), se utilizan las siguientes
ecuaciones:
Qmáx.= VxAxCd
Qmax. = A Cd (2 g h)”2
Donde:
Qmax. = Gasto máximo de la fuente en us.
V = Velocidadde paso (Seasume 0.50 mIs,siendo menor que ci valor máximorecomendado
de 0.60 mIs.).
A = Area de la tuberia en m 2.
Cd = Coeficiente de descarga (0.6 a 0.8).
g = Aceleracióngravitacionai (9.8i mis2).h = Carga sobre el centro dci
orificio (m).
Despejando de la ecuación 4.6 el valor de A resulta:
Qmax. ¶D2
A=
CdxV 4
Considerandola carga sobreel centro del orificio (ecuaciOn4.7) el
valor de A será:
4
Qmax. ¶ D2
Cd x (2gh)”2 4
El valor de D será definido mediante : D = (4 Al 9 D ’°
Nümero de orificios: se recomienda usar diámetros (D) menores o
iguales a 2
. Si se obtuvieran diámetros mayores será necesario
(J
©

aumentar el ndmero de orificios (NA), siendo:
Area dci diámetro calculado
NA= + i
Area del diámetro asumido
NA = (DID2)2+ 1
Para ci cáiculo dci ancho de ia pantalia, se asume que para una
buena distribuciOndel agua los onficios se deben ubicar como se
muestra en la Figura 4.6.
Siendo: “D” ci diámetro de la tuberfa de entrada
“b” ci ancho de Ia pantaila.
ii Ii I
0 0 0
0
Figura 4.6 Distrihución de los orificios - Pantalla frontal
Conocidoel ndmerode orificiosy el diámetrode Ia tuberfade entrada,
Secalcula el ancho de Ia pantalla (b) mediantela siguienteecuación:
b=2(6D)+NAD+3D(NA-l)
Donde:
b =Ancho de la pantalla. D =Diámetro del
orificio. NA =Nümero de orificios.
4 2

- Alturade Ia cámarahümeda
En base a los elementos identificados en Ia Figura 4.7, la altura total
de la cámara hdmeda se calcula mediante Ia siguiente ecuaciOn:Ht = A + B + H + D + E
Figura 4.7 : Altura total de Ia cámara hdmeda

Donde:
A: Se considera una altura minima de 10cm. que permite la sedimentaciOnde L aarena.
B: Se considera la mitad del diámetro de Ia canastilla de salida.
H: Alturadeagua.
D: Desnivel mInimo entre el nivel de ingreso del agua de afloramiento y el nivel de agua de la cámara hümeda
(mmnimo
3cm.).
E: Borde libre (de 10 a 30 cms.).
Para determinarIa aitura de la captaciOn,es necesario conocer la carga
requerida para que el gasto de salida de la captaciOnpueda fluir por
la tuberiade conducciOn.La carga requeridaes determinadamediante
la ecuaciOn4.3.
V 2
H= 1.56
2g
Donde:
H = Carga requenda en m.
V = Velocidadpromedio en la salida de Ia tuberia de la linea de conducciónen rn/s.
g = Aceleraciónde la gravedad igual 9.81 m/s2.
Se recomienda una altura minima de H = 30cm.
- Dim ensionam iento
deIa canastilla
‘
I
t
VAIIANODEL ORIFICIO
Para ci dimensionamiento se
consideraque eldiámetrode la 4
4— 0 L
. ZOC
V., detII.
.dj,nto
Figura 4,8 Canasiilla de salida
— canastilia debe ser 2 veces el
— diámetrode Ia tuberfade salida ala ilnea de conducción (Dc) (ver Figura 4.8); que el area total
de las ranuras (At) sea el doble del area de la tuberfa de Ia lIneade conducciOn;
y quela
longitud de la canastilla (L) sea mayor a 3 Dc y menor a 6 Dc.
donde:
At= 2Ac
0

¶ Dc2
Ac =
4
Conocidoslos valoresdel areatotalde ranurasy el area decadaranura
se determina el mimerode ranuras:
N° de ranuras =
Area total de ranuras
Area de ranuras

- TuberIa
de rebose
y limpieza
En Ia tuberia de rebose y de limpia se recomiendanpendientes de I a
1.5% y considerando el caudal máximo de aforo, se determina el
diámetro medianteIa ecuaciónde Hazen y Williams(paraC=140):
donde:
0.71 x Q°38
D=
0.21
D = Diámetroen pulg.
Q = Gasto máxirnode la fuente en Us.
hf Pérdida de carga unitaria en rn/rn.
EJEMPIO:
Datos: Se tiene un manantial de ladera y concentrado cuyo
rendimientoes el siguiente:
Caudalmáximo = 1.301/s.
Cauda]minirno = 1.251/s.
Gastomáximodiario = 1.181/s.
1.C álculo
deIa distancia
entreelpuntodeafloram iento
y Ia cám arahüm eda(1).
De la ecuaciOn4.3 el valor de la velocidad (V) es:
2gh
1/2
1.56
Para un valor asumido de h = 0.40 m. y considerando Ia aceleraciOn
de la gravedad g = 9.81 mIs2 se obtiene una velocidad de pase
V = 2.24 mIs. Dicho valor es mayor que Ia velocidad maxima
recomendada de 0.6 rn/s por lo que se asurne para el diseño una
velocidad de 0.5 mIs.
Mediante la ecuación 4.3 y Ia velocidad de 0.5 mIs se determina la
pérdida de carga en el orificio,resultando h0= 0.02 m. Con el valorde
h se calcula el valor de Hf mediante la ecuación 4.4,
siendo:
Hf= H - h = 0.40-0.02 = 0.38 m.
El valor de L se define mediante la ecuación 4.5.
L=Hf/0.30= 1.27m.

2. Anchode Ia pantalla(b)
Cálculo del diámetro de Ia tuberIa de entrada (D)
Para determinar el diámetro del orificio se utilizará la ecuación 4.8
donde el valor del area será definidacorno:
Qmáx
A=
Cd x V
Considerandoun caudal mäximo dela fuente (Qmáx.) de 1.30 Us,una
velocidad de pase (V) de 0.50 mIs y un coeficiente de descarga (Cd)
de 0.8; resulta un area (A) igual a 3.25x103 m2.
El diámetrodel onficio serádefinidomediante:
4A 1/2
D= = 0.0643m.
¶
D = 6.43 cm. = 2 1/2”.
Cálculo del nimero de orificios (NA)
Comoel diámetrocalculado de 21/2” es mayorque el diámetromáximo
recomendadode 2”,en el diseno se asume un diánietrode 1 1/2’que
será utilizadopara determinar el nümerode orificios(NA).
(2 1/2”)
N
A
= +
1
D2(1 1(2”)
(6.35cm)2
NA = + 1 = 3.78, asumiéndose NA = 4
(3.81cm)2
Cálculo del ancho de la pantalla (b) 4
Conocidoel diámetrodel orificio (D) de 1 1/2”y el ndmero de
agujeros (NA) igual a 4, el ancho de la pantalla (b) se determina
mediantela ecuacidn4.11.
b= 2(6D)+NAD+3D(NA-1)=37.5 puig
b= 95.25 cm
ç6 11.50

,.$I4.
11.50
?
81
11.50 25.13
Para el diseño se asume una seccióninterna de la cámara hümeda de 1 m. por 1 m.
I I I I I En la Figura 4.9 se presenta
la distnbución final de los
0 0 0 0 orificios.
b • I0
0
n
Figura 4.9 Dislzibuciôn de orificios en a pan1a1a- Ejemplo desarroilado
3. Alturade Ia cám arahüm eda(Ht)
Paradeterminarla alturade la cámarahiimeda(Ht)seutilizala ecuación
4.12.
H
t=A
+B
+H
+D
+E
Donde:
A = 10cm.
B = 3.81 cm. (1 1/2). D = 3 cm.
E = 30 cm.
El valor de la carga requerida (H) se define medianteIa ecuación4.3.
V2 Q2md
H =1.56 = 1.56
2g 2gA2
Donde:
Qmd = Gasto máximo diario en m3Is(0.00118).
A = Area de Ia tuberfa de salida en m2(0.0011401).g = Aceleración
gravitacional(9.81m/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
1 6 76.81 cm. En el diseno se considera una altura de 1.00 m.
4. Dimensionam iento
deIa canastilla
El diámetro de la tuberfa de salida a la ilnea de conducción (Dc), es
de 1 1/2’. Para el diseno se estima que el diámetro de la canastilla
debe ser 2 veces ci “Dc” por consiguiente:
Dcanastilla=2x 1.5’ =3’.
Se recomiendaque la longitudde la canastilla(L) sea mayora 3 Dc.
y menor a 6 Dc
L = 3 x 1.5 = 11.43 = 12cm.
L
=6x 1.5=22.86=23cm.
L asumido = 20 cm.
Ancho de la ranura =5 mm.
Largo de Ia ranura =7 mm.
Siendo ci 1rea de Ia ranura (Ar) = 7 x 5 = 35 mm2.
Ar=35x 10-5m2.
Area total de ranuras (At) = 2 Ac, considerado Ac como el area
transversalde la tuberfade la lIneade conducción.
¶ Dc2
Ac = = 1.1401x 1O m2,paraDe = 11/2
4 (0.0381 m.)
At = 2 Ac = 2.2802 x l0 m 2.
El valor de At no debe ser mayoral 50% del area lateral de la
granada(Ag).
Ag = 0.5 x Dg xL = 0.02394 m2,
paraDg=3.
yL=0.20m.
El nOmerode ranuras resulta:
N° de ranuras =
Area total de ranura 2.2802x 10
Area de ranura 35 x 10
N° de ranuras = 65.
5. Rebose y limpieza

El rebose se instaladirectamentea Ia tuberIadelimpia y para realizar
la limpiezay evacuarel agua de la cámara hümeda,se levantaIa tuberfa
de rebose. La tuberla de rebose y limpia tienen el mismo diámetro y
se calculanmediante la ecuación 414.
4
0.71 x Q ° 3 8
D=
hf°2’
Donde:
D = Diámetro en puig.
Q Gasto máximo de la fuente (1.30 lIs). hf = Pérdida de carga unitaria ( 0.015mlm).
Resultando:
D = 1.89Puig. = 2pulg. yun conode rebosede 2 x 4 puig.
B) PA RALA CAP TA CIO N
D E UN M ANANTIALDE FONDO Y
CONCENTRADO
El ancho de la pantalla se determina en base a las caracteristicas
propias del afloramiento, quedando definido con la condición que
pueda captar la totalidad del agua que aflore del sub suelo’.
(1) En los proyectos ejecutados por SER se han encontrado manantiales en los que se han definido anchos de pantalla de
0.5 a 2.5 m.
Para determinarla alturatotalde Ia cámarahdmeda(Ht)se consideran
los elementos identificados,los cuales S emuestranen la Figura4.10.
Ht = A + B ÷ C + H + E
Donde:
A : Altura del filtro de 10a 20 cm.
B Seconsideraunaalturaminimade 10cm.
C : Se considera la mitad del diámetro de Ia canastilla de salida.
H Altura de agua.
E : Bordolibrede lOa3Ocm.
Para determinar la altura de agua requerida (H), el dimensionamiento
de Ia canastillade saliday calculo del diámetrode la tuberlade rebose
y limpia, se utilizan los mismos procedimientosde cálculo en base a
las ecuaciones presentadas para el diseño de una captación de un
manantial de ladera y concentrado.

E
N
A
.
-—
H .
CANASTILLA VALV.
‘
_
J
A
1 9.
H
TUB REBOSEYLJMPIA TUB. ALIMENTACION
Figura 4.10: Altura total de Ia cámara hümed
EJEM PLO :
Datos: se tiene un manantial de fondo y concentradocuyo
rendimientoes el siguiente:
Caudalmáximo = 2.05 1/s.
Caudalminimo = 1.891/s.
Gasto má.ximodiano = 1.351/s.
Ancho de la pantalla = 1.00m.
1.Alturade Ia cám arahümeda
Para determinar la altura de la cámara hilmeda (Ht) se utiliza Ia
ecuación 4.15.
H
t=A
+B
+C
+H
+E
Donde:
A = 20 cm. B = 10cm.
C =5.08cm. (2) E = 30 cm.
El valor de la cargarequerida(H) se define mediante la ecuación 4.3.
V 2 Qmd
H =1.56 =1.56
2g 2gA2
Donde:
Qmd = Gasto máximodiario en m 3Is(0.00135).
A = Area de la tuberia de salida en m2(0.0020268).

g = Aceleracióngravitacional(9.81mIs2).
Resulta: H= 0.0353 m. = 3 . 5 3cm.
Se asume una altura minimade H = 30 cm.
El valor de Ht = 95.08cm., para el diseno se considera una altura de
lOOm.
4
2.Dim ensionam iento
deIacanastilla
Longitudde canastilla:
L= 3 x 5.08 = 15.24= 16 cm.
L= 6x5.08=30.48=31cm.
L asumido
=20cm.
Ancho de la ranura = 5 mm.
Largo de Ia ranura =7 mm.
Siendo el area de la ranura (Ar) = 7 x 5 = 3 5
mm2
A
r=35x10m
2
Area transversalde la tuberfade la lfneade conducciOn(Ac):
¶Dc2
Ac= = 2.02683 x 10 m2,para Dc = 2
4 (0.0508 m.)
At = 2 Ac = 4.05366 x 10 m 2.

El ntirnerode ranurasresulta:
4.05366x 10
N° de ranuras = = 116.
35 x 10
3. Rebosey limpieza
Para el cálculo del diárnetrode la tuberIa de rebose y limpia se
utilizaIa siguienteecuacidn:
0.71 x Q°38
D=
hf°2’
Donde:
D = Diámetro en puig.
Q = Gasto rnáxirnode Ia fuente (2.05 us) para el cá.lculodel diámetro de Ia
tuberfa de limpia y rebose.
hf = Pérdida de carga unitaria:Limpia = 0.0 15rn/rn.
Rebose = 0.020 rn/rn.
Resultandolos diárnetrosde tuberfasde limpia de 2.25
puig. y rebose de 2.12 pulg, por lo que en ambos
casos
se asume un diámetro de 3 pulg. 0.15
4.3 DISENOESTRUCTURAL
Para el disefio,se considerael murosometidoal empuje
5 0 de la tierra, es decir,cuandoIa caja está vacla.Cuando
componente en el empuje de la tierra favoreciendo de esta manera la estabilidad del rnuro.
Las cargasconsideradasson: el propiopeso,el ernpuje
0 45
Con Ia finalidad de garantizar la estabilidad del muro, se debe verificarque la carga unitaria
sea igual o menor ala capacidad de carga del terreno; mientras que para garantizar la
estabilidad del rnuroal deslizarnientoy al
volteo, se deberá verificar un coeficiente de seguridad W 1
nornenorde 1.6.
w3 P
0.55

0.15
EJEM pL0: 0.55 0.15 .05
En la Figura 4.11, se muestra Ia información de las
dirnensiones del rnuro de la cámara htirneda de una
estructura de captacion de un rnanantial de ladera ,
,
L - 0.55
concentrado.
Figura411 Murode gravedac
k

Datos:
= Peso especIficodel suelo (1.92 Tn/rn3).
0 = Angulo derozarnientointernodel suelo (300).
u = Coeficientede fncción (0.42).
= Peso especIficodel concreto (2.4 Tn/rn3).I’= 175Kg/cm2.
a = 1 Kg/cm2.
1. Empujedel suelosobreel muro (P):
P =1/2Cah’yh2
El coeficiente de empuje (Cah)es
1 - sen 0
Cah= 0.333
1 + sen 0
y la altura del suelo (h)es igual 0.70 m.
Resultando:P= 156.64Kg.
2. Momentode Vuelco(Mo):
Mo = P x Y = 36.55Kg-rn.,considerandoY = h/3= 0.233m.
3. Momentode Estabilización
(Mr) y el pesoW:
W
(Kg.)
X
(m.)
Mr=XW
(Kg/rn.)
W
W 2
W 3
0.55 x 0.15 x 2.40
1.00 x 0.15 x 2.40
0.55 x 0.05 x 1.92
198.0
360.0
52.8
0.275
0.425
0.525
54.45
153.00
27.72
W T TO
TA
L 610.8 235.17
Mr - Mo 235.17 - 36.55
a= = = 0.325
W T 610.80
0.18 (*) 0.36 0.55
(*) Pasa porel tercio central
4. Chequeo:

Por vuelco:
Mr 235.17
Cdv = 6.43> 1.6 bien.
Mo 36.55
Maxima carga unitaria:
W T
P1 = (41 - 6a) = 0.05 Kg/cm2.
1 2
WT
P2 = (6a - 21) 0.17
1 Kg/cm2.
1 2
P2=0.l7lKg/cm2 <lKg/cm2 bien.
Por deslizamiento:
F 256.536
Chequeo = = = 1.64> 1.6 bien.
P 156.64
Para u = 0.42 y F = u x W T= 256.536 Kg.
CAP1TULO
5
LIN EAD ECONDUCCION
La lInea de conducción en un sistema de abastecimiento de agua po
table por gravedad es el conjunto de tuberfas, válvulas, accesorios,
estructurasy obras de arte encargadosde Ia conduccióndel agua desde
la captación hasta ci reservorio, aprovechando la carga estática
existente. Debe utilizarse al máximo Ia energIa disponible para
conducirel gastodeseado,lo que en Ia mayorIade loscasosnos llevará a
Ia selección del diámetro mfnimo que permita presiones iguales o
menores a la resistenciaffsicaque el material de la tuberfa soporte.
Las tuberfas normalmente siguen el perfil del terreno, salvo ci caso
de que, a lo largode la ruta por donde se deberfarealizar la instalación
de las tuberlas,existan zonas rocosas insalvables,cruces de quebradas,
terrenos erosjonables, etc. que requieran de estructuras especiales.
Para lograr un mejor funcionamientodcl sistema,a lo largode Ia ilnea
de conducción puede requerirse cámaras rompe presidn, vilvulas de
aire, válvulas de purga, etc. Cada uno de estos elementos precisa de
un diseno de acuerdo a caracterfsticasparticulares.
Toclasestas consideracionessern desarrolladasen el presente capftulo
y servirán para diseñar y definir los diámetros de las tuberfas y la

ubicacidn de las cámarasrompe-presión.
5.1 CRITERIOS
DE DISEO 5
Definido ci perfil de la ilnea de conducción, es necesario considerar
criterios de diseño que permitan el planteamiento final en base a las
siguientesconsideraciones:
A) CARGA DISPONIBLE
C
A
P
T
A
N
La cargadisponible(Figura 5.1)viene representada por Ia diferencia de elevación entre la obra de captacidn y el
reservorio.
B) G A S T O
DE DISEO
S
€
R
’V
R
IO
El gasto de diseflo es el
PERP1L bE LA LINEA correspondiente al gasto máximo
bE N
D
U
C
C
IO
N
S
T
A
N
C
IA C,,,)
Figura 5.! Carga disponible en Ia Ilneade conducción
diario (Qmd), el que se estima
considerando el caudal medio de Ia población para el perfodo de diseflo seleccionado (Qm)y el factor Kl del dIa
de máximo consumo (ver CapItulo 2).

c ) C IA S E S
DE TUBERIA
Las clases de tuberia a seleccionarseestarándefinidaspor las máximas
presiones que ocurran en la lInea representada por la ilnea de carga
estática. Para la selecciOnse debe considerar una tuberfa que resista
la presión más elevada que puedaproducirse,ya quela presiOnmxima
no ocurre bajo condiciones de operación, sino cuando se presenta la
presión estática, a!cerrar la válvula de control en Ia tuberfa.
En la mayorfa de los proyectos de abastecimiento de agua potable
para poblaciones rurales se utilizan tuberfas de PVC. Este material
tiene ventajas comparativas con relaciOn a otro tipo de tuberfas: es
económico, flexible, durable, de poco peso y de fácil transporte e
instalación; además, son las tuberfas que incluyen diámetros
comerciales menores de 2 pulg y que fácilmente se encuentran en el
mercado.
En el Cuadro 5.1 y la Figura 5.2, se presentan las clases comerciales
de tuberIasPVC con sus respectivas cargas de presión.
C U A D R O
5.1:
ClasedetuberIas
PVC y maxima presión detrabajo
5 4
N
IV
E
L D
E C
A
R
G
AE
S
1A
T
IC
A
A
. - —
N. -
- LINE
o
PERFIL DEL TERRENO
LI E )E ‘U
S
. A
lE
CLASE PRESTONMAXIMA
DE PRUEBA (m.)
PRESION MAXIMA
DE TRABAJO (m.)
5
7.5
10
15
50
75
105
150
35
50
70
100

5
O
C LI ITECE B
.V
C CL SE .5
z
o
o 1
L — —
tiM C us] PVi CL S
t K)
100 E
±
US. PV C
L-S
E IS
LIFdrrE
.9
0
0
0
,
DISTANC I Atn,)
TR
A
M
O
AS - TUBERIA CLASE 5
B C T
L
J
R
IA CLASE 7.5
C
D T
I.JB
E
R
IA C
LA
S
E ID
D
E T
I.E
R
IA C
LASE IS
Figura 5.2 Presiones máximas de trabajo parsdiferentes clases de tuberlas PVC

Cuando las presiones sean mayoresa las que soporta la tuberfa PVC,
cuando Ia naturaleza del terreno haga antieconómica la excavación y
donde sea necesaria Ia construcciOnde acueductos, se recomienda
utilizar tuberfade 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 Ia longitud del tramo, el
diámetro seleccionadodeberá tener Ia capacidad de conducir el gasto
de diseño con velocidades comprendidas entre 0.6 y 3.0 mIs; y las
pérdidasde carga por tramo calculado deben ser menores o iguales a
Ia carga disponible.
E) ESTRUCTURASCOMPLEMENTARIAS
- Válvulas
deaire
El aire acumulado en los puntos altos provoca la reducción del area
de flujo del agua, produciendo un aumentode pérdida de carga y una
disminución del gasto. Para evitar esta acumulación es necesario
instalar válvulasde aire pudiendo ser automáticaso manuales.Debido
al costo elevado de las válvulas automáticas, en Ia mayorIa de las
- lfneas de conducción se utilizan válvulas de compuerta con sus
respectivos accesorios que requieren ser operadas periódicamente.
(ver Figura 5.3).
Figura 5.3 Válvula de aire manual
- Válvulas
de purga
Los sedimentos acumulados en los puntos bajos de Ia lInea de conducciOncon topografIa accidentada, provocan la
reducción del 5 area de flujodel agua,siendonecesarioinstalar válvulasde purgaque
permitan periódicamente la limpieza de tramos de tuberfas
(ver Figura 5.4).
-
Cám aras
rompe-presión
F

Figura 5.4 Válvula de purga
fl-F
-.
Cuandoexistemucho desnivel
entre la captación y algunos puntos a lo largo de la lfnea de conducción,
-4 pueden generarse presiones supe rioresala maximaque puedesopor- tar una tuberfa. En esta situaciOn, es
necesaria la construcciOn de cámaras rompe-presidn que permitan disipar la energIa y reducir Ia
presión relativa a cero (presión atmosférica), con la finalidad de evitar danos en la tuberfa. Estas
estructuras permiten utilizar tube rIas de menor clase, reduciendo considerablementelos costos en las
obras de abastecimiento de agua potable.

En la Figura 5.5 se ilustra la ubicación de las
estructuras complementarias de la imneade
concluciOn.
5.2 LINEA DE GRADIENTE
HIDRAULICA /
La lInea de gradiente hidráulica(L.G.H.)indica
Ia presiOnde agua a 10largo de la tuberfa bajo
condiciones de operaciOn. Cuando se traza Ia
linea de gradientehidráulicapara un caudalque
descarga libremente en la atmOsfera (como .
o .
o 00 o .o
o
dentro de un tanque), puede resultar que la
presidn residual en el punto de descarga se Figura 55: tibicación de estruciuras compiementarias
vuelvapositivao negativa,como se ilustra en la
Figura 5.6.
En el Figura 5.6a se observa la
presiOnresidualpositiva,que indica
que hay un exceso de energIa NuEL ESTATICO
gravitacional; quiere decir,que hay
energfa suficiente para mover el PEaDIDA SE
CA R G A
flujo. En la Figura 5.6b se observa
la presiOn residual negativa, que
indica que no hay suficienteenergIa E
S
IO
N
POSTIVA1 41
gravitacionalparamover lacantidad
deseada de agua; motivo suficiente
para que la cantidad de agua no a) FRESION RESIDUAL POSITIVA
fluya. Se puede volver a trazar la
L.G.H.usandoun menorcaudal yb
56 un diámetro mayor de tuberfa con
la finalidad de tener en toda la
longitud de la tuberfa una carga
operativa de agua positiva.
5.3 PERDIDADE CARGA
La pérdida de carga es el gasto de
I PaEsoN
a N
E
e
A
rIv
A
(.I
energIa necesario para vencer las bi PRESION RESIDUAL NEGATIVA
resistencias que se oponen al
movimiento del fluldo de un punto Figura 5 6 : Presiones residuales positivas y negativa1
a otro en una sección de la tuberfa.
Las pérdidas de carga pueden ser lineales o de fricciOny singtilareso
locales. Las primeras, son ocasionadas por la fuerza de rozamiento
en la superficie de contacto entre el fluIdo y la tuberia; y las segundas
son producidas por las deformaciones de flujo, cambio en sus
movimientosy velocidad(estrechamientoso ensanchamientosbruscos
de Ia sección,torneode las válvulas,grifos,compuertas,codos,etc.).
Cuando las pérdidas locales son más del 10% de las pérdidas de
. . .
I
o
o

fricción, la tuberIa se denomina corta y el cálculo se realiza
considerando Ia influencia de estas pérdidaslocales.

Debidoa que en la ilneade conducciOnlas pérdidaslocalesno superan
el 10%,para realizar los cálculos hidráulicossolamente S econsideran
las pérdidas por fricción.
A) PERD ID AD ECA RGA
UNITARIA
Parael cálculode la pérdidade cargaunitaria,puedenutilizarsemuchas
formulas,sin embargouna de las más usadas en conductos a presiOn,
es la de Hazen y Williams. Esta fOrmulaes válida Onicamentepara
tuberlas de flujo turbulento,con comportamiento hidráulico rugoso y
con diámetrosmayores a 2 pulg.
Las Normas del Ministeno de Salud, para el cálculo hidráulico
recomiendan el empleo de la fOrmulade Fair-Whipple para diámetros
menoresa 2 pulg.; sin embargo se puede utilizar la fOrmulade Hazen
y Williams,con cuya ecuaciOnlos fabricantesde nuestro pals elaboran
sus nomogramas en los que incluyen diámetros menores a 2 pulg.
(ver Figura 5.7).
Para los propOsitosde diseno Seconsidera:
Ecuación
deHazeny Williams
Q 0.0004264 C D2M hf54
Donde:
D = Diámetrode la tuberia (pulg).
Q = Caudal (Ifs).
hf = Pérdida de carga unitaria (mIKm).
C = Coeficiente
de Hazen- Williamsexpresadoen (pie)”2/seg.
5
En caso de usar:
M
A
TE
R
IA
L C
Fierro fundido
Concreto
Acero
AsbestoCemento/P.V.C
100
110
120
140
Para una tuberfa de PVCo asbesto-cemento,donde el valor de C=140;
el caudal,la pérdida de cargaunitana y el diámetro quedan definidos
como:
Q = 2.492 x D 263
x hf°54
Q
hf=
( )1.85
2.492 x D 263
0.71 x Q °•38
cE

D
=
hf2’
0
.0
0
5
9
7 O .n
d •
f
l p
I9
O
d
O
4
.1
7
4 I •n mlIfl,mo.
0
.4
4
0
•I.7
1
4 ...n
Gosto en Lt./seg.
2 2
•
0 1
/
1
•
0
/
//
L — //
//
58 L
E
O
.
/
N

Os
—
0.S
—
0
4
0
/
N 0
2
>
7
0
,I
—
0.2
—
O
’ O
4 O
J
Figura 5.7 Nomograma para Ia formula de Hazen y Williams (para Euberiacon C = 140)
/
t
/
/

Donde:
Q = Caudal
(Us).
hf = Pérdida de carga unitaria(rn/rn).
D = Diárnetrode Ia tuberla (puig).
Ecuación
deFair-W hipple
Para una tuberfa donde el valor de C=140, el caudal, Ia pérdida de
carga unitariay ci diámetro quedan definidos como:
Q = 2.8639 x D 27’x hf°57
Q
hf=( )175
2.8639 x D 27’
Donde:
Q
D ( )O37
2.8639 x hf°57
Q = Caudal en Us.
hf = Pérdida de carga unitaria en rn/rn.D = Diámetroen puig.
B) PERDIDADECARG A
PORTRAMO
La pérdida de carga por tramo (Hf) se define como:
Hf=hfxL
Siendo L la longitud del tramo de tuberfa (m). 5
Para determinar la pérdida de carga por tramo es necesario conocer
los valores de carga disponible, el gasto de diseflo y Ia longitud del
tramo de tuberfa.Con dicha informacióny con el uso de nomogramas
o Ia aplicación de fOrmulasse determina el diámetro de tuberfa. En
caso de que ci diámetro calculado se encuentre entre los rangos de
dos diámetros comerciales se selecciona el rango superior o se
desarrollala combinaciOnde tuberfas.Con el dnimetroo los diámetros
seleccionadosse calculanlas pdrdidasde cargaunitariapara finalmente
estirnarIa pérdida de carga por tramo.
EJEMPLO:
Determinar los cálculos hidráulicos de la Im nea
de conducciOnpara la
siguientecondiciOn:
Datos:

Gasto de diseflo(Qmd) = 2.1 Us.Longitud de tuberfa(L) = 380 m.
Cota captaciOn(cota cap.) = 2500 msnm. Cota reservorio(R) = 2450 msnrn.

?ç
o
,
0
En la Figura 5.8 se presenta un ejemplo cuya información es la siguiente:
0450
Considerando un solo diámetro de tuberIa.
Cálculos:
Carga disponible = Cota Capt.- Cota reserv.
= 2500-2450=
50m
.
Figura 58 Perfil longitudinal de una Im nea
de conducciOn
Pérdida de Carga unitaria(ltf) =
50
Carga disponible
L
hf= = 0.1316(131.60/)
380
Para determinar el valor del diámetromedianteel uso del nomograma
de Hazen-Williams (Figura 5.7), se consideranlos valores del gasto
de diseno (2.1 us) y la pérdida de carga unitaria (131.6 m. por cada
1000 m). Con dicha informaciOn resulta un diámetro de tuberIa
comprendidaentre 1”y 11/2’.
Cornoel disefloconsideraun solo diámetro,se seleccionael de 1 1/2”.
La pérdidade cargaunitariarealse estimacon Iaayudadelnomograma
cuyos valores de entrada son el gasto de disefio(2.1us) y el diámetro
selecccionado (1 1/2”);resultando el valorde 1000/. Adicionalmente
se hace lectura de la velocidadcuyo valor es de 1.9mIsy se encuentra
dentro del rango recomendado.
Conocidoel valorde Ia pérdidade cargaunitariase estimanlos valores
de pérdida de carga por tramo:
Pérdida de carga unitaria(hf) = 10 0 0
/
Pérdida de carga en el tramo (Hf) =
380x 100
Hf= = 38.OOm.
1000

Lxhf
1000
Para determinarcon mayor precisionel valor del diámetro de tuberfa,
se utilizan las ecuaciones de Hazen-Williarnsy de Fair Whipple. En
caso que el resultado no represente un diárnetro cornercial, al igual
que con el uso del nomograma, se selecciona ci diámetro mayor.
Considerando los datos del ejemplo y reemplazando en la ecuaciOn
5.4 (Hazen-Williams),Seobtiene ci valor del diárnetro (D):
Reemplazandolos valoresde Q (2.1 us) y hf(0. 1316rn/rn)se obtiene:
D = 1.44 ; siendo su valor comercial de 1 1/2’
Con el valor del diámetrocomercialde tuberfaselecccionadade 1 1/2”
y el gasto de diseflo de 2.1 1/sse estima la pérdida de carga unitaria
mediante la ecuaciOn5.3, resultando:
hf=0.1013 rn/rn.
Pérdida de carga en el tramo (H
f) = L x hf
Hf= 380 x 0.1013 = 38.50 m.
Este valor permite ci cálculode Ia presiOndinámica, como Sedescribe
en ci siguienteacápite.
2
V1/2g
L
)
.
6
V
2
/2g
— 4-— +
2
2
+
.._
.
F
/j’
NIVEL DE REFERENdA
Figura 5.9 Energfas de posicion, presión y velocidad
5.4 PR ESIO N
En la lfneade conducciOn,
la presiOnrepresentaIa cantidadde energfa
gravitacional contenida en ci agua. En un trarno de tuberfa que está

operandoa tubo Ileno,podernosplantear la ecuaciOnde Bernoulli:
P 1 V2 “
2
Z1+ + =Z2+ + +Hf
2g 2g

Donde:
Z = Cota del punto respecto a un nivel de referencia arbitraria (m).
P
— = Altura o carga de presiOn“P es Ia presiOny yel peso
7 especfficodel fluIdo”(m).
V = Velocidadmediadel puntoconsiderado(mis).
Hf = Es Ia perdida de carga que se produce en ci tramo
del a2(m).
Se asume que Ia velocidad es despreciable debido a que la carga de
velocidad, considerando las velocidades máximas y minimas, es de
46 cm. y 18cm. En base a esta consideraciOnla ecuación 5.9 queda
definida como:
P1 P2
+ Z1+ =
Z
2
+
—
+
H
f
7
P1/3-
—
+ 1 ltJ4
I F
/
—
— —
2 +
N
IV
E
L D E REFERENdA
• . . Figura 510 : EnergIas de posicion y presion
6 2 Se recomiendainiciarel disenodesde Ia cmara de captaciôn.En esta
estructura la presión es igual a la presión atmosférica, por lo que la
carga de presiOn se asume como cero. El mismo cnterio se aplica
cuando se considera en el diseflocomo punto de partida una cámara
rompe presión, resultando al final del tramo:
P 2
Z1-Z2-Hf
7
0 NIVEL 0€ CARGA ESTATICA
Z
I
H
f

I Z
2
. 2
DISTANCIA (n.)
Figura 5.11: Equilibno de presiones dinámicas

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 Ia
presión al final del tramo (Figura 5.12):
cota piez.reserv. = cota terr.cap. - Hf
cotapiez.reserv. = 2500.00- 38.50 = 2461.50
presión final del tramo = cota piez.reserv - coLareserv.
presión final del tramo = 2461.50 - 2450.00 = 11.50m.
N IV ELD CC A R G O
EsrArIC*
2500 - -
Figura 5.12 Representación de Ia presión final, pérdida de cargapor tramo y Ilnea de gradiente
hidrdulica (L.G.H.)
5.5COMBINACION
D ETU B ERIA S
Cuando se diseñauna secciOnde tuberia puede no haber un diámetro
im nico
de tuberfa disponible que dé el factor de pérdida de carga por 6
fricción deseado.En este caso se usará una combinaciónde diámetros
de tuberfas.
El niétodo para disenar Ia lfnea de conducción mediante la
combinaciónde tuberfastiene las ventajasde: manipular las pérdidas
de carga, conseguir presiones dentro de los rangos admisibles y
disminuir considerablemente los costos del proyecto; al emplearse
tuberlasde menordiámetroy en algunoscasos,evitaun mayorndmero
de cámaras rompe presiOn.
La longitudde cada tuberIadebe ser suficientecomo 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 = Pérdida de carga total deseada (m).
L = Longitudtotalde tuberfa(m).
X 00
Longitud de tuberfa del diámetromenor (m).
L-X = Longitud de tuberfadel diãmetromayor (m).
hf1 = Pérdidadecargaunitariadela tub.demayordiámetro.
hf2 = Pérdidadecargaunitariade la tub.de menordiámetro.
hfl x (L - X) = Pérdida de carga del tramo de diãmetro
mayor (Hf 1).

hf2 x X = Pérdidade cargadel tramode diámetro menor (Hf2).
=JUH
HJ I H
: Hf
•
.
H
G
H
f
J
r
H
I N
N
II I I i
LONSITUD DC M:yOn DIAMETRO LONGITUD D
E
M
:N
0R D
IA
C
4ET
RC
LONGITUD TOTAL GE TUSECIA EN METROS CLI
Figura 5.13 Perfil de Ia combinación de tuherlas
La pérdida de carga total deseada Hf, es Ia suma de las pérdidas de
carga en los dos tramos de tuberfa.
H
f=hf2xX
+ hflx(L-X
)
Despejando ci valor de la longitud de la tuberfade diámetro menor
(X) resulta:
Hf - (hf1 xL)
hf2 - hf 1
EJEM PLO :
Con la finalidad de mostrar paso a paso el procedimiento de diseno
de la Ifnea de conducciOn,se considera un proyecto desarrolladopor
SER en Ia sierra noPe del departamento de Lima (Figura 5.14).
Datos:
Qmd = 1.1811s. CotacaptaciOn
= 3506.00m.s.n.m. Cota del reservorio = 3322
m.s.n.m. Carga disponible = 184 m.

UçDOflpUOD p flZUfl I? I ap jIJJaJ : p c c2n2!i
(P
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NO
IDV.LdVD 30 ThVINVD 5
5
5
2
VJ.0D

Análisis preliminar
Para la instalaciOnde la ilnea de conducciOnse proyecta el uso de
tuberlas de PVC, clase 10y C=140. Los diámetrosy longitudes serán
definidos mediante cálculos hidráulicos considerando velocidades
máximas y mInimas de 3.0 rn/s y 0.6 mIs, respectivamente; mientras
que para la ubicación de las cámaras rompe presión, se consideran
presiones estáticas máximasde 70 m. y presionesdinámicasmInimas
de5m.
La carga disponible entre la cámara de captación y el reservorio de
regulaciOnes de 184 m. Este valor es mayor que la presiOnmaxima
de trabajo que soportarlan las tuberfas PVC, por lo que es necesario
plantear Ia construcción de dos cámaras rompe presión.
Como se puede observar en la Figura 5.15, desde la captación a la
rompe presión nro 1 hay 420 m de longitud y 59 m de desnivel. En
este tramo Si se instalara una tuberla de 1”,se obtendrIan presiones
negativas,0
1 consiguienteserá necesarioutilizaruna tuberlade mayor
diámetro.
C
A
.T*c.Q
N
T
* 3506.00
3506
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s.
CRDD* DC CARGA
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(n
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3460
5460 ..
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n
O
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COTA 3447.00 et.o
w
(m
)
Figura 5.15 Perfil longitudinal desde Ia captacion ala rompe - presión N° I
Cálculopreliminarde la perdidade cargaunitariadisponible:

59
hf = x 1000 = 140 04
2
0
En el nomogramade Hazeny Williams(Figura5.7),con Qmd =1.181/sy
hf= 140 o
/
, se obtiene un diámetro entre 1”y 1 1/2’.
En base a esta informaciOn,se proyecta realizar una combinaciónde
tuberias considerando una presión residual de 10 m. y diámetros
comerciales de 1 y 1 1/2”.
El segundo tramo, comprendido entre Ia rompe presiOnnro. 1 y Ia
rompe-presión nro. 2 tiene 540 m. de longitud y 69.50 m. de desntvel.
Si se considerase una tuberla de 1” resultarfa una presiOnnegativa,
mientras que con tuberla de 1 1/2”resulta una presión mayor que la
residual deseada (20 rn); por lo que, al igual que en el primer tramo,
se realiza una combinación de tuberlas adoptando diámetros de 1”y
1 1/2”.

La prestOnresiduai,como se indica en el item 5.2,es la energIanecesaria
para moverel flujo,pudiendoser ésta igualo mayor a cero.Las Normas
del Ministeflode Salud recomiendanpresionesdinámicasmayores de 5
metros y menoresde 50 metros,siendo ello motivo mas que suficiente
para que en el presenteejemplose asumaarbitrariamente10y 20 metros
de presiOnresidualpara el primer y segundotramo, respectivamente.
A partir de Ia rompe presiOnnro. 2, hay 55.50 m. de desnivel hasta Ia
ubicaciOndel reservorio. A pesar de no ser necesaria, se instalará la
cámara rompe presión nro. 3 a un desnivel de 48.75 m. Esta cámara
cumplirá Ia funciOnde suministrar directamente el agua a Ia imneade
aducción y que Ia poblaciOn no se perjudique cuando se realice la
limpieza o reparaciOndel reservorio.
Se ha identificado como tercero el tramo comprendido entre la rompe
presiOnnro. 2 y la rompe presiOnnro. 3, y como cuarto a! tramo
comprendido entre Ia rompe presiOnnro. 3 y el reservorio; en este
caso,a diferenciade los dos primerostramos,se proyectala instalaciOn
de tuberla de un solo diámetro usándose 1” para el tercer tramo y
1 1/2’ para el cuarto tramo (ver Figura 5.14).
La identificaciOnde tramos con sus respectivas longitudes, cotas y
desnivel se muestran en el siguiente Cuadro:
CUADRO5.2:
Identificación
de tramosen Ia IIneade conducción
6
TRAMO LONGITUD
COTAS DIFER.
DE
COTA
INICIAL FINAL
Capt. - CR1 420 3506.00 3447.00 59.00
CR1 - CR2 540 3447.00 3377.50 69.50
CR2 -CR3 110 3377.50 3328.75 48.75
CR3 - Reser. 17.5 3328.75 3322.00 6.75

Procedim iento
de cálculo
A fin de presentar el diseño de Ia tuberfa, se agmparan los tramos con
semejantesrequerimientosde cálculo. Parael caso del primery segundo
tramo, se utilizarã la combinación de tuberIas con diámetros de
11/2” y 1”.
El procedimiento de cálculo en base al item 5.5, considera como
conocidos la longitud de tuberia, el caudal de diseño y una pérdida de
carga por fricciOndeseada.

Los datos y cálculos se ordenan en forma tabular en el Cuadro 5.3.
Los valoresde cada columna se explican a continuación:
Colunina I IdentificaciOn
deltramo.
Columna 2 Longitud total del tramo (L)en m.
Columna 3 Caudal de diseno (Qmd) en I/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 PresiOnresidual deseada (p) en m.
Columna7 Pérdida de carga deseada (Hf) en m. Se calcula
mediante:Col.4 - Col.5 - Col.6.
Columna 8 Pérdida de cargaunitariadeseada (hf) en m. Se calcula
mediante : Col.7/Col.2 (para cada diámetro
seleccionado).
Columna 9 Diámetrosconsideradosen la combinaciOnde tuberfas
(puig.). Estos diámetros se eligen en base a] valor del
diámetropara el coeficienteC=l40, obtenidomediante
la ecuación:
0.71 x Q°38
hf°2
Por ejemplo; para el primer tramo se tiene:
Q = l.181/s(Col.3).
hf = 0.1l67m/m(Col.8).
Aplicando la fOrmulase obtiene un diámetro (D) de
1.16”. Este valor se encuentra entre los diámetros
comercialesde l”y 1l/2”,losqueserthiutilizadospara Ia
combinación.
Columna 10 Velocidaddel flujo (V)definida mediante Ia fOrmula:
Q
V= 1.9735
D2
SiendoQ el gastoen I/s (CoI.3) yDel diámetroen pulg.
(Col.9).
Columna 1 1 Pérdida de carga unitaria (hf I y hf2) en m., calculada
para cada diámetro de tuberia seleccionadamediante
Ia ecuación:
Q
hf = ( )1.85
2.492x D 263
Donde:
Q = gasto en I/s (Col.3).

D = diámetro en pulg (Col.9).

Colunina12 Longitudde tuberfa:
Para el diámetro mayor es igual ala longitud total (L)
menos Ia longitud de tuberfa de diámetro menor (X).
Para el diámetro menor es igual a X, siendo:
Hf-(hf 1 XL)
x=
hf2 - hf 1
Con Hf de la Col. 7, L de la Col.2 y hf2 y hfl de la
Col.l1.
Columna 13 Pérdida de carga de la longitud total de tuberla (Hf 1 y
Hf2) considerando cada diámetro, siendo igual al
producto de los valores de la Col.11y 12(hf1 x L-X y
hf2 x X).
Columna 14 Cota inicial del terreno (m.s.n.m.). Para el diámetro
mayor es igual a Ia cota inicial del terreno (Col.4);
mientras que para el diámetro menor es igual ala cota
finaldel tramode tuberfade diámetromayor.Este riltimo
valor se obtiene en el plano del perfil de terreno
(Figura 5.14), entrando con Ia longitud de tramo de
diámetromayor.
Columna 15 Cota final del terreno (m.s.n.m.), obtenida del piano del
perfildel terreno alfinal de la tuberfade diámetromayor;
mientras que para la tuberla de diámetro menor,es igual
al valor de la cota del terreno (Col.5).
Columna 16 Desnivel del terreno (m), igual a la diferencia de la
Cot.l4ylaCol.15.
Columna 17 Pérdida de carga acumulada (m), igual al valor 6
acumuladode Ia Col.13.
Columna 18 Cota piezométrica inicial (m.s.n.m.), inicialmente igual
al valor de la Col.4 y en el caso de la sección posterior
igual a Ia piezométrica final de la sección anterior.
Columna 19 Cotapiezométricafinal(m.s.n.m.),igual ala diferencia
de la Col.18y Ia Col.13.
Columna.20 Altura de presión (Ply), igual ala diferencia de Ia Col.
l9ylaCol. 15.
Para el caso del tercer y cuarto tramo, donde se utlizará un solo
diámetro, se considera como conocida la longitud total, ci caudal de
diseño y ci desnivel. El procedimiento de cálculo se ordena en forma
tabularen el Cuadro5.4;la explicaciOnde cadacolumnaes la siguiente:
Colunina1 IdentificaciOn
deltramo.
Columna 2 Caudal de diseño (Qmd) en i/s.
Columna 3 Longitud total del tramo en m.
Columna 4 Cota inicial del terreno en ci tramo (m.s.n.m.).
Columna 5 Cota finaldel terreno en ci tramo (m.s.n.m.).
Columna 6 Desnivel del terreno en m. Este valor es igual a la
diferencia de Ia Col.4 y 5.
Columna7 Pérdida de carga unitaria disponible. Se calcula

mediantela relaciOn:Col.6lCol.3.

CUA DR O
5.3
Cálculos
hjdráulicos
del1 er y 2dotramo(m étodo
decom binación
detuberIas)
L on gitu d C au d al C O T A
D E LT E R R E N O P resiO n P érd id a P drdida D iám etro s P érdid a P érdid a C O TA
DELTE R R E N O D esnivel P drdida C O T A
PIE ZO M ETR IC A
TRAM0 to ta l Q m d re sid u a l carga carga co n sid era -V elo cid a ddeca rga L o sgitu d de ca u ga de l d eca rg a P re sió r
L Inicial Final deseada tieseada unitarsa dos. unitana rranto Inicial Final lerreno acumuladaInicial Final Final
(5) H f desea da D V hfl,h f2 (l-X,X) H fI.H 12
(m ) (U s) (T nn nm ) (nn nm ) (n 0 (m ) h f(m ) (P u lp .) (m is) (n é m ) (m ) (m ) (n a rn m ) (rm n nm ) (m ) (n6 (sw im ) ( m m n u m ) (rm
2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 II 1 2 13 14 1 5 16 7 1 8 1 9 20
C a p t
- R I’Ni 42 0 1.18 35 06.00 3447.00 10.00 49.00 0.1167 11/2 1035 0.03 48822 61 9.104 3506.00 3468.50 3 7.5 0 9.104 35 06.00 3496.896 2 8.40
2.329 0.25 08 23 59 39.881 34 68 .50 344 7.00 21 .50 48.9 85 34 96 .8963 45 7.01 5 10.0 2
R PNi- R I’1 4 ’2 540 1.18 3447.00 3377.50 20.00 49.50 0.0917 11/2 1.035 0.034882396 13.813 3447.00 3404.60 42.40 13.813 3447.00 3433.187 28,59
2 .3 2 9 0 .2 5 0 8 2 3 1 4 4 3 6 .1 1 9 3 4 0 4 .6 0 3 3 7 7 .5 0 2 7 .6 0 4 9 .9 3 2 3 4 3 3 .1 8 7
3 3 9 7 .0 6 8 2 0 .0 7
CAFIE =CAJ’TACION
RPN’I R0MPEPRESlONN°l
RPN2 =ROMPEPRESIONNO2
NotaA partirdelacolum na
9 se e std n
co nsid era ndo
do svalo res
paracadacoIum na
e lprim eroparaeldidnnetro
mayoryel
se gu nd o
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diO m elro
m enor.

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