ICS 67.140.20:01.040.67
NTON 09 001 - 99
1/39
NORMA TECNICA TECNIC A OBLIGATORIA OBLIGATORIA NICARAGÜENSE NICARAGÜENSE DE DISEÑO DE ABASTECIMIENTO DE AGUA EN MEDIO RURAL
NTON 09 001 - 99
NORMA TECNICA NICARAGÜENSE
Dee!"# $e e%#$&!!'() e*e+,$#
La Norma Técnica Nicaragüense 09 001 - 99 ha sido preparada por el Comité Técnico de Diseño de Sistemas y en su elaoraci!n participaron las siguientes personas"
#$enor enor %asis &$enda ndaño *ulio So Sol+s S,nche .ilerto &ra/ .! .!me *uan So Soal$arro So Somoa Nora 'lles 'llescas cas Noem+ Noem+ Solano Solano
'nstituto uto Ni Nicaragüe agüens nsee de de &cueductos y &lcantarillados dos (' ('N&&) &&) 'nstituto Ni Nicaragüense de de &cueductos y &lcantarillados (' ('N&&) 'nstituto Ni Nicaragüense de de &cueductos y &lcantarillados (' ('N&&) 'nstituto uto Ni Nicaragüe agüens nsee de de &c &cueductos y &lcantarillados dos (' ('N&&) &&) %inisteri %inisterio o del &miente &miente y los ecursos ecursos Natural Naturales es (%&#N& (%&#N&)) %inisteri %inisterio o de oment omento2 o2 'ndustri 'ndustriaa y Comerc Comercio io (%''C) (%''C)
GENERALIDADES 3ara el diseño de un Sistema de &gua 3otale en la ona rural se re4uiere de una serie de normas y criterios 4ue no necesariamente deen ser las normas del sector urano2 deido a 4ue e5isten di6erencias en amos medios2 considerando dentro de esas di6erencias los 6actores culturales2 econ!micos y sociales7 Cuando en este documento se mencionen normas respecto a la calidad del agua para consumo humano2 se re6erir,n a las normas aproadas por el 'N&&7 Se incluye la proyecci!n de polaci!n considerando los métodos m,s comunes 4ue se utilian y 4ue son aplicales al sector rural2 tamién se incluye dotaci!n y polaci!n a ser$ir en donde lo re6le8ado es la e5periencia de muchos años as+ como estudios realiados en el campo como soporte a lo señalado en el documento7 #l an,lisis an,lisis de la l+nea de conducci!n conducci!n y red de distriuci distriuci!n !n se realiar, realiar, aplicando la 6!rmula 6!rmula aen : ;illiams2 y el método de unter7 De acuerdo a las caracter+sticas 6+sicas de la localidad los sistemas podr,n ser aiertos o cerrados7 Los criterios de almacenamiento son los 4ue se aplican para determinar la capacidad del tan4ue y 4ue rinda uenos resultados una $e 6uncionando el sistema7
1.
OBJETO
#sta norma contiene los principales criterios de diseño2 para la elaoraci!n de 3royectos de &gua 3otale en la ona rural dispersa2 y 4ue comprende" %iniacueductos por gra$edad (%&.)2 %iniacueducto por
2. =71
PROYECCION DE LA POBLACION .eneral .en eralida idades des
La polaci!n a ser$ir es el par,metro ,sico2 ,sico2 para dimensionar los elementos 4ue constituyen el sistema7 La metodolog+a generalmente aplicada2 re4uiere la in$estigaci!n de las tasas de crecimiento hist!rico2 las 4ue sir$en de ase para e6ectuar la proyecci!n de polaci!n7 =7=
C,lculo de 3olaci!n 3olac i!n
3ara 3ara el c,lcul c,lculo o de las polacion polaciones es 6utura 6uturass se usar, usar, el método método geomét geométric rico o e5pres e5presado ado por la 6!rmul 6!rmulaa siguiente" 3n > 3o (1?r) n Donde" 3n > 3olaci!n del año @nA 3o > 3olaci!n al inicio del per+odo de diseño r > Tasa Tasa de crecimiento en el periodo de diseño e5presado en notaci!n decimal7 n > N/mero de años 4ue comprende el per+odo de diseño7
Si no se dispone de datos de polaci!n al inicio del per+odo de diseño2 deer, e6ectuarse un censo polacional por medio de los representantes comunitarios o promotores sociales2 pre$iamente entrenados7 Con$iene conocer la tasa de crecimiento hist!rico nacional2 para compararla con la otenida en cada caso particular7 Los $alores anuales $ar+an de =7B a 7 #l proyectista deer, 8usti6icar la adopci!n de tasas de crecimiento di6erente a los $alores indicados7
3.
DOTACION Y POBLACION A SERVIR Y NIVEL DE SERVICIO
E71
Dotaci!n La dotaci!n de agua2 e5presada como la cantidad de agua por persona por d+a est, en dependencia de" 1=E-
a) ) c) E7= a)
) c)
Ni$el de Ser$icio adoptado actores geogr,6icos actores culturales Fso del agua7
3ara Sistemas de aastecimiento de agua potale2 por medio de puestos p/licos2 se asignar, un caudal de E0 a 0 lppd7 3ara sistemas de aastecimiento de agua potale por medio de cone5iones domiciliares de patio2 se asignar, un caudal de B0 a G0 lppd7 3ara los poos e5ca$ados a mano y poos per6orados se asignar, una dotaci!n de =0 a E0 lppd7 3olaci!n & Ser$ir7 #n los miniacueductos por gra$edad y captaciones de manantial la polaci!n a ser$ir estar, en dependencia de las caracter+sticas de la polaci!n o8eto del estudio2 el tipo y con6iguraci!n de la comunidad y las caracter+sticas tecnol!gicas de las instalaciones a estalecerse7 La polaci!n a ser$ir por los poos e5ca$ados a mano se estima como m+nimo G 6amilias de G miemros o sea EG personas por poo7 #n los poos per6orados la polaci!n a ser$ir se estima como m+nimo de 100 personas por poo7
E7E
Ni$el De Ser$icio
E7E71
3uestos 3/licos
Son tomas de agua 4ue se implantan particularmente en el sector rural para aastecer dos o m,s casas7 E7E7171 a) ) c) d)
Consideraciones Deer, instalarse en terreno comunal y si es pri$ado garantiar 4ue pase a ser comunal7 #l puesto p/lico no deer, ser usado para el la$ado de ropa2 año de personas o animales2 la$ado de ma+ etc7 Se cercar, el puesto de tal 6orma 4ue se garantice su protecci!n e$itando el acceso de animales7 #n cada puesto p/lico se colocar, como m,5imo = gri6os2 ($er detalle)
E7E717= a)
Ficaci!n #l n/mero de puestos a instalarse depender, de la cantidad de casas2 el n/mero de personas y la uicaci!n de las casas2 para su uicaci!n deer, aastecer como m+nimo dos casas7 Se uicar,n puestos en las #scuelas2 Centro de Salud2 Centros 'n6antiles7 #l puesto se uicar, centraliado a las casas a ser$ir7 La distancia m,5ima entre puesto y casa m,s ale8ada ser, de 100 m7
) c) d) E7E717E a)
Criterios Técnicos #l 6lu8o de un gri6o deer, ser de 0710 lps m+nimo y 07E0 lps m,5imo7
Se recomienda usar un 6lu8o menor para no desgastar los empa4ues en muy corto tiempo7 Se puede controlar el 6lu8o con una $,l$ula de tap!n (gloo de HA en la entrada del puesto)7 &l instalar la $,l$ula2 tiene 4ue a8ustarse2 para 4ue se otenga el 6lu8o deseado7 )
La carga residual m+nima deer, ser de B m y m,5ima B0 m7
Se recomienda cargas menores 4ue la m,5ima permisile2 por4ue se controla me8or el sistema y se presenta menor desgaste de los empa4ues y accesorios7 c)
#l di,metro de las cone5iones y de los gri6os ser, de HA (1= mm)7
E7E7=
Cone5iones Domiciliares
Son tomas de agua 4ue se aplican en el sector rural2 pero en ocasiones espor,dicas y su8etas a ciertas condiciones2 tales como disponiilidad su6iciente de agua2 a8os costos de operaciones (sistemas por gra$edad)2 capacidad de pago de la polaci!n2 y numero de usuarios del ser$icio7 E7E7=71
Condiciones Sociales
a) Deer, realiarse un estudio cuidadoso para considerar las posiilidades econ!micas de la comunidad para construir un sistema con tomas domiciliares7 )
Deer, realiarse una campaña educati$a a la comunidad en cuanto al uso y ahorro del agua y protecci!n del Sistema2 ya 4ue cada lla$e 4uedar, dentro de cada casa7
E7E7=7=
Condiciones Técnicas
a)
Se deer, realiar un estudio de 6actiilidad en el Sistema particularmente de la capacidad de la 6uente2 deido a 4ue la dotaci!n se incrementa comparado con los puestos p/licos7
)
La comunidad deer, aportar parte de la tuer+a a utiliarse en las tomas domiciliares7 La cone5i!n domiciliar llegar, hasta el lindero de la propiedad2 a partir de ah+ la cone5i!n correr, por cuenta del propietario7 Se aplicar,n todos los criterios técnicos señalados en la construcci!n de puestos p/licos7 #l di,metro de las cone5iones y de los gri6os ser, de HA (1= mm7)
c) d)
4.
PARAMETROS DE DISEÑOS
71
3er+odo de Diseños
#n los diseños de proyectos de &astecimiento de &gua se recomienda 6i8ar la $ida /til de cada uno de los componentes del sistema2 con el prop!sito de" - Determinar 4ue per+odos de estos componentes del Sistema2 deer,n satis6acer de la comunidad7 Iué elementos del sistema deen diseñarse por etapas
-
las demandas 6uturas
Cu,les ser,n las pre$isiones 4ue deen de considerarse para incorporar los nue$os elementos al sistema7
& continuaci!n se indican los per+odos de diseños econ!micos de los elementos componentes de un sistema de aastecimiento de agua potale7 Tipos de Componentes 3oos e5ca$ados 3oos per6orados Captaciones super6iciales y manantiales Desarenador iltro Lento L+neas de Conducci!n Tan4ue de almacenamiento ed de distriuci!n 7=
per+odo de diseño 10 años 1B años =0 años =0 años =0 años 1B años =0 años 1B años
Jariaciones de Consumo
Las $ariaciones de consumo estar,n e5presadas como 6actores de la demanda promedio diario2 y sir$en de ase para el dimensionamiento de la capacidad de" oras de captaci!n2 l+nea de conducci!n y red de distriuci!n2 etc7 #stos $alores son los siguientes" Consumo m,5imo d+a (C%D)> 17B C3D (Consumo promedio d iario) Consumo m,5imo hora (C%)> =7B C3D (Consumo promedio diario) 7E
3resiones %,5imas y %+nimas
3ara rindar presiones adecuadas en el 6uncionamiento del sistema de aastecimiento se recomienda 4ue éstas se cumplan dentro de un rango permisile2 en los $alores siguientes" 3resi!n %+nima" B70 metros 3resi!n %,5ima" B070 metros 7 Coe6iciente de ugosidad (C) de aen -;illiams para los di6erentes tipos de materiales en los conductos7
TABLA 1 Material el C!"#$t!
C!e%i$ie"te e R#&!'ia ( C ) o
o
Tuo de hierro .al$aniado ( 7. ) Tuo de concreto Tuo de asesto cemento Tuo de ierro 6undido ( o7 o ) Tuo pl,stico (3JC) 7B
100 1E0 10 1E0 1B0
Jelocidades permisiles en tuer+as7
Se recomienda 6i8ar $alores de las $elocidades del 6lu8o en los conductos en un rango para e$itar erosi!n interna o sedimentaci!n en las tuer+as7 Los $alores permisiles son los siguientes" Jelocidad m+nima > 07 mKs Jelocidad m,5ima > E70 mKs 7G
Coertura de Tuer+as
3ara sitios 4ue correspondan a cruces de carreteras y caminos con mayor a6luencia de tr,6ico se recomienda mantener una coertura m+nima de 17=0 metros sore la corona de las tuer+as2 y en caminos de poco tr,6ico $ehicular2 una coertura de 17 0 metro sore la corona del tuo7 7
3érdidas de &gua en el Sistema
Cuando se proyectan Sistemas de &astecimiento de &gua 3otale2 es necesario considerar las pérdidas 4ue se presentan en cada uno de sus componente2 la cantidad total de agua perdida se 6i8a como un porcenta8e del consumo promedio diario cuyo $alor no deer, ser mayor del =07
*.
+,ENTES DE ABASTECIMIENTO
B71
.eneralidades
La 6uente de aastecimiento para el suministro de agua potale2 constituye el elemento m,s importante de todo el sistema2 por tanto" dee estar lo su6icientemente protegida y dee cumplir dos prop!sitos 6undamentales7
B7=
a)
Suministrar agua en cantidad su6iciente para aastecer la demanda de la polaci!n durante el per+odo de diseño considerado7
)
%antener las condiciones de calidad necesarias para garantiar la potailidad de la misma7 %anantiales
Los manantiales son puntos localiados en la cortea terrestre por donde a6lora el agua suterr,nea7 .eneralmente este tipo de 6uentes2 su6re $ariaciones en su producci!n2 asociadas con el régimen de llu$ia
en la ona7 #n la mayor+a de los casos2 es de esperar 4ue el caudal m+nimo del manantial coincida con el 6inal del per+odo seco en la ona7 Los criterios para considerar un manantial como 6uente d e suministro de agua potale son los siguientes" a)
#l dato o datos de a6oro2 deer,n corresponder al 6inal del per+odo seco de la ona y se tomar, como ase para el diseño2 el m+nimo $alor otenido7
)
#l caudal cr+tico de producci!n de la 6uente deer, ser mayor o igual al consumo m,5imo diario de la polaci!n al 6inal del per+odo de diseño2 de lo contrario se desechar, su utiliaci!n2 o se complementar, con otra 6uente disponile7
#stas consideraciones son $alidas para sistemas tipo %&.2 %&<# y C%7 B7E
3oos
B7E71
3oo #5ca$ado a %ano (3#%)
#sta opci!n resulta ser una soluci!n tecnol!gica astante apropiada para el suministro de agua para el sector rural disperso7 3ara garantiar la durailidad del sistema se deer, cumplir con los siguientes criterios" a)
Ser,n considerados solamente a4uellos 3#%2 cuyo ni$el est,tico se encuentre como m+nimo = mts7 por encima del 6ondo del pooM esta medida deer, realiarse al 6inal del periodo de seco de la ona7
)
Todo 3#% deer, ser sometido a una pruea de rendimiento7 #l procedimiento para la realiaci!n de la pruea se presenta m,s adelante7 (Jer ane5os)7
B7E7=
3oo 3er6orado (33)
#sta elecci!n se considerar, /nicamente si las opciones 3#%2 %&. C% no se pueden aplicar7 Corresponde a la utiliaci!n de un poo per6orado empleando una oma manual2 por lo cual se deer, cumplir con los siguientes criterios" a)
#l caudal m,5imo de e5plotaci!n ser, otenido mediante una pruea de omeo2 siguiendo las consideraciones en el inciso @aA del apartado B7E7E miniacueducto por omeo eléctrico7
)
#l caudal m,5imo de e5plotaci!n del poo ser, igual o superior a 19 litros por minuto7
#l ser$icio rindado por 3oo #5ca$ado a %ano (3#%) o 3oo 3er6orado (33)2 ser, e4uipado con oma manual2 pre6erilemente del tipo @mecateA7 Su uicaci!n ser, tal 4ue 4uede e4uidistante de las $i$iendas y no mayor de 100 mts7 de la mas ale8ada7 B7E7E
%iniacueductos por
#sta opci!n ser, considerada solo en casos especiales7 Se procurar, adoptar cual4uiera de los otros tipos de sistemas7 Si no e5iste otra opci!n técnica y econ!micamente m,s aceptale entonces se realiar, la per6oraci!n de uno o m,s poos7 Los criterios de aceptaci!n del poo ser,n los siguientes"
-.
a)
#l caudal de e5plotaci!n ser, otenido a tra$és de una pruea de omeo de un m+nimo de = horas a caudal constante y de una pruea a caudal $ariale con m+nimo de cuatro etapas de una hora cada una7 La recomendaci!n del caudal m,5imo de e5plotaci!n se har, de acuerdo al an,lisis de la pruea7
)
#l caudal de e5plotaci!n de omeo estar, en 6unci!n de un per+odo de omeo m+nimo de 1= horas y un m,5imo de 1G horas7
c)
#l caudal m,5imo recomendado de la e5plotaci!n de un poo deer, ser igual o superior a 17B del consumo d+a promedio (ID3)7
ESTACIONES DE BOMBEO
G71
.eneralidades7
#n las estaciones de omeo para poos per6orados deen considerarse los elementos 4ue la 6orman lo 4ue consiste enM caseta de protecci!n de cone5iones eléctricas2 o mec,nicas2 cone5i!n de oma o sarta2 6undaci!n y e4uipo de omeo (oma y motor) y el tipo de energ+a7 G7=
Caseta de Control7
La caseta de control se diseña de mamposter+a re6orada acorde a un modelo t+pico2 incluyéndose la iluminaci!n2 $entilaci!n y desague2 tiene la 6unci!n de proteger los e4uipos eléctricos y mec,nicos7 G7E
undaciones de e4uipos de omeo"
La 6undaci!n del e4uipo de omeo se diseña de acuerdo a las dimensiones y caracter+stica del e4uipo2 generalmente es de concreto re6orado con una resistencia a la comprensi!n de =10 OgKcm= a los =P d+as7 G7
#4uipo de omeo y motor"
G771
Los e4uipos de omeo 4ue generalmente se emplean para poos per6orados son los de turina de e8e $ertical y sumergile2 para su selecci!n deen tomarse en cuenta los 6actores siguientes" • Ni$el de omeo de acuerdo a los resultados de las prueas de omeo e6ectuada al poo7 •
Jariaciones estacionales o ni$eles naturales del agua suterr,nea en las estaciones seca y llu$iosa7
•
#l di,metro del ademe del poo2 el cual dee estar relacionado al caudal a e5traerse seg/n el cuadro siguiente"
C,ADRO N!. 1 Rela$i" Di/0etr! I"ter"! el P!! Ca#al e B!0e!. Di/0etr! I"ter"! Ae0e el P!! (P#l&aa) 00 G P 10 •
Ca#al e B!0e! G0 L'
1B0 =00 =B0
1G0 =0 00
10 1B =B
#l di,metro de la columna de omeo dentro del poo acoplada a la oma2 ser, diseñada para una pérdida de 6ricci!n no mayor del B de su longitud2 por lo cual se recomiendan los di,metros para columnas de omeo en relaci!n al caudal2 en el cuadro siguiente se re6le8an estos $alores7
C,ADRO N!. 2 Rela$i" i/0etr! $!l#0"a e !0e! $a#al e !0e! Di/0etr! e C!l#0"a e B!0e! (P#l&aa) 00 E G • • • • • • •
Ca#al e B!0e! G0 L'
B 100 1B0
B0 100 G00
E71B G7E0 E7P
Calidad del #8e Tipo de impulsores Caracter+stica del arran4ue y puesta en marcha le5iilidad de Qperaci!n Cur$as caracter+sticas de las omas .olpe de ar+ete
Tuer+as en succi!n y descarga de e4uipos de omeo7
#l di,metro de la tuer+a de succi!n y de impulsi!n no deer,n ser menores 4ue las admitidas por las omas2 en caso de 4ue el di,metro de la tuer+a de succi!n sea mayor 4ue el de la admisi!n de la oma (omas horiontales)2 se dee conectar una reducci!n e5céntrica7 •
La $elocidad 4ue se recomienda en la tuer+a de succi!n se indican en el cuadro No7 E"
C,ADRO N!. 3 Vel!$ia e" la t#er5a e '#$$i" 'e&6" el i/0etr! $a#al. Vel!$ia Metr!' !r 'e&#"!
Di/0etr! M0
Ca#al Litr!' !r Se&#"!'
07B 1710 17E0
B0 B 100
asta 17B B 10
#n la tuer+a de descarga se deer, e6ectuar un estudio econ!mico-comparati$o de di$ersos di,metros para seleccionar el m,s apropiado7 #n la descarga o sarta de la oma deer,n considerarse una $,l$ula de compuerta y una $,l$ula de retenci!n2 para la selecci!n del di,metro se recomienda en el cuadro siguiente"
C,ADRO N!. 4 Di/0etr! e Sarta e" Rela$i" a #" Ra"&! e Ca#ale'. Di/0etr! e Sarta P#l&aa' M0 = E
B0 B
G0 P0 P0
Ra"&! e Ca#ale' L' &0
L'
B70B B70B
1=7G
=00
#l di,metro de la sarta est, de6inida por el di,metro del medidor de agua7 La $,l$ula de retenci!n dee colocarse entre la oma y la $,l$ula de compuerta2 se deer, considerar una $,l$ula de ali$io para proteger la instalaci!n del golpe de ariete recomend,ndose los siguientes di,metros de acuerdo al cuadro No7 B
C,ADRO N!. * Di/0etr! e V/l7#la e ali7i! $!" el $a#al e e'$ar&a. Di/0etr! e V/l7#la P#l&aa' M0 E = 1
B B0 =B
Ra"&! e Ca#ale' G0 =B0 G0
L' B00 =B0 G0
1B7P E7P
E171B 1B7P E7P
Las sartas deer,n lle$ar"
-
%edidor %aestro %an!metro con lla$e de chorro HA Deri$aci!n descarga para pruea de omeo y limpiea de la sarta7 Fni!n 6le5ile para e6ecto de mantenimiento2 las tuer+as deen anclarse adecuadamente y determinar las 6uera 4ue act/a en los atra4ues para otener un uen diseño7
G77=
Las omas centri6ugas horiontales generalmente se emplean para poos llanos y con un ni$el de agua no mayor de B7B mts por dea8o del centro de la oma y con un l+mite m,5imo de aspiraci!n 4ue se 6i8a con la presi!n atmos6érica7 Cuando las omas centr+6ugas horiontales se colocan por encima del ni$el de agua 4ue $an a omear2 es necesario para 4ue traa8en 4ue el tuo de succi!n y la oma2 estén completamente llenos de li4uidos antes de 4ue la oma comience a 6uncionar2 esto se logra al colocar una $,l$ula de pie en el e5tremo in6erior del tuo de succi!n por dea8o del ni$el del agua y ceando la oma2 lo cual se puede realiar por cual4uiera de las siguientes 6ormas" a)
3or medio de una oma pe4ueña de mano para la cea 4ue e5trae el aire de la ca8a de la oma7
)
Llenando la ca8a de la oma con agua procedente de un tan4ue ele$ado2 por medio de una $,l$ula 4ue conecte a la ca8a con el tan4ue mediante tuer+a7
c)
3or medio de un inyector operado por aire2 agua o $apor7
d)
#mpleando un tan4ue de ceado 4ue contenga una cantidad su6iciente de li4uido para estalecer el 6lu8o a tra$és de la oma al arrancar7
e)
#mpleando una oma de $ac+o7
#n los aspectos relacionados a los motores eléctricos2 tipo de energ+a y la cone5i!n de la sarta se consideran los mismos criterios 4ue en las omas $erticales7 G7B
%otores #léctricos7
De acuerdo al tipo de oma a instalarse se tienen motores eléctricos $erticales 4ue se emplean para omas centri6ugas en poos pro6undos2 motores eléctricos sumergiles y motores para omas horiontales con capacidad de uso corriente dados por los 6aricantes 4ue oscilan desde los E2 B2 2 102 1B2 =02 =B2 E02 02 B02 G02 B2 1002 1=B hasta =00 32 y de mayor capacidad7 Se tiene 4ue considerar como norma emplear un 6actor de 171B para calcular los 3 del motor en ase a los 3 de la oma2 deido a la pérdidas mec,nicas7 Las $elocidades de operaci!n de los motores eléctricos $ar+an de acuerdo a la capacidad o caudal del e4uipo de omeo7 G7G
#nerg+a
De acuerdo a la capacidad de los motores eléctricos se recomienda los tipos de energ+a siguiente" 3ara motores de E a B 32 emplear 1KG0K110 energ+a mono6,sica7 3ara motores mayores de B 3 y menores de B0 3 se usar, EKG0K==0 y mayores de B0 3 se emplear, EKG0K02 energ+a tri6,sica7 G7
G771
.eneralidades
#l aastecimiento de agua potale para pe4ueñas comunidades2 donde la 6uente de aasto es el agua suterr,nea2 captada mediante poo e5ca$ado a mano o poo per6orado2 podr,n ser e4uipados con omas de mano2 cuyos tipos o modelos estar,n acorde a la pro6undidad del agua suterr,nea2 capacidad de operaci!n y mantenimiento por parte de los comunitarios2 y de la disponiilidad de las mismas en el comercio local7 ($er ane5os)7 G77=
Tipos de
Los tipos de omas de mano de desplaamiento positi$o (pist!n)2 pueden ser2 de acci!n directa y de acci!n reciprocante2 de las 4ue se indican algunos modelos 4ue han sido implantadas en el sector rural del pa+s7 a)
La oma %aya es de acci!n directa en 4ue la acci!n del omeo se transmite directamente del maneral al cilindro del pist!n (émolo)2 sin emplearse un sistema de palanca2 tamién es considerado como oma de dole acci!n o dole e6ecto7 La pro6undidad m,5ima de 6uncionamiento es a los 1 metros2 es decir para poos llano o poco pro6undo2 y tiene capacidad de suministrar 0 litros por minuto en 0 acciones2 el cilindro de la oma se coloca dea8o del ni$el de agua7 La oma maya tiene los componentes siguientes" #l caeal" #s 6aricado de tuos de acero negro de = HA y =A de di,metro para la ca8a y surtidor plancha de acero de HA para las ridas2 6undici!n de aluminio para el capuch!n2 alamre acerado para el retén y tornillos de HA para el ancla8e7 Todas las partes met,licas est,n gal$aniadas7 #l maneral" #s el componente de la oma cuya 6unci!n sir$e para accionar el émolo dentro del cilindro7 #st, 6aricado de tuo de acero de RA conectado a un tuo 3JC2 d > 1 A2 presi!n de traa8o =B0 3S'2 por medio de un tornillo de HA7 #l maneral tiene 90 cms de largo lo cual permite un recorrido m,5imo de B cms7 #l émolo" #st, con6ormado por dos discos pl,sticos 4ue mantienen entre si a un empa4ue de cuero un dia6ragma de hule por encima del disco superior2 todo esto asegurado alrededor de un tornillo de EKPA5 A de largo con una tuerca de EKPA y el gancho roscado7 Cilindro y iltro" #l cilindro y 6iltro de la
c)
c71
.eneralidades
La
La
#sta oma es de acci!n reciprocante y de simple e6ecto2 6unciona desde una pro6undidad de B0 metros a P0 metros en poos per6orados2 tiene la capacidad de suministrar 1= litros por minuto en 0 golpes2 el cilindro de la oma se coloca por dea8o del ni$el de agua7 La
) %ani8a de $arilla de acero de 0 mm de di,metro con longitud de 1E=0 mm 6i8ado con contra peso y $arilla T7 c) Tuer+a principal de hierro gal$aniado de clase media de E= mm de di,metro7 d) Cilindro de hierro 6undido de GE7B mm de di,metro interno con l+nea de ronce con una tapa de hierro 6undido de E= mm roscado2 émolo con arandela de cuero o caucho con $arilla de émolo de acero2 se emplaa sore plata6orma de concreto7 d)
La
8.
LINEA DE COND,CCION Y RED DE DISTRIB,CION
71
.eneralidades
La l+nea de conducci!n y red de distriuci!n2 8unto con la 6uente2 6orman la parte mas importante del sistema de aastecimiento de agua2 ya 4ue por su medio el agua puede llegar hasta los usuarios7 7=
L+nea de Conducci!n7
La l+nea de conducci!n es el con8unto de ductos2 oras de arte y accesorios destinados a transportar el agua procedente de la 6uente de aastecimiento2 desde la captaci!n hasta la comunidad2 6ormando el enlace entre la ora de captaci!n y la red de distriuci!n7 Su capacidad deer, ser su6iciente para transportar el gasto de m,5imo d+a7 Se le deer, pro$eer de los accesorios y oras de arte necesarios para su uen 6uncionamiento2 con6orme a las presiones de traa8o especi6icadas para las tuer+as2 tom,ndose en consideraci!n la protecci!n y mantenimiento de las mismas7 Cuando la topogra6+a del terreno as+ lo e5i8a se deer,n instalar $,l$ulas de @aire y $ac+oA en las cimas y $,l$ulas de @limpieaA en los columpios7 De acuerdo a la naturalea y caracter+sticas de la 6uente de aastecimiento2 se distinguen dos clases de l+neas de conducci!n2 conducci!n por gra$edad y conducci!n por omeo7 7=71
L+nea de Conducci!n por .ra$edad7
#n el diseño de una l+nea de conducci!n por gra$edad se dispone2 para transportar el caudal re4uerido aguas aa8o2 de una carga potencial entre sus e5tremos 4ue puede utiliarse para $encer las pérdidas por 6ricci!n originadas en el conducto al producirse el 6lu8o7 Se deer, tener en cuenta los aspectos siguientes" a) Se diseñar, para la condici!n del consumo de m,5imo d+a al 6inal del per+odo de diseño2 el cual resulta al aplicar el 6actor de 17B al consumo promedio diario (C %D> 17B C3D)7 )#n los puntos cr+ticos se deer, mantener una presi!n de Bm por lo menos7 c) La presi!n est,tica m,5ima estar, en 6unci!n de las especi6icaciones técnicas de la clase de tuer+a a utiliarse2 sin emargo se recomienda mantener una presi!n est,tica m,5ima de 0 mts2 incorporando en la l+nea tan4uillas rompe presi!n donde sea necesario7 7=7=
L+nea de Conducci!n por
#n el diseño de una l+nea de conducci!n por omeo2 se har, uso de una 6uente e5terna de energ+a2 para impulsar el agua desde la toma hasta la altura re4uerida2 $enciendo la carga est,tica y las pérdidas por 6ricci!n originadas en el conducto al trasladarse el 6lu8o7 Deer, considerarse los siguientes aspectos7 a) 3ara el c,lculo hidr,ulico2 las pérdidas por 6ricci!n se determinar,n por el uso de la 6!rmula de aen ;illiam u otra similar7 ) 3ara determinar el me8or di,metro (m,s econ!mico) puede aplicarse la 6ormula siguiente2 ampliamente usada en los #stados Fnidos de Norte &mérica7 (Similar a la de 079 y n>07B) D> 079 ( I ) 07B
D> metros I> mEKseg c) Se dimensionar, para la condici!n del consumo de m,5imo d+a al 6inal del per+odo de diseño2 el cual se estima en 17B del consumo promedio (C%D>17B C32 m,s las pérdidas)7 d) La tuer+a de descarga deer, ser seleccionada para resistir las presiones altas2 y deer,n ser protegidas contra el golpe de ariete instalando $,l$ulas ali$iadoras de presi!n en las $ecindades de las descargas de las omas7 7E
ed de distriuci!n
La red de distriuci!n es el sistema de conductos cerrados2 4ue permite distriuir el agua a8o presi!n a los di$ersos puntos de consumo2 4ue pueden ser cone5iones domiciliares o puestos p/licosM para su diseño deer, considerarse los aspectos siguientes" a)
Se deer, diseñar para la condici!n del consumo de hora m,5ima al 6inal del periodo de diseño2 el cual resulta al aplicar el 6actor de =7B al consumo promedio diario (C%>=7BC3D2 m,s las pérdidas)7
)
#l sistema de distriuci!n puede ser de red aierta2 de malla cerrada o una cominaci!n de amos7
c)
La red se deer, pro$eer de $,l$ulas2 accesorios y oras de arte necesarias2 para asegurar su uen 6uncionamiento y 6acilitar su mantenimiento7
7
idr,ulica del &cueducto
771
.eneralidades
#l an,lisis hidr,ulico de la red y de la l+nea de conducci!n2 permite dimensionar los conductos 4ue integran dichos elementos7 La selecci!n de los di,metros es de gran importancia2 ya 4ue si son muy grandes2 adem,s de encarecer el sistema2 las a8as $elocidades pro$ocar,n prolemas de dep!sitos y sedimentaci!nM pero si es reducido puede originar pérdidas de cargas ele$adas y altas $elocidades las cuales podr+an causar erosi!n a las tuer+as7 77=
L+neas de Conducci!n7
3ara el dimensionamiento de la tuer+a de las l+neas de conducci!n se aplicar, la 6ormula e5ponencial de aen : ;illiams2 ampliamente utiliada2 donde se despe8a la gradiente hidr,ulica7
H L Donde" > L> S> I>
= S =
3érdida de carga en metros Longitud en metros 3érdida de carga en mtKmt .asto en mEKseg
107BD9Q C D 17PB
D7PL
17PB
D> C> 77E
Di,metro en metros Coe6iciente de aen-;illiams2 cuyo $alor depende del tipo de tuer+a utiliada7 ed de Distriuci!n
3ara el an,lisis de la red deen considerarse los casos de red aierta (ami6icada) y de malla cerrada7 3ara el primer caso el an,lisis puede e6ectuarse de dos maneras7 a)
&plicando la 6!rmula siguiente" SeQe − S f Q f L ( ) Qe Q 2 :* 7 − f
H =
#n la cual" " 3érdidas por 6ricci!n en metros Ie" Caudal entrante en el tramo en (gpm) I6 " Caudal de salida al 6inal del tramo (gpm) Se" 3érdidas en el tramo correspondientes Ie en decimales S6 " 3érdidas en el tramo correspondientes I6 en decimales L" Longitud del tramo en metros )
%étodo de unter
#ste es un método proail+stico2 4ue estalece 4ue un sistema traa8ar, e6icientemente2 si contando con @nA arte6actos se diseña para @mA de ellos 6uncionando apro5imadamente durante 1B minutos2 o sea 4ue da la demanda m,5ima 4ue proalemente se presentar, durante 1B minutos2 sin tomar en cuenta picos mayores 4ue dar+an un diseño antiecon!mico7 La demanda m,5ima se determina calculando el total de unidades de gasto o Fnidades unter (F7 > =P litrosKminuto) en 6unci!n del n/mero y tipos de arte6actos a ser$ir7 Con el au5ilio de las talas No7 = y No7 E se determina la demanda m,5ima proale7
TABLA N!. 2 ,NIDADES DE DESCARGA ARTE+ACTOS
,NIDADES 9,NTER
.ri6o La$a- manos La$a- trastos La$a- ropas Ducha 'nodoros
1700 1700 17B0 =700 =700 E700
TABLA N!. 3 GASTOS PROBABLES EN LITROS;SEG,NDO EN +,NCION DEL N,MERO DE ,NIDADES DE GASTO N!. Ga't! N!. Ga't! N!. Ga't! De r!ale e" De r!ale e" e r!ale e" ,"iae Litr!';Se&#" ,"iae' Litr!';Se&#" ,"iae Litr!';Se&#" ' ! ! ! E B G P 9 10 1= 1
07=0 07=G 07EP 07= 07G 079 07BE 07B 07GE 070
1G 1P =0 == = =G =P E0 E= E
07G 07PE 07P9 079B 170 1711 1719 17=G 17E1 17EG
EG EP 0 = G P B0 BB G0
17= 17G 17B= 17BP 17GE 17G9 17 17P0 179 =70P
#l gasto otenido en la tala anterior ser, el gasto de diseño del ramal considerado7 3ara el segundo caso se usar, el método de rela8amiento o de prueas y errores controlados (ardy Cross)2 e5presando las relaciones de 6lu8o con la 6!rmula e5ponencial en la 6orma simpli6icada7 > In #n la cualM para un tuo dado2 @A es una constante numérica dependiente de C2D y LM y I es el 6lu8o2 siendo @nA un e5ponente constante para todos los tuos e igual a 17PB en la 6ormula de aen : ;illiams7 La red se puede dimensionar alanceando las cargas por correcci!n de los 6lu8os supuestos2 aplicando la 6!rmula"
q=−
∑ Η n∑ Η K Q
o alanceando los 6lu8os por correcci!n de las cargas supuestas2 aplicando la 6!rmula"
Η = −
n∑ Q
∑ ( Q K H )
4> actor de correcci!n del 6lu8o7 listKseg > 3érdida de carga en metros I> Caudal en litrosKseg La red tamién se puede analiar por medio de programas para computadoras asados en la 6!rmula de aen ;illiams2 o cual4uier otra ampliamente conocida7
:. P71
ALMACENAMIENTO .eneralidades
Los dep!sitos para el almacenamiento en los sistemas de aastecimiento de agua2 tienen como o8eti$osM suplir la cantidad necesaria para compensar las m,5imas demandas 4ue se presenten durante su $ida /til2 rindar presiones adecuadas en la red de distriuci!n y disponer de reser$a ante e$entualidades e interrupciones en el suministro de agua7 P7=
Capacidad
La capacidad del tan4ue de almacenamiento deer, de satis6acer las condiciones siguientes" a) Jolumen Compensador" #l $olumen necesario para compensar las $ariaciones horarias del consumo2 se estimar, en 1B del consumo promedio diario7 ) Jolumen de reser$a #l $olumen de reser$a para atender e$entualidades en caso de emergencia2 reparaciones en l+nea de conducci!n u oras de captaci!n2 se estimar, igual al =0 del consumo promedio diario7 De tal manera 4ue la capacidad del tan4ue de almacenamiento se estimar, igual al EB del consumo promedio diario7 P7E
Localiaci!n
Los tan4ues de almacenamiento deer,n estar localiados en onas pr!5imas al polado y tom,ndose en cuenta la topogra6+a del terreno2 de tal manera 4ue rinden presiones de ser$icios aceptales en los puntos de distriuci!n7 P7
Clase y Tipos de Tan4ues7
P771
Clases de Tan4ues
Las clases de tan4ue de acuerdo a los materiales de construcci!n se clasi6ican en" ♦ %amposter+a7
Se recomienda construir tan4ue de este material en a4uellas localidades donde se disponga de piedra ol!n o piedra cantera7 No deer, tener altura mayor de =7B metros7 ♦ ormig!n &rmado
#n la construcci!n de tan4ue con este material se dee de considerar la permeailidad del terreno y no deer, tener altura mayores de E70 metros7
♦ &cero
Se propone construir tan4ue de acero cuando en la localidad no se disponga de materiales locales como en los casos anteriores y por raones de re4uerimiento de presiones de ser$icios7 P77=
Tipos de Tan4ues
Los tipos de tan4ue 4ue se han recomendado construir en el pa+s son los siguientes" ($er es4uemas en ane5o) a)
Tan4ue sore el suelo7
Se recomienda este tipo de tan4ue en los casos siguientes" Cuando la topogra6+a del terreno lo permita y en comunidades rurales 4ue dispongan localmente de materiales de construcci!n como piedra ol!n o cantera7 #n el diseño de los tan4ues sore el suelo dee de considerarse lo siguiente " a)
Cuando la entrada y salida de agua es por medio de tuer+as separadas2 estas se uicar,n en los lados opuestos con la 6inalidad de permitir la circulaci!n del agua7
) Dee considerarse un paso directo y el tan4ue conectado tipo puente (y- pass)2 de tal manera 4ue permita mantener el Ser$icio mientras se e6ect/e el la$ado o reparaci!n del tan4ue7 c)
La tuer+a de reose descargar, liremente sore una plancha de concreto para e$itar la erosi!n del suelo7
d) Se instalar,n $,l$ulas de compuerta en todas las tuer+as2 limpiea2 entrada y salida con e5cepci!n de la de reose2 y se recomienda 4ue las $,l$ulas y accesorios sean tipo rida7 e) Se dee de considerar los dem,s accesorios comoM escaleras2 respiraderos2 indicador de ni$eles y acceso con su tapadera7 6) Se recomienda 4ue los tan4ues tengan una altura m,5ima de E70 metros2 con un orde lire de 07B0 metros y deer,n estar cuiertos con una losa de concreto7 #n caso especiales se construir,n tan4ues de acero sore el suelo7 )
Tan4ues #le$ados
#n el diseño de tan4ues ele$ados 4ue generalmente son de acero dee de considerarse lo siguiente7 a)
#l ni$el m+nimo del agua en el tan4ue dee ser capa de lograr presiones adecuadas en la ed de distriuci!n7
)
Se dee emplear la misma tuer+a de entrada y salida del agua2 en el caso 4ue el sistema 6uese del tipo uente-ed-Tan4ue7
c)
La tuer+a de reose descargar, liremente sore una plancha de concreto para e$itar la erosi!n del suelo7
d)
Se instalar,n $,l$ulas de compuertas en todas las tuer+as2 e5ceptuando la de reose y se recomienda 4ue todas las $,l$ulas y accesorios sean tipo rida7
e)
Dee considerarse los dem,s accesorios comoM escaleras2 dispositi$os de $entilaci!n2 acceso con su tapadera indicador de ni$eles y en caso especiales una lu ro8a para pre$enir accidentes aéreos en $uelos nocturnos7
6) Las escaleras e5teriores deen tener protecci!n adecuada y se diseñar,n dispositi$os 4ue permitan controlar el ni$el m,5imo y m+nimo del agua en el tan4ue7 c)
Tipo Cisterna
#ste tipo de almacenamiento se recomienda en pe4ueñas gran8as o comunidades rurales donde se carece de aguas super6iciales2 o suterr,neas2 por lo tanto el agua de llu$ia es la 6uente disponile de aastecimiento local7 #l agua de llu$ia 4ue escurre en los sistemas de techos se conduce a tra$és de canales y ductos de a8antes a las cisternas de almacenamiento situado sore el p iso o soterrado ($er es4uema)7 La cisterna puede ser construida de mamposter+a u hormig!n armado2 en ella se puede emplaar una oma de mano de acci!n directa o de mecate para la distriuci!n de agua
<. 971
TRATAMIENTO Y DESIN+ECCION .eneralidades7
#l suministro de &gua 3otale para el sector rural procedente de 6uentes super6iciales2 sean éstas pe4ueños r+os o 4ueradas2 o a6loramientos de agua suterr,neas como los manantiales2 pueden presentar caracter+sticas 6isico-4u+micas y acteriol!gicas no aptas para el consumo humano2 esto implica 4ue se re4uiere de una serie de procesos unitarios con el o8eto de corregir su calidad y con$ertirla en agua potale acorde con las normas estalecidas7 #stos procesos unitarios se clasi6ican en pretratamiento2 tratamiento y post tratamiento2 los descrien a continuaci!n7 97=
3retratamiento
97=71
.eneralidades
4ue se
Cuando la turiedad tiene un $alor promedio de mas de B0 FTN en per+odos 4ue sorepasan algunas semanas2 ! mas de 100 FTN en per+odos 4ue sorepasan algunos d+as2 es necesario e6ectuar un pretratamiento antes de pasar el agua a tra$és de los 6iltros lentos2 con la 6inalidad de disminuir la turiedad7 Los pretratamientos m,s simple 4ue pueden emplearse sonM captaci!n indirecta2 y la pre6iltraci!n en lechos granulares2 estos pueden cominarse7
97=7=
Captaci!n indirecta : 3re6iltro Jertical7
#l pre6iltro $ertical est, con6ormado por gra$a de acu erdo a las caracteristicas señaladas en la tala No 7
TABLA N!. 4 ESPECI+ICACIONES DE GRAVA PRE+ILTRO VERTICAL CAPA 1 = E 1K 1K " ondo
ESPESOR (0)
DIAMETRO (00)
0710 07=0 07B0
1B-=B 10-1B B-10
#l sentido del 6lu8o es $ertical descendente con una $elocidad de 6iltraci!n de G mEKm=Kd (07=BmKh)7 #l sistema de recolecci!n es mediante un sistema de tuer+a2 principal y secundaria 4ue la conducen a una c,mara de recolecci!n (Je,se es4uema)7 97=7E
Captacion indirecta : 3re6iltro horiontal7
#l pre6iltro horiontal comprende los elementos siguientes" un muro de protecci!n con6ormado por piedras con 8untas aiertas7 #l 6iltro es un canal co n gra$a como medio 6iltrante2 de acuerdo a la tala No7 B
TABLA N!. * ESPECI+ICACI=N DE GRAVA PRE+ILTRO 9ORI>ONTAL CAPA 11K = E 1K " &gua arria
ESPESOR DIAMETRO (0) (00) 17 7B0 7B0
P0-=B0 E0-0 B-1=
La $elocidad de 6iltraci!n m,s recomendale es de 1= mEKm=Kd (07BmKn)7 #l agua es recolectada mediante una galer+a con tuer+as per6oradas 4ue la conducen a una c,mara de recolecci!n ($éase es4uema) 97=7
iltraci!n gruesa
La 6iltraci!n gruesa es un proceso 4ue se realia en una estructura de material 6iltrante 4ue lo constituye /nicamente la gra$a de de pulgada2 contenida en una ca8a de concreto2 8unto al 6iltro lento2 con la 6inalidad de remo$er la turiedad e5cesi$a7 #l sentido del 6lu8o es descendente2 con una $elocidad de 6iltraci!n de 17mEKm=Kd (07G0mKh)7 97=7B
Desarenadores
a - .eneralidades #n los casos en 4ue la 6uente de aastecimiento de agua sea del tipo super6icial2 se hace necesario la instalaci!n de un dispositi$o 4ue permita la remoci!n de la arena y particulas de peso especi6ico similar (=7GB)2 4ue se encuentran en suspensi!n en el agua y son arrastradas por ella7 #sta es la 6unci!n 4ue cumplen los desarenadores2 cuyos componentes principales son los siguientes" 1- Dispositi$os de entrada y salida 4ue aseguren una distriuci!n uni6orme de $elocidades en la secci!n trans$ersal7 =- Jolumen /til de agua para la sedimentaci!n de las part+culas2 con secci!n trans$ersal su6iciente para reducir la $elocidad del 6lu8o por dea8o de un $alor predeterminado2 y con longitud adecuada para permitir el asentamiento de las part+culas en su trayectoria7 E- Jolumen adicional en el 6ondo2 para almacenar las part+culas entre limpieas7 -
remo$idas2 durante el inter$alo
Dispositi$os de limpiea y reose7
- 3rocedimiento de Diseño #l procedimiento de diseño ser, el siguiente" 17
Jelocidad de sedimentaci!n se calcular, a ase de la ley de StoOes2 4ue para g> 97P0 mKseg = y .> =7GB tiene la siguiente e5presi!n" #n la cual" V s =
Js> d> γ > =7
d 2 γ
Jelocidad de sedimentaci!n en cmKseg di,metro de la particula en cm Jiscosidad cinem,tica en cm=Kseg (6unci!n de la températura)
Jelocidad de arrastre Se calcula por la 6!rmula de Camps y Shields Va =
1-1
d
Ja> Jelocidad de arrastre en cmKseg7 d > di,metro de la particula en cm E7
Jelocidad de 6lu8o Jh Tomando en cuenta las $ariaciones l+mites 4ue su6ren2 Js y Ja2 la $elocidad de 6lu8o se determinar, como sigue" Jh> 1KEJa
(cmKseg)
7
Secci!n trans$ersal7 a =
Q V h
a> m=M I>mEKseg y Jh> mKseg B7
&rea super6icial @&A A =
G7
V h V s
a (mts 2 )
Dimensiones /tiles l2 y h en ase a las relaciones" & > l a > h
Se escoger,n dimensiones para 4ue el largo sea de B a 9 $eces la pro6undidad h2 considerando 4ue el ancho dee ser reducido al m+nimo2 para e$itar $elocidades altas cerca del $ertedero de salida7 Tamién es necesario pro$eer la estructura de dimensiones de su6iciente magnitud para permitir el acceso2 para 6ines de limpiea y reparaci!n7 & la longitud /til (l) hay 4ue agregarle el espacio 4ue ocupan los dispositi$os de entrada y salida7 & la pro6undidad /til (h) hay 4ue añadirle la cantidad necesaria2 para disponer de un $olumen adicional para el almacenamiento de arena remo$ida7 7
Dispositi$o de entrada
Fn tipo de dispositi$o de entrada2 sencillo y econ!mico consiste en un canal pro$isto de ori6icios en el 6ondo y en uno de los lados7 #l n/mero y tamaño de los ori6icios ser, determinado en ase al gasto (I) y $elocidad de entrada no mayor de 07E0 mKseg y coe6iciente de contracci!n del orden de 07GB P-
Dispositi$o de salida
#l dispositi$o de salida m,s con$eniente es un $ertedero colocado a todo el ancho () de la estructura2 con la cresta hacia el lado opuesto a la direcci!n del 6lu8o en el desarenador2 para e$itar el paso de material 6lotante y distriuir me8or las $elocidades7 La distancia (UE) entre el $ertedero y la pared del desarenador se determinar, de tal manera 4ue se otenga una $elocidad menor o igual a la $elocidad de arrastre y se puede determinar como"
X 3 ≥
97
h 3
Jolumen adicional7
#l $olumen adicional necesario para el almacenamiento de arena remo$ida2 se determina en ase a las concentraciones esperadas durante crecidas y del inter$alo pre$isto entre limpieas7 Si no se tienen datos espec+6icos2 es recomendale pro$eer un $olumen de reser$a para una concentraci!n
de E000 mgKlit2 durante una crecida de = horas de duraci!n7 3ara el c,lculo se adoptar, un peso espec+6ico del sedimento de EB0 OgsKmE 107
Dispositi$o de limpiea
#l dispositi$o de limpiea consistir, en una tan4uilla colocada en el primer tercio del desarenador y hacia la cual el 6ondo del mismo deer, tener una pendiente no menor de B7 La tan4uilla se conecta con un tuo pro$isto de una $,l$ula y la limpiea se e6ect/a apro$echando la carga hidr,ulica sore la arena7 117
Cota de reose #l tuo de reose deer, colocarse cerca de la entrada2 para e$itar sore cargas al desarenador7 La cota del tuo se 6i8ar, en relaci!n con la altura deseada de agua de acuerdo a las condiciones hidr,ulicas del diseño7
1=7
Ficaci!n del desarenador #l desarenador deer, ser uicado lo m,s cerca posile de las oras de captaci!n7 #n todo caso la tuer+a 4ue une la toma con el desarenador deer, tener una pendiente uni6orme entre el = y =7B7
97E
Tratamiento 3or iltraci!n Lenta
97E71
.eneralidades
La 6iltraci!n lenta es un proceso de tratamiento del agua2 4ue consiste en hacerla pasar por un lecho de arena en 6orma desendente o ascendente y a muy a8a $elocidad7 La utiliaci!n de la 6iltraci!n lenta es apropiada para pe4ueñas polaciones2 siendo sus principales $enta8as"
- No hay 4ue utiliar productos 4u+micos (e5cepto cloro para desin6ecci!n) -
Sencille del diseño2 construcci!n y operaci!n
- No re4uiere energ+a eléctrica7 -
acilidad de limpiea (no re4uiere retrola$ado)7
Las principales des$enta8as son" - 3oca 6le5iilidad para adaptarse a condiciones de emergencias7 - 3ore e6iciencia en remoci!n de color (=0-E0) - Necesita una gran ,rea para su instalaci!n - 3resenta pores resultados para aguas con alta turiedad7
- Se necesita una gran cantidad de medio 6iltrante7 La turiedad del agua cruda puede limitar el rendimiento del 6iltro2 por lo cual a $eces es necesario aplicar alg/n pretratamiento tal como pre6iltrado horiontal o $ertical o pre6iltraci!n r,pida en medio granular grueso7 97E7=
Descripci!n .eneral
Fn 6iltro lento de 6lu8o descendente consiste en una ca8a rectangular o circular 4ue contiene un lecho de arena2 un lecho de gra$a2 un sistema de drena8e2 dispositi$os simples de entrada y salida con sus respecti$os controles y una c,mara de agua tratada para realiar la desin6ecci!n7 97E7E
Criterios de Diseño a7
Calidad del agua Se deer, $eri6icar 4ue la calidad del agua a 6iltrarse satis6aga en época seca y llu$iosa los l+mites de aplicaci!n del proceso7
Par/0etr! 7
Color Turiedad
Val!r 0/@i0! < B0 Fnidades < B0 Fnidades
#structura de entrada
Constar, de una c,mara de distriuci!n con compuertas y reose7 Se instalar, un $ertedero triangular de pared delgada para a6orar el in6luente7 La entrada del agua al 6iltro se e6ectuar, por medio de un $ertedero muy largo de pared gruesa2 para otener una delgada l,mina de agua 4ue se adhiera al muro2 para e$itar 4ue se 6ormen chorros sore el lecho2 4ue lo dañar+a2 adem,s se colocar, sore el lecho una placa de concreto para 4ue recia el impacto del agua7 c-
#structura de salida
Consistir, en un $ertedero de control2 localiado a una altura mayor 4ue la cota del e5tremo superior del lecho2 de tal manera 4ue el lecho 6iltrante 4uede siempre sumergido2 este regular, la carga m+nima7 d7
Tasa de 6iltraci!n Turiedad (FTN) 10 B0 B0-100
e7
Tasa(mEKm= d+a) 7=0 : =070 7P =7
%edio 6iltrante 1-
Fna capa de arena de 17=0 m de espesor con la siguiente caracateristicas"
Tamaño e6ecti$o" 071B ≤ T# ≤ 07EB mm Coe6iciente de uni6ormidad" CF ≤ =700 =-
.ra$a de soporte en cuatro capas como se muestra a continuaci!n"
Caa
Ta0a! (#l&)
E'e'!r (0)
1V = E
1-= H-1 -H 1KP :
0710 : 071= 070P : 1710 070B - 0710 070B - 0710
V ondo 67
Sistema de drena8e
#l sistema de drena8e puede ser de di6erentes tipos (1) ladrillos de arro cocidos tendidos de canto2 con otros ladrillos encima tendidos de plano de8ando un espacio de un cent+metro entre los lados7 (=) tuer+as (3JC) de drena8e per6oradas con ori6icios no mayores de 1A (=7B cm)2 las cuales pueden desemocar en 6orma de espina de pescado a un conducto o tuer+a central o a un poo lateral con una pendiente del 1 a =7 (E) lo4ues de concreto poroso en 6orma de puente2 4ue con6luyen a un canal central7 g7
N/mero de unidades
Se recomienda el uso de dos unidades como m+nimo2 en cuyo caso cada una de ellas deer, diseñarse para atender el consumo m,5imo diario7 Dee considerarse una capacidad adicional de reser$a como se indica en la tala siguiente"
h7
P!la$i"
N60er! e ,"iae'
,"iae' e Re'er7a
W=000 =000 : 10 000
= E
100 B0
Ca8a de 6iltro
La ca8a del 6iltro puede ser rectangular o circular con un orde lire de 07=0 m2 construida de concreto simple o re6orado y deer, ser resistente a las di6erentes 6ueras 4ue estar, sometida durante su $ida /til2 adem,s deer, ser hermética para e$itar pérdidas de agua e ingreso de agentes contaminantes7 #n el caso de ca8as rectangulares las dimensiones deer,n estar en la siguiente relaci!n" N/mero de Fnidades = E
LargoK&ncho 17EE 17B0 =700
i7
Dispositi$os de regulaci!n y control
#stos dispositi$os estar,n constituidos por" $ertederos2 $,l$ulas u otros accesorios2 instalados en la entrada o salida del 6iltro2 para mantener la $elocidad de 6iltraci!n a una tasa constante7 97
Desin6eccion
#l agua 4ue se utilia para el aastecimiento de una polaci!n2 para usos ,sicamente domésticos2 dee ser2 espec+6icamente un agua e5enta de organismos pat!genos 4ue e$ite rotes epidémicos de en6ermedades de origen h+drico7 3ara lograr esto2 ser, necesario desin6ectar el agua mediante tratamientos 6+sicos o 4u+micos 4ue garanticen su uena calidad7 #5isten $arias sustancias 4u+micas 4ue se emplean para desin6ectar el agua2 siendo el cloro el m,s usado uni$ersalmente2 dado a sus propiedades o5idantes y su e6ecto residual para eliminar contaminaciones posterioresM tamién es la sustancia 4u+mica 4ue m,s econ!micamente y con me8or control y seguridad se puede aplicar al agua para otener su desin6ecci!n7 #l cloro se presenta puro en 6orma l+4uida2 o compuesta como hipoclorito de calcio el cual se otiene en 6orma de pol$o lanco y en pastillas2 y el hipoclorito de sodio de con6iguraci!n l+4uida7 #n el caso de &cueductos urales se utilia para la desin6ecci!n el cloro en 6orma de hipocloritos2 deido a su 6acilidad de mane8o y aplicaci!n7 Se deer, tener el deido cuidado para el transporte2 manipuleo del e4uipo re4uerido2 disponiilidad su6iciente y seguridad en cuanto al almacenamiento7 #l tiempo de almacenamiento para el hipoclorito de sodio no dee ser mayor de un mes y para el de calcio no mayor de tres meses7 La aplicaci!n al agua2 de la soluci!n de hipoclorito de calcio o de sodio se e6ectuar, mediante el hipoclorador de carga constante ($er es4uema)
1?. 1071
CALIDAD DEL AG,A .eneralidades
Se estima 4ue el P0 de todas las en6ermedades en el mundo est,n asociadas con el agua de mala calidad7 %uchas de las en6ermedades tales como las in6ecciones de los o8os y la piel se deen proalemente a la 6alta de agua7 Si se me8ora la calidad y cantidad del suministro de agua2 la proli6eraci!n de las en6ermedades ser, disminuida pre$iendo de esta 6orma epide mias 6uturas7 #l o8eti$o de estas normas es proteger la salud pulica y por consiguiente a8ustar2 eliminar o reducir al m+nimo a4uellos componentes o caracter+sticas del agua2 4ue puedan representar un riesgo para la salud de la comunidad e incon$enientes para la preser$aci!n de los sistemas de aastecimiento de agua2 para lo cual se deer,n seguir las siguientes instrucciones7 a)
La 6uente de agua a utiliarse en el proyecto2 se le deer, e6ectuar por lo menos un an,lisis 6+sico2 4u+mico y acteriol!gico antes de su aceptaci!n como tal7
)
Los par,metros m+nimos de control para el sector rural ser,n" coli6orme total2 coli6orme 6ecal2 olor2 saor2 color2 turiedad2 temperatura2 concentraciones de iones de hidr!geno y conducti$idad7
c)
#l an,lisis de las 6uentes de agua tales como manantiales2 poos per6orados2 poos e5ca$ados a mano deer,n cumplir con las normas de calidad del agua $igentes aproadas por el 'N&&7
#n las talas siguientes se muestran las concentraciones m,5imas permisiles de los par,metros 4ue indican la calidad del agua7
TABLA N!. PARAMETROS BACTERIOLOGICOS (a ) ORIGEN
Par/0etr!' ()
VALOR VALOR MA. OBSERVACIONES RECOMENDADO ADMISIBLE
&7- todo tipo de &gua de eida <7 &gua 4ue entra al Sistema de Distriuci!n C7 &gua en el Sistema de Distriuci!n
Coli6orme ecal
Negati$o
Negati$o
Coli6orme ecal
Negati$o
Negati$o
Coli6orme Total Coli6orme Total
Negati$o Negati$o
≤
Coli6orme ecal
Negati$o
Negti$o
≤
#n muestras consecuti$as
no
#n muestras puntuales no dee ser detectado #n el 9B de las muestras anuales (c)
a)
N%3K100 ml2 en caso de an,lisis por tuos m/ltiples o coloniasK100 ml en el caso de an,lisis por el método de memranas 6iltrantes7 #l indicador acteriol!gico mas preciso de contaminaci!n 6ecal es la #7 Coli7 La acteria Coli6orme Total no es un indicador aceptale de la calidad sanitaria de acueductos rurales2 particularmente en ,reas tropicales donde muchas acteria sin signi6icado sanitario se encuentran en la mayor+a de acueductos sin tratamiento7
)
#n los an,lisis de control de calidad se determina la presencia de coli6ormes totales7 #n caso de detectarse una muestra positi$a se procede al muestreo y se in$estiga la presencia de Coli6orme ecal7 Si el remuestreo da resultados negati$os2 no se toma en consideraci!n las muestras adicionales2 recolectadas cuando se intensi6ican las acti$idades de inspecci!n sanitaria2 no deen ser consideradas para la $aloraci!n anual de calidad7
c)
#n los sistemas donde se recolectan menos de =0 muestras2 al año2 el porcenta8e de muestras negati$as dee ser ≥90
TABLA N!. 2 PARAMETROS ORGANOLEPTICOS
PARAMETRO
,NIDAD
Color Jerdadero Turiedad Qlor
mgKl (pt-Co) FNT actor diluci!n
Saor
actor diluci!n
VALOR RECOMENDADO 1 1 0
VALOR MAIMO ADMISIBLE 1B B = a 1=XC E a =BX C
0
= a 1=XC E a =BX C
TABLA 3 PARAMETROS +ISICO ,IMICO PARAMETRO MAIMO
,NIDAD
VALOR
VALOR
RECOMENDADO Temperatura Concentraci!n iones idr!geno Cloro residual Cloruros Conducti$idad Durea Sul6atos &luminio Calcio Core %agnesio Sodio 3otasio Sol7 Tot7 Dis7 Yinc7
XC
1P a E0
Jalor p mgK' mgK' usKcm mgKlCaCQE mgKl mgKl mgKl CaCQE mgKl mgKl CaCQE mgKl mgKl mgKl mgKl
G7B a P7B (a) 07B a 170 () =B 00 00 =B
ADMISIBLE
(c) =B0
=B0 07=
100 1 E0 =B
=70 B0 =00 10 1000 E70
a)
Las aguas deen ser estailiadas de manera 4ue no producan e6ectos corrosi$os ni incrustantes en las tuer+as7
)
Cloro residual lire7
c)
B mgKl en casos especiales para proteger a la polaci!n de rotes epidémicos7
TABLA 4 4. PARAMETROS PARA S,STANCIAS NO DESEADAS PARAMETROS MAIMO
,NIDAD
VALOR RECOMENDADO
VALOR ADMISIBLE
Nitrato : N0-1E Nitritos : N0-1= &monio ierro %anganeso luoruro Sul6uro idr!geno
mgKl mgKl mgKl
=B 071 070B
mgKl mgKl
B 1 07B 07E 07B
071 mgKl
07 : 17B 070B
mgKl
TABLAS * PARAMETROS PARA S,STANCIAS INORGANICAS DE SIGNI+ICADO PARA LA SAL,D PARAMETROS MAIMO
,NIDAD
VALOR
&rsénico Cadmio Cianuro Cromo %ercurio N+4uel 3lomo &ntimonio Selenio
mgKl mgKl mgKl mgKl mgKl mgKl mgKl mgKl mgKl
ADMISIBLE 0701 070B 070B 070B 07001 070B 0701 070B 0701
TABLA PARAMETROS PARA S,STANCIAS ORGANICAS DE SIGNI+ICADO PARA LA SAL,DF ECEPTO PLAG,ICIDAS. PARAMETROS
VALOR MAIMO ADMISIBLE (µ&;l)
Al$a"!' Cl!ra!' Tetracloruro de Carono Diclorometano 121-dicloroetano 12=-dicloroetano 12121-tricloroetano
= =0 E0 =000
Ete"!' Cl!ra!' Cloruro de $inilo 121- dicloroeteno 12=- dicloroeteno Tricloroeteno Tetracloroeteno
B E0 B0 0 0
9ir!$ar#r!' Ar!0/ti$!' Tolueno Uilenos #tilenceno #stireno
00 B00 E00 =0 07
Be"$e"!' Cl!ra!' %onocloroenceno 12=-dicloroenceno 12E-dicloroenceno 12-dicloroenceno Tricloroencenos
E00 1000 E00 =0
Qtros Compuestos Qrg,nicos Di adipato (=-etilhe5il) P0 Di (=-etilhe5il) 6talato P &crilamida 07B #piclorohidrino 07 e5acloroutadieno 07B #DT& =00 &cido nitriloacético =00 DialOitinos Q5ido de triutilestaño idrocaruros polic+clicos arom,ticos totales
= 07=
TABLA 8 PARAMETROS PARA PESTICIDAS PARAMETROS &lacloro &ldicar &ldrinKdieldrin &tracina
VALOR MAIMO ADMISIBLE (µ&;l) =0 10 070E = E0 B 07= = 1 E0 =0 =0 070E 9 = =
%eto5icloro %etolacloro %olinat 3endimetalina 3entacloro6enol 3ermitrina 3ropanil 3yridad Simain Tri6luranilo Dicloroprop =2-D< =22B-T Sil$e5 %ecoprop
=0 10 G =0 9 =0 =0 100 = =0 100 100 9 9 10
PARAMETROS PARA DESIN+ECTANTES Y S,BPROD,CTOS DE LA DESIN+ECCION PARAMETROS a- Desin6ectantes %onocloramina - Suproductos de la Desin6ecci!n
VALOR MAIMO ADMISIBLE (&;l) 000
=B =00
Cl!r!%e"!le' =- cloro6enol =2-dicloro6enol =22G-tricloro6enol 6ormaldeh+do
=00 900
TriHal!0eta"!'
100 100 G0 =00
A$i!' A$ti$!' Cl!ra!' ,c7 %onocloroacético ,c7 Dicloroacético ,c7 Tricloroacetico tricloracetaldeh+doKcloralhidrato cloropropanonas
B0 100 100
9al!a$et!"itril!' Dicloroacetonitrilo
90
Diromoacetonitrilo
11. 1171
100 1 0
ANALISIS DE ENSAO DE BOMBEO EN OOS TIO EM 3resentaci!n
Los poos tipo 3#% son oras de captaci!n de aguas suterr,neas para aastecimiento de agua potale 4ue se utilian como alternati$a tecnol!gica en el sector rural disperso de Nicaragua7 Las siglas 3#% signi6ica 3oos #5ca$ado a %anoM generalmente son construidos por los mismos ene6iciarios utiliando como herramienta el pico y la pala7 3or lo general son de poca pro6undidad2 entre 10 a 1B m2 algunos hasta =0 m7 Normalmente su pro6undidad est, su8eta a lograr al menos dos metros de ni$el de agua en la época de estia8e de la ona7 Su di,metro oscila entre 17B a = m o m,s7 & continuaci!n se hace la presentaci!n en primer lugar del marco te!rico2 re6erido a el tratamiento hidr,ulico en poos de gran di,metro2 seguidamente se presenta el método de 3rocet y 6inalmente se detalla el procedimiento tanto para la realiaci!n de la pruea de omeo como el respecti$o an,lisis de la misma7 117=
Cuando se somete un poo a un omeo en régimen no permanente parte del agua omeada procede del almacenamiento en su interior2 esto es particularmente importante cuando se trata de poos de gran di,metro en donde el e6ecto de almacenamiento se torna dominante7 #l omen un poo de gran di,metro construido en un material muy poco permeale2 su comportamiento se puede descriir con la S p =
Q * t π
* r p2
siguiente ecuaci!n" Donde" S p > descenso en el ni$el del agua en el poo t > tiempo de omeo I > caudal de omeo r p > radio del poo La l+nea de descenso-tiempo en coordenadas cartesianas lineales es una recta cuya pendiente es" m=
Q * t π
* r 2
#l gr,6ico 4ue muestra el comportamiento de los descenso-tiempos para dos situaciones hipotéticas2 en las cuales2 corresponde a una recta cuando en el poo no e5iste entrada de agua2 es decir2 el e6ecto de almacenamiento es despreciale a partir de un cierto tiempo (te)7
a) #6ecto de almacenamiento sin entrada de agua ) #ntrada de agua del acu+6ero al poo te" Tiempo a partir del cual el e6ecto de almacenamiento es despreciale
117E
%étodo de 3QC#T
3ermite resol$er gr,6icamente un ensayo de omeo en un poo de gran di,metro utiliando simult,neamente la cur$a de omeo y la cur$a de recuperaci!n7 Consiste en representar en un papel de escalas aritméticas la cur$a de descenso-tiempos para el omeo a caudal constante y la recuperaci!n7 #n un inter$alo dt2 situado en el tiempo t del omeo2 se produce un descenso de ni$el ds2 4ue supone un $aciado de poo igual al agua e5tra+da menos la 4ue penetra en el poo procedente del acu+6ero7 &ds > (I - IZ)dt1 Donde" &" Secci!n del poo en la ona de descenso de ni$el I" Caudal constante e5traido del poo IZ" Caudal aportado por el acu+6ero Durante la recuperaci!n2 todo ascenso igual al anterior2 ds2 se har, en un tiempo dt= con el /nico aporte de agua del acu+6ero7 &ds > IZ dt= #n puntos de la cur$a de omeo y de recuperaci!n situados sore una paralela al e8e de los tiempos < y C puede suponerse 4ue las IZ ser,n iguales y por lo tanto" Qdt 1
(I - IZ)dt1
dt 1 + dt 2
=
Qdt 1 /ds dt 1 /ds + dt 2
Q sea" dt1Kds representa la pendiente de la cur$a de omeo en el punto < y dt =Kds representa la pendiente de la cur$a de recuperaci!n en el punto C2 como puede $erse en la 6igura anterior7 3or lo tanto"
Q′ =
Q * BH/H A Q * B = BD/HA + CH/HA BH + BH Q′ = Q * BC
Donde" IZ > Caudal aportado por el acu+6ero I > Caudal constante e5tra+do del poo durante la pruea de omeo Nota" La ecuaci!n anterior supone 4ue las pérdidas de cargas en el poo son despreciales7
117
3rocedimiento para la pruea de omeo en poos tipo 3#%
11771
'nstalar la oma en el poo
1177=
%edir el ni$el est,tico tomando como re6erencia la parte superior del rocal del poo7
1177E
%edir la altura del rocal del poo con respecto al ni$el del terreno7
1177
%edir la pro6undidad del poo con respecto al rocal7
1177B
%edir el di,metro interno del poo7
1177G
Calcular el $olumen almacenado en el poo7
Va =
π
* D 2 !
h p - h" )
Donde" Ja > Jolumen almacenado en el poo D > Di,metro interno del poo h p > 3ro6undidad del poo medido desde el rocal hc > Ni$el est,tico del agua en el poo medido desde el rocal 1177 'nstalar un medidor de ni$eles en el poo2 procurando 4ue la sonda 4uede protegida por un tuo de 3JC (1= mm)7 1177P 'niciar el omeo a caudal constante2 se dee $eri6icar constantemente 4ue el caudal omeado permaneca constante2 de lo contrario deer, a8ustarse cada $e 4ue se note alguna $ariaci!n7 #l caudal estimado a e5traer puede calcularse de la siguiente manera"
Q=
$ * Va t#
Siendo" t > tiempo de omeoM como m+nimo se recomienda 4ue sea de seis horas7 #l caudal m+nimo de omeo ser, de B galKmin7
11779 Se tomar,n lecturas de $ariaciones de ni$el a inter$alos iguales durante el tiempo de omeo estalecido (t)7 117710 *usto al suspender el omeo se dee iniciar las lecturas de recuperaci!n2 las cuales se har,n a inter$alos iguales de6inidos de tal manera de poder otener una cur$a su6icientemente precisa7 #l tiempo de recuperaci!n durante el cual se tomar, las lecturas deer, ser t7
117B
3rocedimiento de an,lisis de la pruea
117B71 Los datos recopilados se plotean en una ho8a papel milimétrico7 Se gra6ica tanto la cur$a de omeo como la cur$a de recuperaci!n7 117B7=
Se procede a traar una l+nea horiontal 4ue intercepte a amas cur$as7
117B7E
#n los puntos de intersecci!n < y C2 se traan rectas tangentes a cada cur$a7
117B7 #n la intersecci!n de las dos rectas tangentes (punto ) se traa una l+nea $ertical hasta interceptar la primera l+nea horiontal traada7 #l punto de intersecci!n corresponde al punto7 7 117B7B
Del gr,6ico traado se puede 6inalmente otener la relaci!n <K
Q′ = Q *
BH BC
117B7G
#l caudal aportado por el acu+6ero al poo en estudio ser,"
117B7
#l caudal de e5plotaci!n recomendado para el poo tipo 3#% en estudio ser, IZ7
