ABASTECIMIENTOS DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO
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CAPTACION Y LINEA DE CONDUCCION:
I.- INTRODUCCION Antes de ser aprovechada para el consumo humano, limpieza y otros usos, el agua dispon disponibl ible e en la natural naturaleza eza debe debe recolec recolectar tarse, se, adecuar adecuar su calida calidad, d, ser conducida hacia la ciudad y luego distribuida. Para ello es necesario desarrollar ABASTECIMIENTOS DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAÉN proyectos y actividades para el establecimiento del servicio que permita llevar el agua agua desd desde e el luga lugarr dond donde e se encu encuen entr tra a (fue (fuent nte) e) haci hacia a la pobl poblac ación ión que que la necesita (usuarios), no sin antes darle el tratamiento que fuera necesario. Los Los sist sistem emas as de abast abastec ecim imie ient nto o de agua agua incl incluy uyen en este este con conun unto to de obra obras s e infraes infraestru tructu ctura, ra, constr construid uidas as para para satisf satisface acerr las necesid necesidade ades s de la poblac población ión.. !epe !epend nden en de la disp dispon onib ibil ilid idad ad de las las fuen fuente tes s natu natura rale les s de agua agua y de las las capacidades t"cnicas y económicas de la población beneficiaria. Para poder realizar un sistema de abastecimiento de agua, se debe distinguir los siguientes componentes principales#
Captación. $nidad encargada de recolectar y preservar la calidad del agua que aflora a la superficie.
Línea Línea de conduc conducció ción. n. %ramo de tuber&a ubicado entre la captación y el rese reserv rvori orio o con con la final finalid idad ad de acerc acercarl arla a a la pobl poblac ació ión, n, ante antes s de ser ser distribuida. Atraviesa terrenos de fuertes pendientes, quebradas, r&os, etc. $nidad ad que que sirv sirve e para para Rese Re serv rvor orio io o tanq tanque ue de al alma mace cena nami mien ento to.. $nid almacenar el agua que produce la fuente cuando "sta es mayor a lo que la pobl poblac ación ión cons consum ume e y perm permit ite e cubri cubrirr la dema demand nda a en horas horas de mayor mayor cons consum umo. o. Adem' dem's, s, debe debe ser ser capaz capaz de pres preserv ervar ar la cali calida dad d del del agua agua generalmente la cloración se realiza en estos reservorios.
Línea Línea de aducci aducción ón y redes redes de distri distribuc bución ión.. La primera es el tramo de tube tuber& r&a a que sale sale del del reserv reservor orio io haci hacia a las las vivi viviend endas as y que que condu conduce ce la cantidad de agua que se consume en ese momento. Las redes se encargan de distribuirla a las viviendas yo piletas.
II.- OBJETIVOS:
*n este segundo informe llevamos los siguientes obetivos#
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*n la captación se har' el dise+o de una bocatoma (barrae, muros de encausamiento, desarenador, l&nea de conducción).
!ise+ar la tuber&a de conducción de agua, desde la planta de tratamiento hasta el reservorio considerando un di'metro y clase de tuber&a adecuada.
III.- JUSTIFICACION: iguiendo adecuadamente el dise+o, ayud'ndose aplicando los criterios del reglamento las estructuras deben funcionar eficientemente hasta que cumplan su periodo de dise+o. Proyectos de abastecimiento de agua para una ciudad, se deben elaborar adecuadamente, teniendo en cuenta un fin económico adecuado para su eecución. $na población urbana o rural, principalmente tiene la necesidad de contar con agua potable, por lo cual es de gran importancia elaborar proyectos de abastecimiento.
IV.- ALCANCES: Para el dise+o de las estructuras hidr'ulicas se tendr' en cuenta los siguientes par'metros# -audal medio#
m / 010.20 Lseg.
-audal m'3imo diario#
m'3 d / 214.54 Lseg.
-audal m'3imo horario# m'3 h / 465.10Lseg.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAÉN -audal m'3imo rio#
m'3 rio / 176.86 m0seg.
-audal m&nimo rio#
m'3 rio / 4 m0seg.
V.- MARCO TEORICO:
1) BOCATOA! "# R$O Las estructuras de captación llamadas tambi"n de derivación sirven para captar un caudal determinado para fines de aprovechamiento hidr'ulico.
1.1.
"#%$&$C$O&
La bocatoma, azud, toma o presa derivadora es la estructura que se construye sobre el lecho del r&o con la finalidad de ataar cierto caudal de agua, para verter dicho caudal en el canal de derivación. $na obra de toma cualquiera que sea el fin de la captación debe tener las siguientes partes# 9. :arrae o azud que puede ser fio, móvil o mi3to. 1. :ocal regulador con reilla que puede ser un orificio, vertedero o compuerta. 0. -anal de limpia con compuerta para evacuar sedimentos 2. Aliviadero de demas&as para evacuar los e3cedentes de la capitación. ;. !esarenador o sedimentador. 4.
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<$?=, !* *@-A$,A<*@%= :A??AB* !,PA!=? !* *@*?CA :=-AL
>*?%*!*?= LA%*?AL
!*,A?*@A!=?
1.'.
CA&AL "# "#R$(AC$O&
*n el c'lculo de la sección de un canal debe partirse del hecho siguiente# desde el punto de vista hidr'ulico hay, en principio, un nDmero infinito de soluciones. *n el caso de un canal que va a ser construido, el gasto o caudal esta dado por las condiciones de dise+o no proviene de un c'lculo hidr'ulico, sino de la función del canal, de la naturaleza del servicio que presta y por cierto del an'lisis que se ha hecho de las disponibilidades de agua. *l caudal de dise+o es un dato impuesto al que debe adecuarse al c'lculo de la sección del canal.
1.3.
#L##&TO! #O#TR$CO!
on propiedades de la sección transversal de un canal, que se definen completamente
por la forma de la sección y la profundidad del fluo como se
muestra en las figuras#
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%*R+LA! ,ARA "#T#R$&AR LA !#CC$O&%órmula de annin- *s la fórmula cuyo uso se halla m's e3tendido en la actualidad. Proviene de considerar que en la fórmula de -hezy el coeficiente - las formulas de
!onde# /caudal a conducir en m0s @/coeficiente de rozamiento de
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BARRA/#:
1.4.
*s una es una estructura que se construye generalmente transversal al cauce del rio con el obeto de levantar el nivel de agua del mismo, su altura debe ser tal que permita una carga de agua suficiente en la toma, para el ingreso seguro del agua en esta, considerando las p"rdidas de carga que se producen en los muros, reillas y compuertas de sección en la toma. $na vez establecido un apropiado tirante EyF de agua en el canal de conducción, se ubicara el vertedero del barrae a una evolución sobre el fondo del rio, igual a#
P/0y, cuando el caudal sea menor a 9m 0s P/1.;y, cuando el caudal sea de 9 a 97 m 0s P/1y, cuando el caudal sea mayor a 97 m0s Gormula principal#
/
caudal m'3imo o m&nimo del rio (dependiendo a la carga que se desee
encontrar)
1.19 cuando la presa es perpendicular al rio
b/
ancho del rio
h/
carga de agua m'3ima o m&nima
TABLA ,ARA "$#&!$O&AR LA! !#CC$O! "#L BARRA/#
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"#T#R$&AC$O& "# L0 LH/ 7.421I-Ih3ma3
1..
"$!#2O "#L (#RT#"#RO
*l vertedero, llamado tambi"n aliviadero, es el nombre de una estructura hidr'ulica cuya finalidad es la de permitir que pase el agua a los escurrimientos superficiales. *l vertedero hidr'ulico cumple diferentes funciones entre las que se encuentran las que se destacan, garantizar que la estructura hidr'ulica ofrezca seguridad, pues impide que se eleve el nivel de aguas arriba sobre el nivel m'3imo. ABASTECIMIENTOS DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAÉN Carantizar que el nivel de agua tenga poca variación en el canal de riego aguas arriba. -omponerse en una zona de una sección de aforo que tenga el r&o o el arroyo. !eterminación del fluo del vertedero# @umero de froude#
Gr
/
9 fluo critico
Gr
J
9 supercritico (fluo rapido)
Gr
K
9 subcritico (fluo lento)
e dise+a con la formula#
5 5 2 2 − 4 h h 1 0 Q = C 2 g b 15 h1 − h0
!"#$% "&'(%
5 5 h0 2 − h1 2 4 Q = C 2 g b 15 h0 − h1
1.3.
!"#$% )*+,-%
"#!AR#&A"OR LO&$T+"$&AL
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAÉN u funcionamiento se basa en la reducción de la velocidad del agua y de las turbulencias, permitiendo as& que el material sólido transportado en suspensión se deposite en el fondo, de donde es retirado periódicamente. @ormalmente se construyen dos estructuras paralelas, para permitir la limpieza de una de las estructuras mientras la otra est' operando.
*l desarenador se dise+a# egDn el ng. @ozai >K
7.0
ms
M/
7.0
mm
-/
9.;
K 9.; N 1 J
L/
- (O%>)
%sed / 1;
seg
!onde# -/
coeficiente de seguridad
O/
profundidad de sedimentación
%/
tiempo de sedimentación
>/
velocidad del agua
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1.4.
A&AL$!$! "# #!TAB$L$"A"
La estabilidad del barrae se realiza por volteo por corte y por las fuerzas de subpresión Cv
Mr =
Ma
=
1.20
La fuerza de sub presión se determina mediante Lanne o :ligh Bligh#
Longitud total igual a las longitudes verticales m's las horizontales LT
= L H +
l V
Lanne:
Longitud total igual a las longitudes verticales m's un tercio de las horizontales. LT
=
L H 3
l
+ V
La fuerza de supresión se determina mediante la fórmula# S P
=
γ bc ' ( h
+
h '−
hx LT
)
!=@!*# P# la fuerza de supresión γ
# Peso espec&fico del agua
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAÉN b# ancho de la sección (normal al ee del canal) -#factor de la subpresion depende de la porosidad del terreno o material •
- concreto/7.1;
•
- roca mediana calidad /7.;7
•
-Q
O# profundidad de un punto cualquiera respecto al punto a en donde se inicia el recorrido de filtración O3L# carga perdida en un recorrido 3 LA $: P?*=@ *
1.5.
C+R(A! "# R#A&6O
e dise+a con la finalidad de encauzar el agua en el rio cuando no tiene una topograf&a que lo realice. 9. e inicia el c'lculo en una sección cuyas caracter&sticas de escurrimiento sean conocidas (sección de control), luego se avanza donde las secciones de control eercen fluencia.
1. -alcular en la sección de control la energ&a especifica. 2
1
H 1 = Y 1 +
V 1 2 2 g
S 1 =
V 1 n 2 4
*cuación de
R 3
0. e asume un tirante y1 razonablemente de acuerdo a la tendencia del ee hidr'ulico
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAÉN 1
H 2 = Y 2 +
V 2 2 2 g
2
S 2 =
V 2 n
2
4
R
*cuación de
3
2. !eterminar la pendiente promedio S m =
S 1 + S 2 2
;. -alcular la variación de 3 (T3) S m
=
H 1 + H 2 S m − i
4. ?epetir los mismos pasos hasta llegar a la otra zona de control
8. finalmente L/UT3
hmax
1.9.
"$!#2O "#L COLC7O& "# A+A
e realiza con la finalidad de evitar las erosiones y socavación del aguas debao de la estructura. Para su dise+o se usan las siguientes formulas#
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAÉN >= / A
H =
V O
2
2 g
+
hmax
H = E 0 = Y cont +
q2 2
ϕ * 2 g * Y
, ϕ = 0.9 cont
!e esta ultima ecuación se determina el
Y cont
.
2 Y cont 8q − Y 2 = 1 1+ g * Y 3cont 2
Altura del muro
hmax
=
y2 + bl
-alculo de la profundidad e/ynNy1 Longitud del colchón de agua L/;Ve
'. L$A "# CO&"+CC$O&'.1.
"#%$&$C$O&-
e entiende por l&nea de conducción al tramo de tuber&a que transporta agua desde la captación hasta el reservorio, planta potabilizadora, o bien hasta el tanque de regularización, dependiendo de la configuración de agua potable. $na l&nea de conducción debe seguir, en lo posible, el perfil del terreno y debe ubicarse de manera que pueda inspeccionarse f'cilmente. *sta puede dise+arse para trabaar por gravedad o bombeo. Para que se utilice la distribución por gravedad, es necesario que la fuente de suministro, sea un lago o un embalse, este situado en algDn punto elevado respecto a la ciudad, de manera que pueda mantenerse una presión suficiente en ABASTECIMIENTOS DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAÉN las tuber&as principales. *ste m"todo es el m's aconseable se la conducción que une la fuente con la ciudad es de tama+o adecuado y est' bien protegida contra roturas accidentales. -uando las condiciones de terreno o el gasto necesario del suministro de agua no permiten el dise+o de la l&nea de conducción por gravedad, se utiliza el bombeo.
2.2.
CR$T#R$O! "# "$!#2O
!efinido el perfil de la l&nea de conducción, es necesario considerar criterios de dise+o que
permitan el
planteamiento final en base a
las siguientes
consideraciones#
A) CARA "$!,O&$BL#La carga disponible (Gigura) viene representada por la diferencia de elevación entre la obra de captación y el reservorio.
B) A!TO "# "$!#2O*l gasto de dise+o es el correspondiente al gasto m'3imo diario (md), el que se estima considerando el caudal medio de la población para el periodo de dise+o seleccionado (m) y el factor 81 del d&a de m'3imo consumo.
C) CLA!#! "# T+B#R$A!-
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAÉN Las clases de tuber&a a seleccionarse estar'n definidas por las m'3imas presiones que ocurran en la l&nea representada por la l&nea de carga est'tica. Para la selección se debe considerar una tuber&a que resista la presión mas elevada que pueda producirse, ya que la presión m'3ima no ocurre bao condiciones de operación, sino cuando se presenta la presión est'tica, al cerrar la v'lvula de control en la tuber&a. *n la mayor&a de los proyectos de abastecimiento de agua potable para poblaciones rurales se utilizan tuber&as de P>-. *ste material tiene ventaas comparativas con relación a otro tipo de tuber&as# es económico, fle3ible, durable, de poco peso y de f'cil transporte e instalación adem's, son las tuber&as que incluyen di'metros comerciales menores de 1 pulg y que f'cilmente se encuentran en el mercado.
Clase de tuberías ,(C y m9:ima presión de traba;o
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-uando las presiones sean mayores a las que soporta la tuber&a P>-, cuando la naturaleza del terreno haga antieconornica la e3cavación y donde sea necesaria la construcción de acueductos, se recomienda utilizar tuber&a de fierro galvanizado.
") "$A#TRO!Para determinar los di'metros se consideran diferentes soluciones y se estudian diversas alternativas desde el punto de vista económico.
-onsiderando el m'3imo desnivel en toda la longitud del tramo, el di'metro seleccionado deber' tener la capacidad de conducir el gasto de dise+o con velocidades comprendidas entre
0.6
y
3.0
ms y las p"rdidas de carga por tramo
calculado deben ser menores o iguales a la carga disponible.
#) #!TR+CT+RA! CO,L##&TAR$A!ABASTECIMIENTOS DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO
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(9lvulas de aire
*l aire acumulado en los puntos altos provoca la reducción del 'rea de fluo del agua, produciendo un aumento de perdida de carga y una disminución del gasto. Para evitar esta acumulación es necesario instalar v'lvulas de aire pudiendo ser autom'ticas o manuales. !ebido al costo elevado de las v'lvulas autom'ticas, en la mayor&a de las l&neas de conducción se utilizan v'lvulas de compuerta con sus respectivos accesorios que requieren ser operadas periódicamente.
•
(9lvulas de pura
Los sedimentos acumulados en los puntos baos de la l&nea de conducción con topograf&a accidentada, provocan la reducción del 'rea de fluo del agua, siendo ABASTECIMIENTOS DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAÉN necesario instalar v'lvulas de purga que permitan periódicamente la limpieza de tramos de tuber&as
•
C9maras rompe
Gigura# >'lvula de purga -uando e3iste mucho desnivel entre la captación y algunos puntos a lo largo de la l&nea de conducción, pueden generarse presiones superiores a la m'3ima que puede soportar una tuber&a. *n esta situación, es necesaria la construcción de c'maras rompeNpresión que permitan disipar la energ&a y reducir la presión relativa a cero (presión atmosf"rica), con la finalidad de evitar danos en la tuber&a. *stas estructuras permiten utilizar tuber&as de menor clase, reduciendo considerablemente los costos en las obras de abastecimiento de agua potable.
*n la Gigura se ilustra la ubicación de las estructuras complementarias de la l&nea de conducción# ABASTECIMIENTOS DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO
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VII.- CONCLUSIONES ABASTECIMIENTOS DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO
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e ha elaborado los c'lculos necesarios para el dise+o de la bocatoma# Las obras necesarias para captar el agua del rio estudiado, se realizo mediante una bocatoma haci"ndose por gravedad, aprovechando la diferencia de nivel del terreno. Las dimensiones y caracter&sticas de la obras, permiten la captación de los caudales necesarios para un suministro seguro a la población.
e recomienda hacer un estudio muy detallado del crecimiento de la población para no sobredimensionar las estructuras.
Las obras dise+adas para transportar el agua desde la fuente de provisión hasta la planta de tratamiento se hace mediante una tuber&a de pvc y a los centros de almacenamiento y distribución.
!ependiendo de ciertos factores, como la topograf&a, caudales, origen y destino del agua, etc., se pueden construir canales o acueductos.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAÉN VIII.- BIBLIOGRAFIA:
•
EA:A%*-<*@%= !* AC$A R AL-A@%A?LLA!=F AutorN >*?*@!*LN 0ra *dición ulio del 177;
•
?eglamento @acional de *dificaciones
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