2. CONTENIDOCONTENIDO
2
1.Marco conceptual.
2.Métodos de cálculo para la determinación
de la población futura.
3.Puntos de captación. Aguas superficiales y
aguas subterráneas.
4.Desarrollo de ejemplos prácticos de diseño.
5.Conclusiones finales.
3. INTRODUCCION
3
A través de esta conferencia, daré una breve
explicación de los conceptos mas importantes para el
desarrollo del tema, las partes constitutivas de un
sistema de abastecimiento de agua. Periodo de diseño
y factores que afecta a la población actual y futura. Los
métodos de cálculo, puntos de captación en las aguas
superficiales y aguas subterráneas.
A continuación desarrollare ejemplos del diseño
aplicativos de diseño de obras de captación de aguas
superficial y subterráneas.
4. REFLEXIONES
La falta de agua y alcantarillado afecta
la salud, nutrición, capital humano,
escolaridadescolaridad, economía familiar,
productividad, acceso a programasacceso a programas
sociales y la dignidad de las personassociales y la dignidad de las personas.
5.
6. REFLEXIONES
Los temas de agua y saneamientoagua y saneamiento
son cada vez más importantesson cada vez más importantes
en la agenda mundial y en las
políticas públicas de cada país.
9. Caudal máximo diario.- Es el caudal más alto enmás alto en
un díaun día, observado en el periodo de un año, sin tener
en cuenta los consumos por incendios, pérdidas,
etc.
10. Calidad de agua.-
Características físicas,aracterísticas físicas,
químicas, yquímicas, y
bacteriológicasbacteriológicas del agua
que la hacen aptas para elaptas para el
consumo humanoconsumo humano, sin
implicancias para la salud,
incluyendo apariencia,
gusto y olor.
11. Alcantarilla: Conducto subterráneo para
conducir agua de lluvia, aguas servidasconducir agua de lluvia, aguas servidas o una
combinación de ellas.
Alcantarillado pluvial: Conjunto de alcantarillas
que transportan aguas de lluvia.ransportan aguas de lluvia.
12. Cuenca: Es el área de terreno sobre la queárea de terreno sobre la que
actúan las precipitaciones pluviométricasactúan las precipitaciones pluviométricas y en
que las aguas drenan hacia una corriente en
un lugar dado.
13. Drenaje urbano: Drenaje de poblados ypoblados y
ciudadesciudades siguiendo criterios urbanísticos.
14. Desarenadores: Cámara diseñada para reducir la
velocidad del agua residualvelocidad del agua residual y permitir la remociónremoción
de sólidos mineralesde sólidos minerales (arena y otros), por
sedimentación.
Los desarenadores serán preferentemente de
limpieza manual, sin incorporar mecanismos,
excepto en el caso de desarenadores para
instalaciones grandes.
15.
16. Consumo de agua: La dotación mínima a adoptarse
debe ser suficiente para satisfacer los requerimientos derequerimientos de
consumo:consumo: Domestico, Comercial, Industrial, Social y
publico, así como considerar las perdidas existentes en
de la red de distribución.
17. Dotación media diaria: Es el volumen equivalente
de agua utilizada por una persona en un día.
Para sistemas nuevos de agua potable, en zonas
rurales, donde la disponibilidad de agua no llegue a
cubrir la demanda de la población (consumo
restringido), se debe calcular la dotación en base al
caudal medio mínimocaudal medio mínimo de la fuente y la población
futura.
18.
19. Dotación futura de agua: Se debe estimar con un
incremento anual del 0.50 % y el 2 %incremento anual del 0.50 % y el 2 % de la
dotación media diaria, aplicando la siguiente
formula:
De donde:
Df: Dotación futura en l/hab-d.
Do: Dotación inicial en l/hab-d
d: Variación anual de la dotación en porcentaje.
t: Numero de años de estudio en años.
20. Caudal medio diario: Es el consumo diario de unaconsumo diario de una
poblaciónpoblación, obtenido en un año de registro, de
acuerdo a la siguiente expresión:
De donde:
Qmed: Caudal medio diario en l/s.
Pf: Población futura en habitantes
Df: dotación futura en l/hab-d
21. Caudal Máximo diario: Es la demanda máximademanda máxima que se
presenta en un día del año, se obtiene de multiplicar el
caudal medio diario y el coeficiente k1, que varia según
las características de la población:
De donde:
Qmed: Caudal medio diario en l/s.
Qmax_d: caudal máximo diario en l/s
k1: coeficiente de caudal máximo diario ,varia de 1.2- 1.5.
22. Caudal Máximo horario: Es la demanda máxima que se
presenta en una horauna hora durante un año completo, se
obtiene de multiplicar el caudal máximo diario y el
coeficiente k2 que varia según las características de la
población:
De donde:
Qmax_h: Caudal máximo horario en l/s.
Qmax_d: caudal máximo diario en l/s
k2: coeficiente de caudal máximo horario.
POBLACION(hab.) Coeficiente k2
Hasta 2000 2.2 - 2.0
De 2000 a 10000 2.0 - 1.8
De 10001 -100000 1.8 - 1.50
Mas de 100001 1.5
23. Dotación de Agua ( según la norma OS. 100)
La dotación promedio diaria anual por habitante, se
fijará en base a un estudio de consumosestudio de consumos
técnicamentetécnicamente justificado, sustentado en
informaciones estadísticas comprobadas(*).
Si se comprobara la no existencia de estudios de
consumo y no se justificara su ejecución, se
considerará por lo menos para sistemas consistemas con
conexiones domiciliariasconexiones domiciliarias una dotación de 180
I/hab/d, en clima frío y de 220 I/hab/d en clima
templado y cálido.
24. Para programas de viviendaprogramas de vivienda con lotes de área
menor o igual a 90 m2, las dotaciones serán de 120
I/hab/d en clima frío y de 150 I/hab/d en clima
templado y cálido.
Para sistemas de abastecimiento indirecto por
surtidores para camión cisterna o piletas públicascamión cisterna o piletas públicas,
se considerará una dotación entre 30 y 50 I/hab/d30 y 50 I/hab/d
respectivamente.
Para habitaciones de tipo industrialtipo industrial, deberá
determinarse de acuerdodeterminarse de acuerdo al usoal uso en el proceso
industrial, debidamente sustentada.
25. Agua de lluvia: En lugares de altas precipitaciones
pluviales deberá considerarse algunas soluciones
para su evacuación, según lo señalado en la norma
OS.060 Drenaje Pluvial UrbanoOS.060 Drenaje Pluvial Urbano. Solo los que
tengan precipitaciones >= a 10 mm en 24 Horas10 mm en 24 Horas,
deberán contar con un sistema de alcantarilladosistema de alcantarillado
pluvial.pluvial.
26. 22-03-2017- SUNASS22-03-2017- SUNASS
Huarmey:Huarmey: Se han dañado las cámaras de bombeo
de desagües. El día de ayer han llegados insumos
para potabilizar el agua, generándose la
rehabilitación del pozo. Se espera brindar un servicio
ininterrumpido de cuatro a cinco horas.
Casma: Los servicios son normales.
Chimbote
Enn Nuevo Chimbote:Nuevo Chimbote: se han reportado
inconvenientes en los canales Carlos LeeCarlos Lee y Sechín.
Usuarios afectados vienen siendo abastecidos con
once camiones cisterna.
27.
28. Obligatoriedad del sistema de alcantarillado
pluvial: Toda nueva habilitación urbana ubicadahabilitación urbana ubicada
en localidades en donde se produzcanen localidades en donde se produzcan
precipitaciones frecuentes con lluvias iguales oprecipitaciones frecuentes con lluvias iguales o
mayores a 10 mm en 24 horasmayores a 10 mm en 24 horas, deberá contar en, deberá contar en
forma obligatoria con un sistema deforma obligatoria con un sistema de alcantarilladoalcantarillado
pluvialpluvial.. La entidad prestadora de servicios(EPS),
podrá exigir el drenaje pluvial en localidades que no
reúnan las exigencias de precipitación mencionadas
en el párrafo anterior, por consideraciones técnicas
específicas y de acuerdo a las condiciones
existentes.
29.
30. MÉTODOS DE CÁLCULO PARA LAMÉTODOS DE CÁLCULO PARA LA
DETERMINACIÓN DE LADETERMINACIÓN DE LA
POBLACIÓN FUTURA.POBLACIÓN FUTURA.
31. CALCULOS DE DISEÑO DE SISTEMAS DECALCULOS DE DISEÑO DE SISTEMAS DE
ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLEABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE
a) Determinación del Período de Diseño:
Es usual elegir un período de vida útil entre 15 y15 y
25 años25 años quedando a criterio del proyectista tomar
esta decisión, dependiendo esto de:
Una vida útilvida útil de estructuras.
PosibilidadPosibilidad de ampliaciones,.
IncrementoIncremento o decrecimiento poblacional.
32.
33. b) Estimación de la Población de Diseño
Esta población es la futura, calculada en base a la
población actual y período de diseño optado.
a)Media Aritmética.
b)Método geométrico por porcentaje.
c)Método geométrico por incremento medio total.
d)Método de Malthus.
e)Método Grafico.
35. Fuentes de abastecimiento: Constituyen el
elemento primordial en el diseño de un sistema dediseño de un sistema de
abastecimiento de agua potableabastecimiento de agua potable y antes de dar
cualquier paso es necesario definir su ubicación,ubicación,
tipo, cantidad y calidadtipo, cantidad y calidad.
Son las que deberán proporcionar en conjunto el
Gasto Máximo diario;Gasto Máximo diario; Sin embargo, en todo
proyecto se deberán establecer las necesidades
inmediatas de la localidad siendo necesario que,
cuando menos que la fuente proporcione el gastogasto
máximo diariomáximo diario para esa etapa, sin peligro de
reducción por sequía ó cualquier otra causa.
36.
37. Las aguas según su procedencia se clasifican de la
siguiente manera:
1)Aguas meteoricas : LluviasLluvias, nieve, granizo, etc.
2) Aguas superficiales: RíosRíos, Arroyos, Lagos.
Presas, etc.
3) Aguas subterraneas: De manantial, de pozos
someros, noria o profundos, de galería filtrante
horizontales o verticales.
38.
39.
40. Los elementos que integran una obra de captación
de este tipo son:
Dispositivos de toma (orificios, tubos).
Dispositivos de control (control (compuertas, válvulas de
seccionamiento).
Dispositivos de limpialimpia (rejillas, cámaras de
decantación).
Dispositivos de controlcontrol de excedencias
(vertedores).
Dispositivos de aforoaforo (vertedores, tubos pitot,
parshall).
41.
42. Para el diseño de este tipo de obras se requiere
conocer los siguientes datos:
Caudal medio, máximo y mínimomedio, máximo y mínimo de la corriente.
Niveles de agua, normal, extraordinarioagua, normal, extraordinario y mínimo.
Características de la cuenca: erosión y sedimentación.
Estudio de inundaciones y arrastreinundaciones y arrastre de cuerpos
flotantes.
Características de la vegetación,vegetación, incluyendo efecto del
agua de riego.
Probables fuentes de contaminaciónfuentes de contaminación aguas arriba de la
localidad.
43.
44. Presas derivadoras: En algunos casos, es
necesario elevar el tirante del agua de la corriente o
represarla para poder obtener el caudal requeridocaudal requerido
por la poblaciónpor la población, para lo cual se debe construir un
dique o presa que efectúe estas funciones.
45. Presa de almacenamiento: Una presa de
almacenamiento se construye en el cauce de unconstruye en el cauce de un
río con el objeto de almacenar el aguarío con el objeto de almacenar el agua que
aporta la corriente para posteriormente emplearla
según las demandas que se tengan. Las partes
esenciales de este tipo de obra son: la cortina, la
toma y el vertedor de demasías.
46.
47. 0
50
100
150
200
250
300
350
400
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Set Oct Nov Dic
50% 75% 90%
Período de Estiaje
m3/s
Parámetro Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Set Oct Nov Dic
Promedio 3.11 8.47 12.72 6.62 2.08 0.73 0.39 0.27 0.19 0.33 0.32 0.94
Máximo 23.45 66.97 80.86 72.77 21.3 8.73 2.77 1.35 0.81 3.15 2.92 8.73
Mínimo 0.03 0.01 0.07 0 0 0 0 0 0 0 0 0
48. Aguas subterráneas: El uso de las aguas
subterráneas se determinará mediante un estudio a
través del cual se evaluará la disponibilidad delisponibilidad del
recurso de agua en cantidad, calidad yrecurso de agua en cantidad, calidad y
oportunidad para el fin requeridooportunidad para el fin requerido..
49. El movimiento del agua corresponde a las
diferencias en los niveles de energíadiferencias en los niveles de energía. Las
energías que hacen que el agua subterránea fluya
se expresan como energía gravitacional y presión
energética. Como se desplaza el agua a través del
subsuelo.
a)Movimiento del agua a través de la gravagrava..
b)Movimiento del agua a través de la arena.arena.
c)Movimiento del agua a través de la arcilla.arcilla.
50.
51. Obras de captación meteoricas: captación deObras de captación meteoricas: captación de
aguas pluviales:aguas pluviales: La recolección de agua de lluvia
como única fuente de agua, sólo es conveniente enes conveniente en
regiones con lluvia confiableregiones con lluvia confiable a lo largo del año (o
donde no están disponibles otras fuentes de agua),
debido a que las obras individuales de
almacenamiento para todas las casas de una
comunidad rural pueden ser costosas. La cantidad
de agua de lluvia que puede recolectarse dependerecolectarse depende
del área de captación y de la precipitacióndel área de captación y de la precipitación
promedio anuapromedio anual. Un milímetro de lluvia en unmilímetro de lluvia en un
metro cuadrado produce alrededor de 0.8 litrosmetro cuadrado produce alrededor de 0.8 litros
de agua, considerando la evaporación y otras
pérdidas.
52.
53. Vs = D x t x ( 1 + λ) x P
Vs : Volumen de almacenamientoVolumen de almacenamiento necesario para satisfacer la
demanda en época de secas.
D: DotaciónDotación, L/ hab./ día.
t : TiempoTiempo que dura la temporada de secas, días
λ : FactorFactor de seguridad, mínimo 30 % en decimal.
P : NúmeroNúmero de habitantes.
Es importante saber:Es importante saber: El volumen anual de agua de lluvia
captada se puede estimar a partir de la ecuación (1)
donde se relaciona la precipitación media anual y área
de captación. En diseños conservadores es convenienteconveniente
considerar que se pueden aprovechar el 75 % de laconsiderar que se pueden aprovechar el 75 % de la
precipitación totalprecipitación total anual.
54.
55. Vc = Pr x A x n
Donde:
Vc : Volumen anualVolumen anual captado, m3
.
Pr : precipitación media anual, mm.
A : área de captación, m2
.
n: eficiencia de captación del agua pluvial,
decimal.
56. Al considerar sistemas de abastecimiento consistemas de abastecimiento con
agua de lluviaagua de lluvia, se deberá garantizar al menos que
el volumen captado es igual al volumenvolumen captado es igual al volumen
almacenadoalmacenado para satisfacer la demanda durante la
época de sequía.
El valor del caudal mínimocaudal mínimo debe ser mayor que el
consumo máximo diario (Qmd), Con la finalidad de
cubrir la demanda de agua de la población futura.
57.
58. EJEMPLO.1EJEMPLO.1
Determinar qué volumen de agua puede ser
almacenado en una cisterna próxima a una casa
rural, con un área de captación de 70 m2
, si la
precipitación media anual es de 90 cm.
59. EJEMPLO 2
Calcular el volumen de agua que se debe
almacenar en una cisterna para una población de
1500 habitantes si se les asigna una dotación de
100 l/hab./día. La precipitación media anual es de
90 cm, y la época de lluvias dura 4 meses.
Determinar el área de captación requerida para
satisfacer el volumen de almacenamiento
requerido.
60. Obras de captación superficiales.
Para el diseño de obras de captación superficiales
se requiere obtener, la información siguiente:
a).- Datos hidrológicosDatos hidrológicos: Gasto medio, máximo y
mínimo; niveles de agua normal, extraordinario y
mínimo; características de la cuenca: erosión y
sedimentación; estudios de inundaciones y arrastre
de cuerpos flotantes.
b).- Aspectos económicos: la elección de la más
económica que cumpla con los requerimientos
técnicos: costos de construcción, operación y
mantenimiento.
61.
62. Tipos de obras de toma: Son de los siguientes cuatro
tipos:
Captaciones cuando existen grandes variacionesgrandes variaciones
en los nivelesen los niveles de la superficie libre.
Captación cuando existen pequeñas oscilacionespequeñas oscilaciones
en los nivelesen los niveles de la superficie libre, como estaciones
de bombeo fijas con toma directa en el rió.
Captaciones para escurrimientos con pequeñosescurrimientos con pequeños
tirantestirantes muro con toma directa.
d).- Captación directa por gravedad o bombeo: Este
es el caso común para sistemas rurales.
63.
64. Manantiales: El afloramiento de este tipo de agua
puede ser por filtración, de fisura o tubular, lo que
da origen a los dos tipos más comunes de
manantiales que son:
Manantiales tipo ladera con afloramiento de agua
freática, Manantiales de llanura con afloramiento
vertical, tipo artesiano.
65. CAPTACIONES DE AGUA DE MANANTES:
¿Que son los Manantes?
Recomendaciones para su uso:
Son aguas subterráneas que afloran naturalmente a la
superficie de la tierra.
• No alterar la calidad del agua, garantizando el libre
escurrimiento hacia la cámara de toma.
• Limpiar las capas superficiales de tierra y barro
encima del manante.
• Proteger el área de captación con cercos o muros.
Delimitar el área de captación
• Construir zanjas de coronación para evacuación de
66.
67.
68. Tipos de manantes:
Tipo Ladera Tipo Fondo
1.- Por su ubicación:
•De ladera.
•De fondo.
2.- Por su forma de afloramiento:
•Concentrados.
•Difusos.
69. Consideraciones de diseño:
Calidad del agua (ser apta para el consumo
humano).
Cantidad de agua (medición de caudal en época de
estiaje y en máximas).
Qminf > Qmd
Evaluación del Acuífero (Rendimiento del acuífero o
fuente cada mes).
Derechos de usos de agua y disponibilidad:
oCuotas de captación y uso otorgado por el ANA.
oCaudal ecológico
Población, Dotación, Caudal de diseño.
Prevención de riesgos.
71. Obras de captación de aguas subterráneas: El
agua subterránea existe casi en cualquier parte por
debajo de la superficie terrestre, la exploración de la
misma consiste básicamente en determinar eneterminar en
dónde se encuentra, bajo las condicionesdónde se encuentra, bajo las condiciones que le
permitan llegar rápidamente a los pozos a fin de
poder ser utilizada en forma económica. La manera
práctica de hacer lo anterior incluye la aplicación de
conocimientos técnicos, experiencia en laconocimientos técnicos, experiencia en la
perforación yperforación y sentido común.
.
72.
73. Las aguas de las capas acuíferas del subsuelo se
clasifican en:
a) Aguas freáticas: Son aquellas que no tiene
presión hidrostática, trabajan por la acción de la
presión atmosférica, circulando el agua en materiales
graduados, no confinados, como arenas y gravas,
esta agua se localiza a profundidades que van de 1.0
a 30.0 metros .
b) Aguas artesianasAguas artesianas: Son aquellas que están
confinadas bajo una presión hidrostática mayor que
la atmosférica, por una capa superpuesta de material
relativamente impermeable esta agua se localiza a
profundidades que van de 31.0 a 300 metros de
profundidad o más.
74.
75. Desde el punto de vista de calidad las aguasalidad las aguas
artesianas es la de mejor calidadartesianas es la de mejor calidad; en muchos
casos potable, en otros muy mineralizada y es la
que esta menos expuesta ala contaminación. Se
estima que aproximadamente el 90% el agua que
se usa para industria y más o menos el 70% de
los abastecimientos públicos de agua para
consumo domestico, procede del bombeo de
aguas subterráneas, en nuestro medio.
76. Pozos someros: Son aquellos que permiten lapermiten la
explotación del agua freáticaexplotación del agua freática y/o subálvea. Se
construyen con picos y palas; tienen diámetros
mínimos de 1.5 m. y no más de 30 m. de
profundidad.
Para permitir el paso del agua a través de las
paredes de los pozos someros se dejan
perforaciones de 25mm de diámetro conerforaciones de 25mm de diámetro con
espaciamiento entre 15 y 25 cmespaciamiento entre 15 y 25 cm, centro a centro.
77.
78. Captación por galerías filtrantes: Se utiliza
principalmente para captar el agua subálvea decaptar el agua subálvea de
corrientes superficialescorrientes superficiales, construyéndose de
preferencia en los márgenes, paralelamente a la
corriente o transversalmente, también cuando el
agua subterránea está a profundidad moderada.
Estas obras, en lo general, deben proyectarse deproyectarse de
acuerdo con la posición y forma del acuíferoacuerdo con la posición y forma del acuífero,
con el corte geológico y con las curvas de nivel del
terreno y de la superficie exterior del nivel freático,
a fin de orientar la galería con la dirección de larientar la galería con la dirección de la
mayor pendiente de la superficie formadamayor pendiente de la superficie formada por el
nivel de saturación.
79.
80. Las galerías filtrantes son excavaciones en túneles oexcavaciones en túneles o
a cielo abierto, revestidasa cielo abierto, revestidas o no, que penetran en la
zona de saturación del terreno para captar yzona de saturación del terreno para captar y
colectar por gravedad el aguacolectar por gravedad el agua del subsuelo.
Se pude calcular el gasto de extracción de una galería
filtrante utilizando la ley de Darcy. Tomando en
consideración el tipo de terreno en cual se haya.
Si se tiene un excavación uniforme el área es función
de y; entonces:
Q = K*A*iQ = K*A*i
Q = Gasto en m3/dia.
K = Coeficiente de permeabilidad.
81. Galerías construidas por medio de tubos: En la
captación de agua por medio de galerías filtrantes
se utilizaron varios años perforadas con diámetrodiámetro
menor a 45 cm.menor a 45 cm.
El uso de tubos de concreto obligada a tener
grandes diámetros y longitudes importantes de
galería que encarecería mucho la obra; además, el
manejo de los tubos de concreto simple perforados
tenía que ser muy cuidadoso.
82. Hidráulica de las galerías.- Las formulas teóricas
que se han desarrollado para él calculo de los gastos
que se pueden captar con una galería filtrante están
basados fundamentalmente en la “Ley de filtración“Ley de filtración
de Darcy”,de Darcy”, y en las teorías sobre el escurrimiento del
agua en medios permeables, homogéneos e
isotrópicos.
83. EJEMPLO 1EJEMPLO 1.
Como una idea inicial para el proyecto de una galería
filtrante sin tener todavía las características del
terreno, se reconoce éste como una mezcla de arena
fina y sedimentos. Se desea saber la longitud de la
galería para extrae un gasto de 5 lts./seg. La
aportación a la galería será por ambos lados según se
observa por su ubicación y condiciones
geohidrológicas.
84. Que es un pozo de agua:
Es una perforación forrada o encamisada queperforación forrada o encamisada que
intercepta las corrientesintercepta las corrientes o acumulaciones de
aguas
subterráneas con el fin de extraerlas.
Ya hemos visto que al agua artesiana está aagua artesiana está a
presión diferente de la atmosféricapresión diferente de la atmosférica por estar
confinada entre dos capas de terreno impermeable.
De las aguas subterráneas, ésta es la fuente que
más agua proporciona y a la que se recurre cuando
se abastece a poblaciones de fuerte concentración
demográfica.
85.
86. Se visita la población y se platica con las autoridades
que conocen del problema.
Estudio el tipo de fuente que más convenga para la
población.
Elaborar el estudio geohidrológico de la zona, para
tener un documento que ampare la fuente que se
propone.
Las fuentes pueden ser: Galerías filtrantes ya sean:
Vertical, horizontal o combinadas.
Manantiales.
Pozos profundos.
Pasos a seguir en la localización de una fuente de
abastecimiento de agua
potable:
87. IV. CONCLUSIONES FINALES
Es necesario participar directamente en la
elaboración de soluciones, para el manejo y
protección de las aguas superficiales y
subterráneas.
Difundir las buenas y malas practicas realizadas
por la sociedad civil y las empresas sobre el
cuidado y protección de las aguas superficiales y
subterráneas.
Todos debemos manejar de manera responsable
el agua potable, para asegurar su buena
conservación en el tiempo.
88. 88
FIN DE LA
PONENCIA
EMAIL:EMAIL: giovene.perez.consultores@gmail.comgiovene.perez.consultores@gmail.com
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