INSTITUTO DE FOMENTO MUNICIPAL UNIDAD EJECUTORA DEL PROGRAMA DE ACUEDUCTOS RURALES
GUIA PARA EL DISEÑO DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE A ZONAS RURALES
Segunda Revisión GUATEMALA, Junio de 1997
INSTITUTO DE FOMENTO MUNICIPAL UNIDAD EJECUTORA DEL PROGRAMA DE ACUEDUCTOS RURALES
ADENDUM
Octubre de 1998 Por los cambios administrativos que se originan del Acuerdo Gubernativo 376-97 del 13 de mayo de 1997, el INFOM quedó encargado de la gestión de las Políticas y Estrategias del Sector de Agua Potable y Saneamiento. Como resultado de lo anterior se han originado cambios que afectan partes del contenido de la Guía Para El Diseño De Abastecimiento De Agua Potable A Zonas Rurales. Por consiguiente en el Capítulo I, donde se indique Secretaría de Recursos Hidráulicos se entenderá que se refiere al INFOM. También donde se indique formulario APR 1, se entenderá que se refiere a los nuevos formularios SAS.
INFOM-UNEPAR
GUÍA PARA EL DISEÑO DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE I NDICE Página
PREFACIO
1
PRESENTACIÓN
3
CAPITULO 1 1. INVESTIGACIÓN PRELIMINAR 1.1. 1.2. 1.3. 1.4.
Objetivo Investigación de campo Trabajos de priorización en gabinete Distribución de las localidades priorizadas
4 4 4 6 10
CAPITULO II 2. ESTUDIOS DE PREFACTIBILIDAD 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5.
Objetivo Alcance Recopilación de información Actividades Informe de prefactibilidad
10 10 10 11 11 12
CAPITULO III 3. LEVANTAMIENTOS TOPOGRAFICOS 3.1. Lineamientos generales 3.2. Orden de los levantamientos topográficos 3.3. Zonas de levantamiento 3.4. Libretas de Campo 3.5. Censo de Población 3.6. Aforos
13 13 14 16 18 19 19
Página
CAPITULO IV 4. DISEÑO
19
4.1. 4.2. 4.3. 4.4.
Período de diseño Cálculo de población Consumo de agua potable Capacidad de diseño de las diferentes partes del sistema 4.5. Normas de diseño para las diferentes partes del sistema 4.6. Conducciones 4.7. Tanques de almacenamiento o distribución 4.8. Red de distribución 4.9. Tipos de servicios 4.10. Sistema de bombeo
20 20 21 22 30 30 32 34 35 36
CAPITULO V 5. CALIDAD Y TRATAMIENTO DEL AGUA DE CONSUMO 5.1. 5.2.
Calidad Tratamiento
39 39 40
CAPITULO VI
6. ELABORACION Y PRESENTACION DE PROYECTOS 6.1. 6.2. 6.3. 6.4. 6.5.
Información Preliminar Estudio de prefactibilidad Anteproyecto Proyecto, estudio de factibilidad Presentación de memoria y planos
54 54 54 54 54 54
CAPITULO IV
7. ANEXOS 7.1. 7.2.
Formulario APR-1, para visita preliminar Criterios de selección y priorización de proyectos
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7.3.
Determinación del factor horario por uso simultáneo de conexiones 7.4. Ilustración para la práctica de aforos por sistema volumétrico 7.5. Guía para toma de muestra de análisis Bacteriológico 7.6. Modelo de cuadro a colocar en el margen derecho para la identificación de plano 7.7. Modulación del tamaño de los planos, según normas del ICAITI 7.8. Glosario 7.9. Resumen de Fórmulas 7.10. Esquema de canal de salida de un desarenador 7.11. Programas computarizados para cálculos hidráulicos
GUPIA PARA EL DISEÑO DE ABASTECIMIENTOS DE AGUA POTABLE A ZONAS RURALES
PREFACIO
El subdirector de abastecimiento de Agua Potable y Saneamiento para el Área Rural de Guatemala, integrado por varias agencias estatales y algunos particularidades que se dedican a la actividad de planificación, diseño y construcción de agua potable, preparó en el transcurso de 1989-1990 el Plan Nacional de Abastecimiento de agua Potable y Saneamiento para el área Rural, a ejecutarse en el quinquenio 1991-1995, con la fijación de metas de cobertura que permitan llegar al final del decenio con un adecuado y realista margen de estos servicios para la población rural de Guatemala, que constituye todavía el 65% de la totalidad de habitantes del país. Dentro del país de las actividades de elaboración del Plan, estuvo la revisión de las Normas de Diseño de Acueductos Rurales y de las Especificaciones de Construcción, que en diversas publicaciones y folletos son observadas en forma no generalizada por dichas dependencias. Fue así como durante 1990 se recopilaron dichas publicaciones y volúmenes, y se enriquecieron con las que están en práctica en países similares a Guatemala, y se adoptaron las recomendaciones básicas sobre las últimas prácticas, métodos y observancias en el campo de agua potable y el saneamiento, sin perder de vista el aprovechamiento de tecnologías apropiadas, para que las simplicidad de las mismas pudiera impactar con mayores coberturas y con logros más prácticos y rápidos en beneficio de la salud de los habitantes. En la conformación de las Normas originales participaron diversas agencias, en un Seminario realizado en la ciudad de Antigua Guatemala en 1990, dándole su aprobación final y recomendando su observancia en el país. La oficina sanitaria panamericana cumpliendo con sus objetivos primordiales, proporcionó su cooperación y publicación de dos volúmenes: el primero de las Normas de Diseño de Acueductos Rurales y el segundo, de las Especificaciones de Construcción de Acueductos Rurales, esperando que el esfuerzo se tradujera en una óptima utilización de las mismas, para beneficio de la salud de los guatemaltecos y del desarrollo del país.
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Durante un Seminario Taller, organizado por la Asociación Guatemalteca de Ingeniería Sanitaria y Ambiental de octubre de 1993, se revisó el documento publicado en noviembre de 1990, a fin de validarlo incorporándose algunas modificaciones que se encontraron apropiadas. De nuevo la Oficina Sanitaria Panamericana colabora presentando esta versión validada del documento original.
Guatemala, octubre de 1993
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PRESENTACION En el presente documento se ofrece un compendio de las normas básicas para el diseño de proyectos de abastecimiento de agua potable para las zonas rurales de la República de Guatemala. Las mismas son el producto de la consolidación de las experiencias que sobre dicha materia se han acumulado a través de los años, tanto por las dependencias del sector público como por organismos y asociaciones del sector privado. Persigue esta Guía, dar los lineamientos básicos para que el profesional y el personal de apoyo involucrados en el subsector, introduzcan en los proyectos de abastecimiento de agua, las tres condiciones fundamentales de proporcionar a las poblaciones agua: 1) en la cantidad necesaria, 2) con la calidad adecuada y 3) con la garantía de un servicio permanente, en relación con la duración de las instalaciones y la cuantía de las inversiones. Debe tomarse en cuenta, sin embargo, que esta, como cualquier otra guía, no exime al profesional, ni de su ingenio, ni de su responsabilidad, en la concepción del proyecto, ni de la facultad de aplicar su criterio para obtener mejores logros en su trabajo. Esta Guía no incluye Normas para el diseño de obras de tratamiento de agua por medio de coagulantes químicos. De ser necesario incluir este procedimiento durante el estudio de los componentes de algún acueducto para el área rural, el profesional consultará Normas para el diseño de acueductos urbanos. En todo proyecto de abastecimiento de agua potable, se incluirá un proyecto paralelo de eliminación de excretas y otro de educación sanitaria.
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1.
INVESTIGACION PRELIMINAR
1.1
Objetivo La investigación preliminar tiene por objeto obtener y clasificar la información básica sobre una comunidad o un grupo de comunidades determinadas, que carezcan del servicio de agua potable. También será necesaria, cuando se trate de ampliación o mejora del servicio. La investigación preliminar consta fundamentalmente de dos partes:
1.2
1.
Investigación de campo.
2.
Trabajo de priorización en gabinete.
Investigación de campo Con el objeto de recabar información básica, determinar preliminarmente la factibilidad técnica y la necesidad de la obra, se efectuará por lo menos una visita o las que sean necesarias a la comunidad para recabar información sobre los siguientes aspectos: 1.
Información sobre la localidad.
2.
Población.
3.
Vivienda.
4.
Acceso.
5.
Abastecimiento actual de agua.
6.
Disposición de excretas.
7.
Otros servicios existentes.
8.
Fuentes de agua propuestas.
9.
Organización comunitaria.
10.
Recursos disponibles y aporte comunal.
A la primera visita se denominará “Visita Preliminar” y su campo de acción debe extenderse a lugares vecinos, si fuese necesario.
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1.2.1
Acciones previas al reconocimiento. a) Reconocimiento de la documentación. Antes de la visita el diseñador tendrá que hacer un reconocimiento con la información complementaria tal como hojas cartográficas, estadísticas del INE, Centros y Puestos de Salud y organizaciones existentes en el lugar. b) Personal a cargo de la visita. La visita preliminar tendrá que ser hecha por el diseñador del proyecto.
1.2.2
Información a ser recolectada en el campo. Con el objeto de estandarizar el proceso de la investigación, la información a ser recolectada en el campo se sujetará a una programación preestablecida y haciendo uso de formularios preestablecidos. Como parte de trabajos anteriores, las dependencias especializadas del Sector Público han discutido y aprobado emplear para estos fines el formulario APR-1, que aparece en el Capítulo VII, Anexos, de esta Guía. La información recolectada en el campo deberá contener lo siguiente: a) Información sobre la localidad. Código y tipo de la localidad (aldea, caserío, etc.) y jurisdicción municipal y departamental. El Código se refiere a la nomenclatura del Instituto Nacional de Estadística, que se puede llenar posteriormente. b) Población y vivienda. Si no se tiene información del último censo, no llenar el campo, sino posteriormente. c) Accesos. Deberá registrarse en forma descriptiva el tipo de accesos que tenga la comunidad y sus distancias. d) Abastecimiento actual de agua. Indicar si hay sistema de abastecimiento de agua y si no hay, en qué forma se abastecen actualmente los vecinos.
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e) Disposición de excretas. Investigar y reportar sobre la forma de disponer las excretas (campo abierto, letrina, etc.) en la localidad. f) Otros servicios existentes. Enumerar los servicios existentes como: energía eléctrica, escuelas, puestos de salud, etc. g) Fuentes de agua propuestas. Parte importante sobre la investigación de campo, será la investigación sobre la probable fuente de agua que se proponen para los futuros proyectos, tratando de recoger la máxima información posible. Iniciar el registro de aforos indicando el lugar de aforo, el resultado obtenido y el método utilizado. h) Organización comunitaria, recursos disponibles y aporte comunal. Se obtendrá un esquema de la organización comunitaria si la hubiere, y se determinará el grado de interés y participación que tenga la comunidad sobre las obras de abastecimiento de agua con las cuales será beneficiada, para determinar los recursos que aportarán los vecinos; debe agotarse la investigación en relación con los aspectos predominantes en este sentido. En lo posible, el formulario APR-1 deberá llenarse en forma completa de acuerdo al instructivo que lo norma. Dicho formulario llenado en forma completa será el resultado de la investigación de campo efectuado.
1.3
Trabajos de priorización en gabinete. Cada dependencia, entidad y organización que ejecute un proyecto de agua potable y saneamiento en el país realizará su propia priorización, de acuerdo al procedimiento siguiente:
1.3.1
Secuencia de acciones El trabajo de gabinete, una vez se ha hecho el trabajo de campo y llenada la forma APR-1 requiere del cumplimiento de una secuencia de acciones, que es necesario se observen por todas las dependencias e instituciones que tiene a su cargo visitas preliminares y aforos, las cuales son las siguientes:
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a) Envío de formularios APR-1, por parte de todas las dependencias a la Secretaría de Recursos Hidráulicos, con fines de control y unificación. b) La Secretaría de Recursos Hidráulicos ordenará los formularios recibidos y los distribuirá entre las dependencias del Subsector, para el ingreso de la información en los equipos de computación destinados para establecer los bancos de datos. c) La Secretaría de Recursos Hidráulicos recolectará nuevamente la información en los equipos de computación destinados para establecer los bancos de datos. d) La unificación en computadora de la información enviada por las dependencias del subsector, contenida en sus propios equipos de computación, tiene por objeto obtener los productos de APR-1, especialmente la priorización de los proyectos. e) Las dependencias del subsector seleccionará entre las localidades priorizadas aquellas en las que tengan interés, con el objeto de continuar los estudios correspondientes y responsabilizarse de la elaboración de los proyectos y ejecución de obras. Bajo la dirección de la Secretaria de Recursos Hidráulicos, todas las acciones enumeradas en los incisos a) al e), deberán hacerse rutinariamente todos los años, en los meses de mayo, junio y julio, de tal forma que los estudios subsecuentes se realicen a partir del mes de agosto.
1.3.2
Depuración y complementación de datos. Una de las actividades de la Secretaria de Recursos Hidráulicos será revisión de los datos contenidos en formulario APR-1 para examinar si de acuerdo con los instructivos correspondientes, tiene la información completa, o si será necesario completar algún dato con el que no se cuente a nivel de campo como: a) El código de la localidad, el cual se obtiene de los listados que tiene el INE sobre todos los núcleos poblados del país.
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b) El número de habitantes del censo de población del año 1981, que se puede recabar en los reportes del INE. c) Revisar todos los ítems del formulario APR-1, para determinar si todos han sido contestados. Si algún dato básico no estuviera incluido, deberá obtenerse durante una nueva visita. Un dato básico es el referente a la existencia de fuentes de agua y sus aforos. El formulario APR-1, no se aplica para localidades que tengan abastecimiento de agua.
1.3.3
Ingresos de los datos a las computadoras. Revisados los datos recolectados en los formularios APR-1, por las diferentes instituciones del subsector de agua potable y saneamiento del área rural, la Secretaría de Recursos Hidráulicos, distribuirá los formularios entre las distintas dependencias para ser ingresados en las computadoras como parte del sistema de información para planificación de los datos del subsector. Para tal fin, se tiene instalado un programa elaborado en FOXBASE, cuyo menú principal consta de tres opciones: a) Mantenimiento del formulario APR-1. b) Mantenimiento de archivos de control. c) Menú de reportes.
a) Mantenimiento del formulario APR-1. Los datos contenidos en los formularios APR-1, serán ingresados a las computadoras utilizando la primera opción que contiene todos las apartados de dichos formularios. Una vez ingresada la información del APR-1, en todas las computadoras, los diskettes conteniendo los datos, serán cursados a la Secretaría de Recursos Hidráulicos para los efectos de la unificación de la información y prosecución del trabajo de computación de los incisos b) y c). b) Mantenimiento de archivos de control. La opción mantenimiento de archivos de control incluye, a su vez, varias opciones que sirven para darle mantenimiento al sistema, así como para copiar datos de diskettes provenientes de otra institución o para hacer 8
copias de los datos ingresados y cursarlos en diskettes a otras instituciones pertenecientes al subsector. c) Menú de reportes. Cuando se haya ingresado los datos de todas las localidades a la computadora, las dependencias del subsector pueden disponer, a través de esta opción, de los siguientes reportes: -
Listado de localidades por rango de población.
-
Listado de número de viviendas por localidades.
-
Listado por localidad de viviendas con o sin letrinas en buen o mal estado.
-
Listado de localidades con energía eléctrica.
-
Listado alternativas con fuentes existentes.
-
Listado alternativas con fuentes existentes más altas y más bajas.
-
Listado de levantamientos por institución
-
Listado de localidades por municipios y departamentos.
-
Listado de priorización de localidades por municipios y departamentos.
-
Listado localidades no priorizadas.
-
Listado de formas de abastecimiento de agua.
Esta información básica sobre los resultados de la investigación preliminar, permitirá evaluar la posibilidad de elaborar proyectos de abastecimiento de agua potable y saneamiento en las localidades priorizadas. La priorización se hace con base en la metodología para la selección de localidades que se incluyen en el Capítulo II, Anexos de esta Guía.
9
1.4
Distribución de las localidades priorizadas. Las localidades priorizadas por la computadora como posible de ser servidas con un sistema de agua potable, serán distribuidas entre las entidades gubernamentales y no gubernamentales que introducen este servicio en el área rural. Con tal objeto, la Secretaría de Recursos Hidráulicos convocará en la primera quincena del mes de agosto de cada año, a todas las entidades mencionadas a una reunión en la que se procederá, por parte de las mismas, a la selección de las localidades a atender de conformidad con la capacidad técnica y financiera de cada entidad, para asumir los estudios, diseños y construcción de los sistemas de agua respectivos, así como los de letrinización, en el año siguiente. Si la entidad que tome a su cargo determinada comunidad, no le fuera posible proseguir los estudios, deberá informar sobre esta circunstancia a la Secretaría de Recursos Hidráulicos, en un plazo máximo de 6 meses. Las localidades no priorizadas, serán objeto de un estudio complementario por parte de la dependencia que tuvo a su cargo la visita preliminar y los aforos, con el objeto de efectuar todas las diligencias necesarias para lograr que la circunstancias por las cuales no fueron priorizadas, se subsanen. Una vez visitadas las comunidades en una segunda oportunidad, volverían a considerarse dentro del proceso de priorización.
2.
ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD
2.1
Objetivo. Los estudios de prefactibilidad tienen por objeto considerar los aspectos técnicos, económicos y sociales de los proyectos de abastecimiento de agua potable y saneamiento básico, haciendo uso de la información de gabinete y de campo, para determinar la viabilidad técnica y socioeconómica de un proyecto y establecer su elegibilidad para continuar con los estudios.
2.2
Alcance. El estudio de prefactibilidad necesitará una nueva visita al lugar, para comprobar la información del formulario APR-1, obtener información adicional necesaria, hacer nuevos aforos, tomar muestras de agua para análisis físico, químico
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sanitario y exámenes bacteriológicos, determinando la viabilidad técnica y socioeconómica del proyecto.
2.3
Recopilación de información. Para la realización de las actividades anteriores, el expediente deberá ser formado inicialmente con la información de gabinete que se recabe, la cual consistirá en lo siguiente:
2.3.1
Información general de la comunidad. Localización, ubicación, características geográficas, étnicas, etc. Fuente: Diccionario geográfico de la República de Guatemala y monografías de los municipios.
2.3.2
Mapas de localización de la población a una escala conveniente que identifique sus principales accesos y los lugares poblados vecinos. Se recomienda usar los mapas escala 1:50,000 del I.G.N.
2.3.3
Información sobre climatología e hidrología. Fuente: Mapa climatológico y boletines del INSIVUMEH.
2.3.4
Datos sobre población y vivienda, locales, municipales y departamentales, tasa de crecimiento. Fuentes: Diversas.
2.3.5
Toda la información adicional que sirva de base para tener una visión global de la comunidad.
2.4
Actividades
2.4.1
Análisis de población actual de la comunidad así como su número de viviendas y estimar el número futuro de población y viviendas al final del período de diseño que se adopte.
2.4.2
Analizando la diferencia de nivel fuente comunidad, los accidentes topográficos y las longitudes de líneas, se determinará el grado de exactitud requerido y el método topográfico a utilizar.
2.4.3
Partiendo de la capacidad de la fuente, la dispersión del núcleo poblacional y el nivel socio-económico, se definirá el tipo de servicio a proporcionar, ya sea por llenacántaros, conexiones prediales o domiciliares.
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2.4.4
Determinar las dotaciones a ser usadas en el diseño del sistema de acuerdo a los rangos recomendados en esta Guía. Asimismo se estimarán los valores para cuantificar las demandas máximas diarias y horarias que requiera el proyecto.
2.4.5
Determinar si las fuentes de aguas propuestas son capaces de absorber la demanda señalada en el numeral anterior. Analizar si las fuentes propuestas no tiene serios impedimentos técnicos o legales que impidan su empleo.
2.4.6
Analizar la calidad física, química sanitaria y bacteriológica de las fuentes propuestas de acuerdo con los resultados de los análisis de laboratorio, los que deberán cumplir con las normas establecidas (COGUANOR 29001).
2.4.7
Analizar el interés y la capacidad económica de los habitantes para poder contribuir con la ejecución de las obras.
2.4.8
Hacer un predimensionamiento de las posibles obras a efectuar, tanto en agua potable como en saneamiento, estimando longitudes y diámetros de tuberías, cantidades y volúmenes de obra, número de letrinas a instalar y hacer una estimación global del costo de las obras y sus valores por habitante, tanto actual como futuro.
2.5
Informe de prefactibilidad. Como un resumen de lo actuado y analizado, producir el informe de prefactibilidad con los siguientes grandes rubros: a) Información general de la comunidad, accesos, topografía, clima, meses de lluvia, población, vivienda, organización de la comunidad, así como descripción de la forma en que actualmente se surten los vecinos de agua y disponen sus aguas servidas. b) Información sobre las fuentes disponibles: ubicación, capacidad, distancia fuente-comunidad, etc. c) Estudio de opciones para definir la solución técnica y económica más favorable, a fin de continuar con los estudios finales, tanto para agua potable como para saneamiento básico. d) Indicaciones preliminares sobre prediseño de las obras a construirse.
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e) Costos estimados globales del proyecto de agua potable y el de saneamiento. f) Recomendación sobre su factibilidad técnica y socioeconómica. g) Propiedad de la fuente, acciones para obtener sus documentos legales, así como para los predios para obras de arte y servidumbre de paso. h) Limitaciones que pueden obstaculizar la ejecución del proyecto. i) Organización comunal para el proyecto de abastecimiento de agua y saneamiento. j) Recomendación de las acciones que procede efectuar subsecuentemente.
3.
LEVANTAMIENTOS TOPOGRAFICOS
3.1
Lineamientos generales. Se efectuará levantamiento topográfico de las líneas que unan las fuentes de abastecimiento de agua seleccionadas con los núcleos poblados, así como de estos núcleos poblados. De las fuentes de abastecimiento, se sacarán detalles de su configuración. En las líneas topográficas de la fuente a los núcleos poblados, además de la identificación propia de la línea, se localizarán detalles importantes como estructuras existentes, pasos de ríos, quebradas y zanjones, caminos, cercos, puntos altos del terreno, etc. El levantamiento de los núcleos poblados consistirá en el trazo de líneas principales y ramales secundarios que puedan ser utilizados para la instalación de las tuberías de distribución del agua, con la localización de todas las viviendas, edificios públicos, calles y caminos existentes dentro de los núcleos poblados, así como la identificación de todas las estructuras y sitios importantes. Los levantamientos topográficos para acueductos, contendrán las dos acciones principales de planimetría y altimetría. Previamente al inicio de los trabajos de topografía se tendrá la certeza, mediante documentos, de que las fuentes seleccionadas pueden ser empleadas para los fines del proyecto, y durante la ejecución de los trabajos, cerciorarse y obtener las promesas de servidumbre de paso para las conducciones y de propiedad de los terrenos para las obras de arte importantes y plantas de tratamiento, considerando la gestión de expropiación, si fuere necesario.
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3.2
Orden de los levantamientos topográficos. Dependiendo del tamaño y tipo del proyecto, habitantes a ser beneficiados, características del terreno, aparatos a emplearse y errores permisibles, los levantamientos topográficos a realizarse pueden ser de primero, segundo o tercer orden, dependiendo de la complejidad del proyecto, lo cual deberá ser determinado en el estudio de prefactibilidad.
3.2.1
Levantamiento topográfico de primer orden. a) Debe usarse: -
En levantamiento de sistemas por gravedad con diferencias totales de altura entre puntos obligados críticos menores de 5m/km., que hayan sido determinados en el estudio de prefactibilidad.
-
En sistemas por bombeo:
b) Forma de realizarlo: -
El levantamiento planimétrico se referirá al meridiano magnético y será efectuado con teodolito de precisión y cinta métrica metálica de precisión.
-
El levantamiento altimétrico será efectuado con nivel de precisión de trípode, referenciado a B.M. convencional bien identificado o de preferencia, a un B.M. geodésico.
c) Errores permisibles. -
El error máximo admisible de cierre en distancia será 𝑒 = 𝐿 ∗ 1 1,000, siendo: 𝑒 = 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑒𝑛 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠. 𝐿 = 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑜𝑙í𝑔𝑜𝑛𝑜 𝑐𝑒𝑟𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠.
-
El error máximo admisible en el cierre angular de las poligonales cerradas será 𝑒 = 𝑎 𝑁, siendo: 𝑒 = 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑒𝑛 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠. 𝑎 = 𝑎𝑝𝑟𝑜𝑥𝑖𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑝𝑎𝑟𝑎𝑡𝑜 𝑒𝑛 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠. 𝑁 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑣é𝑟𝑡𝑖𝑐𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑜𝑙𝑖𝑔𝑜𝑛𝑎𝑙
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-
El error máximo admisible en el cierre altimétrico será 𝑒 = ±25 𝐾, siendo: 𝑒 = 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑒𝑛 𝑚𝑖𝑙𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠. 𝐾 = 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑘𝑖𝑙ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠
3.2.2
Levantamiento topográfico de segundo orden. a) Debe usarse: -
Cuando la distancia de la fuente a la comunidad sea mayor de 6 kilómetros.
-
La diferencia de altura fuente-comunidad (viviendas más altas) sea hasta de 10 metros por kilómetro. Sistemas por gravedad.
-
Las viviendas a abastecer sean más de 100, al momento de hacer el levantamiento.
b) Forma de realizarlo: -
El levantamiento planimétrico se referirá al meridiano magnético y será efectuado con teodolito de precisión y cinta métrica metálica de precisión o taquimétricamente.
-
El levantamiento altimétrico se hará por nivelación trigonométrica con teodolito, con doble lectura adelante y atrás, referenciado a B.M. convencional bien identificado o preferencia, a un B.M. geodésico.
c) Errores permisibles. -
El error máximo admisible de cierre en distancia será 𝑒 = 𝐿 ∗ 1 500, siendo: 𝑒 = 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑒𝑛 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠. 𝐿 = 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑜𝑙í𝑔𝑜𝑛𝑜 𝑐𝑒𝑟𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠.
-
El error máximo admisible en el cierre angular de las poligonales cerradas será 𝑒 = 𝑎 𝑁, siendo: 𝑒 = 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑒𝑛 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠. 𝑎 = 𝑎𝑝𝑟𝑜𝑥𝑖𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑝𝑎𝑟𝑎𝑡𝑜 𝑒𝑛 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠. 𝑁 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑣é𝑟𝑡𝑖𝑐𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑜𝑙𝑖𝑔𝑜𝑛𝑎𝑙
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-
El error máximo admisible en el cierre altimétrico será 𝑒 = ±50 𝐾, siendo: 𝑒 = 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑒𝑛 𝑚𝑖𝑙𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠. 𝐾 = 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑘𝑖𝑙ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠
3.2.3
Levantamiento topográfico de tercer orden. a) Debe usarse: -
Cuando la distancia de la fuente a la comunidad sea mayor de 6 kilómetros.
-
La diferencia de altura fuente-comunidad (viviendas más altas) sea hasta de 15 metros por kilómetro. Sistemas por gravedad.
-
Las viviendas a abastecer sean 100 como máximo, al momento de hacer el levantamiento.
b) Forma de realizarlo: -
El levantamiento planimétrico se referirá al meridiano magnético, utilizando brújula y cinta métrica de cualquier clase.
-
El levantamiento altimétrico se hará por nivel de mano o altímetro, referenciado a un B.M. convencional bien identificado o preferencia a un B.M. geodésico.
c) Errores permisibles. -
El error máximo admisible de cierre en distancia será de 4 metros por kilómetro de poligonal.
-
En caso de error de cierre angular, deberá regresarse al campo.
-
El error máximo admisible en el cierre altimétrico será de 10 centímetros por kilómetro de planimetría.
3.3
Zonas de levantamiento.
3.3.1
Zona de captación. Se hará el levantamiento topográfico lo más amplio y detallado posible, de acuerdo a las condiciones del terreno y al tipo de obra, sacando secciones transversales donde se localicen el o los brotes. Cuando se trate de una
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corriente de agua, se levantarán secciones en una longitud mínima de 20 m a un espaciamiento máximo de 20 m transversales, aguas arriba y abajo del sitio seleccionado. En corrientes se determinarán los niveles de escorrentía máximo y mínimo. Igual especificación se tendrá en cuenta al utilizar lagos o lagunas. Es recomendable sacar cuadricula a cada 5 metros.
3.3.2
Zonas para construir obras de arte. (Desarenador, planta de tratamiento, tanque de almacenamiento, drenajes y otros). Se hará un levantamiento topográfico lo más amplio y detallado posible de acuerdo a las condiciones del terreno y al tipo de la obra, en los sitios precisamente seleccionados para ello.
3.3.3
Líneas de conducción. Previamente a iniciar el levantamiento de las líneas de conducción, deberá hacerse un recorrido desde las fuentes hasta las comunidades para hacer una selección preliminar de la localización de la o las líneas de conducción. El levantamiento topográfico de estas líneas deberá registrar los obstáculos más importantes y los que pudieran provocar algún problema en el diseño y construcción y para tales efectos, deberá observarse la siguiente norma: cuando las distancias sean uniformes, sin accidentes intermedios como zanjones o montículos, las distancias entre puntos de nivelación dependerán de la pendiente longitudinal y se tomarán los siguientes parámetros:
Pendiente longitudinal Línea de conducción Menor de 5% Entre 5 y 20% Mayor de 20%
3.3.4
Distancia horizontal mínima Entre puntos de nivelación 20.0 metros 10.0 metros 5.0 metros
Líneas de conducción. En los levantamientos topográficos del núcleo de la población así como de la zona de desarrollo futuro, se localizarán y nivelarán todas las calles y caminos indicando el tipo y estado de la rasante. Se localizarán las edificaciones por radiaciones. Se señalarán los edificios públicos, escuelas, industrias, puestos de salud, parques, campos de deporte, cursos de agua, puentes y todas aquellas
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estructuras naturales o artificiales que guardan relación con el proyecto de la red o influyan en su diseño. Se correrá nivelación de los accidentes topográficos de importancia y se tomará la cota de los cruces de las calles, viviendas, escuelas e iglesias ligando estas nivelaciones a la general, cuando el nivel de servicio lo requiera. La zona de distribución deberá levantarse por medio de poligonales cerradas cuando sea posible, o abiertas; otros ejes de levantamiento deberán enlazarse a la poligonal principal. El detalle de estos trabajos será consecuente con el orden del levantamiento topográfico.
3.3.5
Levantamientos adicionales o replanteos. Levantamientos para la ubicación de las obras de arte como tanques y plantas de tratamiento, se harán posteriormente, enlazándolas a las poligonales iniciales. Lo mismo se hará para los replanteos.
3.3.6
Amojonamiento. Para los levantamientos de primero y segundo orden, en las líneas de conducción y en la zona de distribución y de desarrollo futuro, se dejarán mojones de concreto debidamente referenciados en número tal que permitan se replanteo y que sean visibles de 2 en 2. Los mojones deberán tener una dimensión mínima de 20 cm y una profundidad mínima de 30 cm, un tamaño adecuado para registrar la siguiente información: -
3.4
Número de estación. Caminamiento y fecha
Libretas de campo. Los datos de todo estudio topográfico deberán quedar claramente consignados en las libretas de campo y estarán libres de borrones, manchas, etc. Además se considera indispensable que se acompañen los croquis o esquemas correspondientes, los que deberán ser ejecutados en el campo y a medida que avanza el trabajo. Deberá consignarse el tipo de suelo encontrado en el recorrido.
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3.5
Censo de población. Durante el proceso del levantamiento topográfico, la cuadrilla de topografía deberá levantar un censo de la localidad en el que se ubiquen el número de viviendas a ser completadas en el proyecto, número de habitantes por vivienda y totales y nombres del jefe de la familia.
3.6
Aforos. La cuadrilla de topografía, deberá también hacer el aforo de las fuentes sobre las cuales haga el levantamiento topográfico, indicando el punto exacto y el método utilizado. Cuando se trate de una fuente con varios brotes, deberá aforar cada brote y el total. Deberá anotarse en cada caso el nombre de la fuente, el lugar, fecha y hora exactos. En caso fuere necesario verificar el aforo, se procederá conforme al procedimiento arriba descrito. En caso no fuera posible hacerlo, indicar el motivo que lo impide, describiendo el sitio exacto escogido para practicar un nuevo aforo, así como el método utilizado. Es recomendable practicar como mínimo un aforo en época seca y otro en época lluviosa.
4.
DISEÑO. El diseño de los sistemas de acueductos rurales involucra el diseño funcional y el diseño hidráulico de sus diferentes componentes y el diseño estructural de aquellos que así lo requieran. En el presente capítulo se hará énfasis en el diseño funcional e hidráulico, dado que para la clase y magnitud de estructuras requeridas en los acueductos rurales, se podrá utilizar en la mayoría de los casos, diseños de tipo aprobados por la Unidad Ejecutora responsable. No obstante, en aquellos casos que así lo ameriten, el diseño estructural deberá basarse en la aplicación de las prácticas reconocidas de Ingeniería para el análisis y diseño de estructuras. Para las estructuras de concreto, se seguirán preferentemente, las recomendaciones para diseño por esfuerzos de trabajo del Anexo de Norma ACI 318 complementados por la Norma ACI 350OR-Diseño de 19
estructuras de ingeniería sanitaria, en concreto; y para estructuras de acero, los lineamientos del Manual de Diseño de la AISC. Los criterios para el diseño estructural deberán ser aceptados previamente por la Unidad Ejecutora responsable. Para hacer el diseño funcional e hidráulico de un sistema de abastecimiento de agua potable, se tomarán en cuenta las siguientes normas.
4.1
Período de diseño. Se considera como tal el tiempo durante el cual, la obra dará servicio satisfactorio para la población de diseño. Para fijarlo se tomará en cuenta la vida útil de los materiales, costos y tasas de interés, población e diseño, comportamiento de la obra en sus primeros años y posibilidades de ampliación de acuerdo al recurso de agua. Se recomienda: -
Para obras civiles Para equipos mecánicos
20 años. 5 a 10 años.
Para casos especiales se considerará proyectos en etapas.
4.2
Cálculo de población. Para el proyecto de cada uno de los elementos de la obra deberá hacerse el cálculo de población con el período de diseño correspondiente. Se recomienda utilizar como mínimo dos métodos estadísticos, siendo uno de ellos el geométrico, con el objeto de obtener a través de la comparación entre ellos un resultado más real. Se tomará información básica del Instituto Nacional de Estadística (INE), registros municipales y de sanidad, censos escolares, levantamientos de densidad habitacional por instituciones gubernamentales, etc. En todo caso, el diseñador deberá verificar y evaluar la información. Cuando se justifique, la población flotante y la debida a crecimiento industrial o de cualquier índole fuera de lo normal, deberá tenerse en cuenta dentro del cálculo, así como considerar las tendencias locales de emigración al área urbana. El diseñador deberá tomar muy en cuenta el tamaño de la comunidad, de tal manera que el número final de habitantes, con respecto al actual sea el resultado del incremento vegetativo y migratorio dentro de la jurisdicción de la
20
comunidad. No completar por lo tanto, en estos aspectos, las ampliaciones que se producen a otros núcleos de población circunvecinos, a menos que este extremo sea explícitamente completado.
4.3
Consumos de agua potable.
4.3.1
Definición. a) Dotación. Es la cantidad de agua asignada en un día a cada usuario. Se expresa en litros por habitantes por día (L/hab./día). Se consideran los factores: clima, nivel de vida, actividad productiva, abastecimiento privado, servicios comunales o públicos, facilidad de drenaje, calidad del agua, medición, administración del sistema y presiones del mismo. Para fijar la dotación se tomarán en cuenta estudios de demanda para la población o de poblaciones similares, si los hubiere. A falta de éstos se tomará en cuenta los siguientes valores: -
Servicio a base de llenacántaros exclusivamente: 30 a 60 litros.
-
Servicio mixto de llenacántaros y conexiones prediales: 60 a 90 litros.
-
Servicio exclusivo de conexiones prediales fuera de la vivienda: 60 a 120 litros.
-
Servicio de conexiones intradomiciliares con opción a varios grifos por vivienda: 90 a 170 litros.
-
Servicio de pozo excavado, con bomba de mano: mínimo 15 litros.
b) Consumo medio diario (cmd). A falta de registro, el consumo medio diario será el producto de la dotación adoptada, por el número de habitantes que se estimen al final del período de diseño.
21
c) Consumo máximo diario (CMD). A falta de registros, el consumo máximo diario (CMD) será el producto de multiplicar el consumo medio diario por un factor que oscile entre 1.2 y 1.5 para poblaciones futuras menores de 1,000 habitantes y 1.2 para poblaciones futuras mayores de 1,000 habitantes. Sin embargo, el diseñador deberá justificar el factor que haya seleccionado. d) Consumo máximo horario (CMH). El consumo máximo horario se determina multiplicando el consumo medio diario por el coeficiente 2.0 a 3.0 para poblaciones futuras menores de 1,000 habitantes y 2.0 para poblaciones futuras mayores de 1,000 habitantes. La selección del factor es función inversa al tamaño de la población a servir. El diseñador deberá justificar el factor que haya seleccionado. Se recomienda que el diseño hidráulico de las tuberías de distribución se realice tomando en cuenta criterios de uso simultáneo versus factor de hora máxima, seleccionando siempre el valor más alto obtenido de ambos cálculos. Para el efecto se utilizarán las expresiones siguientes: Uso simultáneo 𝑞 =𝑘 𝑛−1 𝑞 = 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑢𝑠𝑜 𝑠𝑖𝑚𝑢𝑙𝑡á𝑛𝑒𝑜 𝑛𝑜 𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟 𝑑𝑒 0.20 𝐿 /𝑠𝑒𝑔. 𝑘 = 0.15 𝑛 = 𝑛ú𝑚𝑜𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑒𝑥𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 Factor de hora máxima 2.0 a 3.0 del caudal medio diario, según tamaño de la población futura. Para ilustración puede consultar la Gráfica del Anexo 3.
4.4
Capacidades de diseño de las diferentes partes del sistema.
4.4.1
Fuentes y captación. Las fuentes deberán garantizar el caudal de día máximo en forma continua. El diseñador deberá evaluar el registro de aforos y la información hidrológica disponible.
22
4.4.2
Líneas de Conducción. En sistemas a gravedad, la línea de conducción se diseñará para el caudal de día máximo. En sistemas por bombeo las líneas de conducción se diseñaran para conducir el caudal máximo diario durante el tiempo de bombeo adoptado. 𝑄𝑀𝐷 ∗ 24 𝑄𝑏 = 𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑒𝑜 Se recomienda períodos de bombeo entre 8 y 12 horas por día para motores diesel y de 12 a 18 horas por día para motores eléctricos.
4.4.3
Tanques de almacenamiento o distribución. El volumen de los tanques de almacenamiento o distribución, se calculará de acuerdo a la demanda real de las comunidades. Cuando no se tengan estudios de dichas demandas, en sistemas por gravedad se adoptará de 25 a 40 % del consumo medio diario estimando y en sistemas por bombeo de 40 a 65 % entre tanque de succión y de distribución.
4.4.4
Tanques de succión o alimentación. El tanque de succión se calculará con base en la relación entre el caudal de bombeo y el caudal de la fuente. En ningún caso será menor de 5 metros cúbicos.
4.4.5
Estación de bombeo. El tiempo diario de bombeo se considerando criterios económicos y de consumo; siendo recomendable no sea mayor de 18 horas diarias.
4.4.6
Redes de distribución. La capacidad de las redes de distribución se calculará para el consumo máximo horario según el inciso d). del numeral 4.3.1. Su funcionamiento deberá ser continuo.
4.4.7
La planta de tratamiento se diseñará para el consumo máximo diario. Su funcionamiento deberá ser continuo.
4.5
Normas de diseño para las diferentes partes del sistema.
4.5.1
Captación del agua. Se tendrán en cuenta las siguientes condiciones de diseño:
23
4.5.2
-
Las estructuras garantizarán seguridad, estabilidad y funcionamiento en todos los casos.
-
Para cualquier condición de la fuente, garantizarán protección contra la contaminación y entrada o proliferación de raíces, algas y otros organismos indeseables.
-
Se impedirá al máximo la entrada de arena y materiales en suspensión y flotación.
Captaciones superficiales. b) El sitio de la captación debe llenar, en lo posible, las siguientes condiciones: -
Ubicarse en los tramos rectos o en la orilla exterior de las curvas, cuando se trate de cursos de agua; el sitio escogido deberá proporcionar protección contra el ingreso de material flotante a las obras futuras.
-
Ubicarse de tal manera que la corriente no amenace la seguridad de la estructura a construir.
-
Deberá aislarse para impedir el acceso de personas o animales.
-
Ubicarse en lugares donde no se formen bancos de arena (azolvamiento).
c) Tipos de captaciones superficiales Se distinguen varios tipos de captaciones superficiales, siendo las más comunes, la bocatoma de fondo, o sumergida y la captación lateral. -
Bocatoma de fondo. Consiste en una estructura estable localizada en la corriente de agua, perpendicular a ella y provista de rejilla metálica que permita da entrada al agua y retener lo materiales de acarreo de cierto tamaño. La inclinación de la rejilla deberá ser de 60 grados. La colocación de la rejilla deber permitir su limpieza manual y su reemplazo. El área libre será de 150 a 200 % del área de flujo que protege. La rejilla será de hierro fundido, de barras paralelas entre sí, colocadas en el sentido de 24
la corriente y espaciadas de 1 a 2 cm, asegurada con tornillos de bronce u otro dispositivo similar. No se aceptan mallas por la dificultad para su limpieza. Las velocidades de aproximación de entrada a la rejilla serán tales que no permitan sedimentación ni acumulación de materias extrañas a ella, justificando su diseño con los cálculos respectivos. -
Captación lateral. Se recomienda cuando el régimen de la corriente no es torrencial y el caudal es significativo, (mayor de 1 m3/seg.). Las captaciones se proveerán de válvulas, desagües, rebalse y caja de inspección con tapa sanitaria.
4.5.3
Captaciones de agua de manantiales. Las captaciones de agua provenientes de manantiales, se diseñarán de tal manera que se garantice el libre flujo de la afloración hacia un tanque de recolección.
4.5.4
-
El tanque o caja de recolección será construido de material impermeable y de tal manera que dé completa protección sanitaria.
-
Se colocará una cuneta interceptora para evitar la entrada de agua de escorrentía.
-
Se protegerá con cerco.
Galerías de infiltración. Son conductos horizontales con cierta pendiente, construidos para interceptar y recolectar agua subterránea que fluya por gravedad. Generalmente se ubican paralelas a los lechos de los ríos para asegurar una recarga permanente. Se construyen con tuberías de diámetro tal que garanticen la capacidad requerida, que se colocarán a junta perdida o tendrán perforaciones convenientemente diseñadas para captar el caudal necesario. Estarán recubiertas con material adecuadamente graduado, teniendo en cuenta la granulometría del material del acuífero y las características del agua.
25
Generalmente se colocan sobre el tubo colector 20 cms de grava de 19 mm (3/4”), 15 cm de grava fina y 15 cm de arena gruesa lavada. La velocidad máxima de entrada por los orificios será de 5 cm/seg.; como medio de protección sanitaria se usará una capa impermeable y drenajes laterales en la superficie. Para los fines de inspección, limpieza y desinfección, se diseñarán las cajas correspondientes. La velocidad del agua en tubos no será menor de 0.60 m/seg. El agua deberá recolectarse en un depósito cubierto.
4.5.5
Pozos Excavados a mano. a) Condiciones generales. Los pozos excavados deberán: -
Ubicarse en zonas no inundables o de fácil acceso para el agua superficial.
-
Excavarse aguas arriba de cualquier fuente real o potencial de contaminación.
-
Proteger contra riesgos de contaminación.
-
Localizarse como mínimo a 30 m de distancia a tanques sépticos, letrinas, sumideros, campos de infiltración o de cualquier otra fuente de contaminación similar.
b) Para la construcción de pozos excavados a mano se debe tener en cuenta los siguientes requisitos: -
Que el subsuelo del sitio seleccionado no presente grietas, fallas o socavaciones que permitan el paso del agua superficial que pueda contaminar el acuífero.
-
El área de captación debe acondicionarse con piedras a junta perdida.
-
La cubierta del pozo debe estar constituida por una losa de concreto reforzado, provisto de tapa de inspección con cierre hermético. Esta debe sobresalir por lo menos 20 cm del nivel del piso.
26
c) Caudal Los pozos excavados a mano deberán tener un manto de agua de por lo menos un metro y medio en época seca. El caudal mínimo deseable será igual al caudal requerido por el número de viviendas que abastezca y restituirse al nivel original en un período máximo de 12 horas.
4.5.6
Pozos perforados por métodos mecánicos. a) Los pozos perforados deberán, como los excavados: -
Ubicarse en zonas no inundables y de fácil acceso para el agua superficial.
-
Perforarse aguas arriba de cualquier fuente real o potencial de contaminación.
-
Protegerse contra riesgos de contaminación.
-
No deberán localizarse a menos de 20 m de tanques sépticos, letrinas, sumideros, campos de infiltración o cualquier otra fuente de contaminación similar.
-
El diámetro de la tubería de revestimiento del pozo deberá seleccionarse de acuerdo con las características del acuífero y del consumo querido. Se les debe instalar bomba manual para extraer el agua, tal como se indica en 4.5.8. Se recomienda los siguientes valores: Caudal (Consumo)
Diámetro tubería de revestimiento
Hasta 10 L/seg. (158 gpm) De 10 a 15 L/seg. (de 158 a 238 gpm) De 15 a 25 L/seg. (de 237 a 396 gpm) De 25 a 40 L/seg. (de 396 a 634 gpm)
152 mm (6”) 203 mm (8”) 254 mm (10”) 305 mm (12”)
Se tomará como producción efectiva del pozo el 70%, de al cabo de 48 horas de bombeo contínuo. c) El espacio comprendido entre la perforación y el tubo de revestimiento deberá sellare con mortero rico en cemento hasta una profundidad mínima de 3 metros (Sello Sanitario).
27
d) El tubo de revestimiento deberá sobresalir un mínimo de 25 cm del piso terminado de la caseta de bombeo. e) El acondicionamiento del terreno en los aireadores del pozo debe hacerse de tal forma que garantice que las aguas superficiales drenen hacia afuera. f) Antes de entubar el pozo, deberá correrse un registro eléctrico para establecer el diseño que tendrá la rejilla y su ubicación respecto a los acuíferos a explorar. g) En las zonas adyacentes al acuífero se colocarán rejillas previamente diseñadas de acuerdo a la granulometría del mismo, de tal manera que impidan el paso de arenas que puedan dañar los equipos de bombeo y obstruir el pozo. La velocidad del agua de entrada por los orificios o ranuras de la rejilla o en el filtro, no deben exceder de 0.03 m/seg. Podrá utilizarse tubo ranurado con soplete de acetileno. h) En acuíferos con material permeable, de diámetro muy pequeño y uniforme, se debe construir un empaque de grava o filtro, alrededor de la rejilla o zona de ranura. Con este fin el espacio anular en la zona de filtración debe tener como mínimo 5 cm. (El diámetro de la perforación será 10 cm. más grande que el diámetro de la tubería de revestimiento). i) Terminada la perforación y después de entubar el pozo debe limpiarse y desarrollarse para sacar los residuos de perforación, y conglomerados de arena, utilizando aire comprimido o cubeta mecánica adecuada. j) La producción efectiva de los pozos deberá estimarse con base en la prueba de producción de bombeo continuo, la cual durará como mínimo 24 horas a caudal constante, midiendo caudal y abatimiento del nivel freático, por medio de bomba de capacidad adecuada. Deberá hacerse además una prueba de recuperación también de 24 horas de duración. k) Los materiales de la tubería de revestimiento, rejilla, columna de las bombas y demás elementos en contacto con el agua, deberán ser resistentes a la acción corrosiva de ésta y soportar los esfuerzos máximos a que puedan estar sometidos.
28
4.5.7
Equipos de bombeo en pozos perforados. a) La capacidad de la bomba y la potencia del motor deberá ser suficiente para elevar el caudal de bombeo previsto contra la altura máxima de diseño. b) La eficiencia de la bomba en ningún caso será menor del 60%. c) La bomba debe instalarse a una profundidad tal que se asegure una sumergencia que garantice su enfriamiento adecuado. d) A la salida de los equipos de bombeo deberán preverse como mínimo los siguientes dispositivos: -
Manómetro en la descarga.
-
Tubería de limpieza.
-
Válvulas de retención y de paso en la línea de descarga.
-
Junta flexible en la línea de descarga.
-
Protección contra golpe de ariete si fuera necesario.
-
Elementos que permitan determinar en cada caso la altura del nivel de bombeo.
e) La capacidad del motor deberá calcular para suministrar la potencia requerida por la bomba (considerando el rendimiento del conjunto), más una capacidad de 10 a 25% para compensar el desgaste normal del equipo.
4.5.8
Bombas de mano. La profundidad del pozo no debe ser mayor de 40 m, con un manto acuífero de 2 metros mínimo. Puede estimarse un bombeo promedio de 15 L/min. a una profundidad de 15 m y surtir entre 4 y 10 viviendas. Deberá proveerse un sello sanitario de 3 m de profundidad alrededor del pozo y un brocal que impidan la infiltración de aguas superficiales. Los pozos hicados son propicios para este tipo de bombas.
29
4.6
Conducciones. Se diseñarán como libres o forzadas, dependiendo de las condiciones particulares de cada caso. Para agua de alta calidad o tratada, la conducción no deberá ser a cielo abierto.
4.6.1
4.6.2
En conducciones libres se establece. -
Diámetro mínimo 15 cm (6”) o su equivalente en secciones no circulares.
-
Velocidad de 0.4 a 0.5 m/seg.
-
Considerar fugas.
-
Diseño cajas de inspección.
-
Calcular con la ecuación de Manning.
Conducciones forzadas. Se emplearán en las condiciones desde las captaciones hasta los tanques de almacenamiento y en las redes de distribución. En las conducciones forzadas se tendrán en cuenta los siguientes datos básicos para el cálculo hidráulico. a) Diámetros mínimos. Se recomienda un diámetro mínimo de 38 mm (1 ½ “). Atendiendo a razones hidráulicas o económicas podrán aceptarse diámetros hasta de 19 mm (3/4”). b) Velocidades. Si se trata de agua con material en suspensión sedimentable o erosivo, se considerarán: -
Mínima 0.40 m/seg.
-
Máxima 3.00 m/seg.
Preferiblemente no mayor de 1.50 m/seg., solamente en longitudes cortas de tramos finales se puede permitir hasta un máximo de 5.0 m/s.
30
c) Colocación y anclaje de tubería. Las tuberías deberán enterrarse a una profundidad mínima de 0.60 metros sobre la corona (nivel superior del tubo). Si los terrenos son dedicados a la agricultura, la profundidad mínima será de 0.80 metros. Para tubería instalada bajo calles de tránsito no exclusivamente peatonal, carreteras, o vías ferroviarias, la profundidad de colocación se calculará en función de las cargas vivas y muertas, el tipo de suelo y la clase de tubería a usarse. En estos casos la profundidad de colocación no será menor de 1.20 m. En los puntos más bajos y en los cruces de corrientes o cuerpos de agua, se podrá dejar la tubería aérea, siempre y cuando se garantice estabilidad y protección sanitaria. Para tal efecto, se usará tubería metálica, debiendo apoyarse en forma adecuada. Cuando en otras circunstancias, la tubería vaya superficialmente y esté más o menos horizontal, también hay que apoyarla adecuadamente, atendiendo las especificaciones del fabricante. En los cambios de dirección de la tubería, deberán diseñarse estructuras que soporten los más rigurosos esfuerzos a los que estén sometidas. En terrenos inclinados, la tubería deberá protegerse mediante la construcción de muros o túneles secos que eviten el deslave. d) Dispositivos especiales. Se instalarán válvulas de aire, ventosas o chimeneas en puntos altos. En caso de válvulas que admitan y expulsen aire, el diámetro nominal de éstas será el 12% del diámetro de la conducción. Si este valor es menor que el mínimo comercial adquirible, se utilizará este último. Se instalarán válvulas de limpieza en puntos bajos. Para conducciones menores de 51 mm (2”), el diámetro de la purga será igual al de la conducción. Para conducciones mayores de 51 mm (2”), el diámetro de purga será de 51 mm (2”). Se instalarán cajas rompe-presión con el objeto de que la máxima presión estática no exceda de la presión de trabajo de la tubería.
31
El empleo de válvulas reguladoras de presión se hará solo en casos excepcionales por su costo, dificultad de operación y reparaciones. Todas las válvulas deben colocarse sobre una base adecuada de concreto y deben protegerse con caja que garantice la operación e inspección fáciles. La ubicación de las válvulas estará debidamente localizada en los planos de obra terminada. e) Cálculos hidráulicos. Los coeficientes de capacidad para la ecuación de Hazen y Williams o bien las rugosidades para la ecuación de Darcy-Weisbach, se seleccionaran en función del material de la tubería, el envejecimiento de éste y las condiciones fisicoquímicas del agua. Las fórmulas utilizadas serán aquellas universalmente calificadas como hidráulicamente correctas, considerando sus limitaciones de uso y aplicándose al diámetro interno de los conductos.
4.7
Tanques de almacenamiento o distribución. Todos los tanques de almacenamiento o distribución de concreto ciclópeo o de concreto, deberán cubrirse con losa de concreto reforzada, provista de boca de inspección con tapa sanitaria, para efectos de inspección y reparación. Dicha tapa debe ser de preferencia metálica, hermética y tener cierre de seguridad. El acceso deberá estar cerca de la entrada de la tubería de alimentación, para poder realizar aforos cuando sea necesario. Todo tanque de distribución deberá tener instalaciones para ventilación, rebalse y limpieza; la tubería de salida deberá tener pichacha, y estar instalada a 0.10 m sobre el nivel del piso del tanque o sobre fosa especial de salida. Cuando los muros sean de mampostería la parte superior de éstos debe ser tratada en forma que se elimine toda adherencia posible con la losa.
4.7.1
Materiales. Los materiales usados para la construcción, deben ser apropiados y duraderos. Los más recomendables son concreto, mampostería o metal. En lo posible se debe aprovechar los materiales y la mano de obra disponible en la región.
32
4.7.2
Tanques enterrados, semienterrados o superficiales. a) El área donde se localicen deberán aislarse mediante cerco, para evitar la entrada de personas o animales, o ser usada para disposición de desechos. b) El tanque debe localizarse a una distancia y altura convenientes, respecto a posible fuente de contaminación. La distancia mínima horizontal a cualquier fuente de contaminación será de 30 metros. c) La superficie del terreno alrededor del tanque debe tener una pendiente que permita drenar hacia afuera el agua superficial. d) El fondo del tanque debe estar siempre por encima del nivel freático. En caso necesario debe instalarse un sistema de drenaje adecuado para las aguas de infiltración. e) Las paredes de los tanques enterrados deben sobresalir por lo menos 30 cm de la superficie del terreno.
4.7.3
Tanques elevados. Los tanques elevados podrán ser de concreto o metálicos, atendiendo criterios económicos. Deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos: a) Que el nivel mínimo de agua en el tanque sea suficiente para conseguir las presiones adecuadas en la red de distribución. b) Que la tubería de rebose descargue libremente. c) Que la tubería de salida hacia el servicio sea reentrante como mínimo 20 cm. d) Tubo de desagüe con su correspondiente válvula compuerta, que permita vaciar el tanque. e) Dispositivo de ventilación convenientemente protegidos, instalándose uno por cada 30 m2 de superficie como mínimo.
33
f) Escaleras interiores y exteriores en caso de que las dimensiones excedan de 1.20 metros de alto. g) Caja común o cámara seca para facilitar la operación de las llaves y válvulas de tanque. h) Las tuberías de rebose desagüe no se conectarán directamente a los alcantarillados; deberán tener una descarga libre de 1.00 m como mínimo y siempre se buscará una desfogue adecuado, donde no cause daño o erosión. i) Los extremos de las tuberías de rebose y desagüe deben protegerse para impedir el paso de insectos y otros animales.
4.8
Red de distribución.
4.8.1
Para poblaciones en general, el cálculo de la red se hará preferentemente por el método de la gradiente hidráulica, considerando que las presiones de servicio en cualquier punto de la red, estarán limitadas entre 10 y 60 metros columna de agua. La velocidad del agua en las tuberías podrá llegar hasta 2.00 m/seg. El método de Hardy-Cross se utilizará como acabado o verificación del cálculo, admitiéndose para el cierre de los circuitos una aproximación no mayor de 1% del caudal total que entra en la red. Para estimaciones preliminares en distribuciones abiertas se empelará el método de secciones. En todo caso se considerará la optimización de resultados.
4.8.2
Se aceptarán ramales abiertos que partan de la tubería matriz de distribución siempre que terminen en conexiones prediales o domiciliares, servicios públicos o en casos excepcionales, en punto muertos provistos de válvulas que sirvan para la limpieza de la tubería. El diseño de la red deberá contemplar el posible desarrollo futuro de la localidad, con el fin de proveer facilidad de ampliaciones.
4.8.3
Presiones. En consideración a la menor altura de las edificaciones en medios rurales, las presiones tendrán los siguientes valores:
34
4.8.4
-
Mínima 10 metros (presión de servicio).
-
Máxima 40 metros (presión de servicio).
-
Presión hidrostática; máxima 80 metros. En este caso deberá prestarse especial atención a la calidad de las válvulas y accesorios, para evitar fugas cuando el acueducto está en servicio.
Válvulas. Las válvulas de control de la red para reparaciones, mantenimiento, se localizarán en los posible en forma tal que permitan aislar un tramo, sin dejar fuera de servicio una gran extensión de la red. Se sugiere una válvula para cada 20 viviendas. Se proveerán válvulas de limpieza en los puntos convenientes.
4.8.5
Colocación. Las tuberías se instalarán en los núcleos poblacionales a uno de los lados de las calles o caminos, con la ubicación precisa de válvulas y accesorios. En calles o carreteras importantes de pisos permanentes, se podrán diseñar tuberías a ambos lados.
4.8.6
Cajas rompe presión. Las dimensiones mínimas serán las que permitan la maniobra del flotador y demás accesorios y en ningún caso menores a 0.65 m x 0. 50 m x 0.80 m libres. Las válvulas de flotador de 13 mm (1/2”) deberán diseñarse para una carga estática no mayor de 40 metros de columna de agua. Para diámetros mayores la carga estática será no mayor a 60 m.c.a. Estarán provistas de una válvula de globo en la entrada.
4.8.7
Cajas distribuidoras de caudales. Las dimensiones estarán de acuerdo al número de vertederos y la distribución de caudales requeridos.
4.9
Tipos de servicio. El sistema de servicio podrá ser por conexiones prediales, conexiones intradomiciliares, llenacántaros y mixtos (llenacántaros y conexiones prediales).
35
4.9.1
Conexión predial. Se entiende por conexión predial cada servicio que se presta a una comunidad, a base de grifo instalado fuera de la vivienda, pero dentro del predio o lote que la ocupa. Es el tipo de servicio más recomendable desde el punto de vista de higiene y salud para el área rural, tomando en cuenta a la vez, razones económicas. La instalación predial se recomienda para comunidades rurales concentradas y semidispersas con el nivel socioeconómico regular.
4.9.2
Conexión intradomiciliar. Se entiende por conexión intradomiciliar el servicio que permite la instalación de un grifo o unidades dentro y fuera de una vivienda. Por razones económicas este servicio es el menos aconsejable en el área rural, pero por razones urbanísticas y socioeconómicas no se debe impedir su empleo. En tal caso, todos los gastos de instalación, material y mano de obra, correrán por cuenta del usuario, adicionalmente el diseño con este tipo de instalación será aprobado siempre y cuando se diseñe y construya simultáneamente un sistema económico y adecuado de disposición de las aguas servidas, el cual podrá ser individual o colectivo.
4.9.3
Llenacántaros. Se usarán llenacántaros cuando por razones económicas no se pueda hacer un sistema predial. También se contempla usar llenacántaros si el caudal de las fuentes no es suficiente para un mínimo de 60 L/hab/día.
4.10
Sistemas por bombeo.
4.10.1 Condiciones generales. Cuando un acueducto se diseñe por bombeo, deberán considerarse detenidamente los siguientes factores: a) Que la operación de todo sistema por bombeo, en términos generales, es siempre más costosa que la de un sistema similar por gravedad. b) Que deben considerarse además de las inversiones iniciales los costos de depreciación, mantenimiento y operación del sistema. c) Que de preferencia deberán diseñarse los sistemas de bombeo más simpe y económicos.
36
4.10.2 Protección contra golpe de ariete. En las líneas de bombeo se emplearán dispositivos de alivio si la presión estática más la sobrepresión de golpe de ariete igualan o excedan la presión de trabajo de la tubería. La sobrepresión se calculará según si los tiempos son o no medibles (ver formularios). Los dispositivos pueden ser válvulas de alivio, cámaras de aire comprimido, instalación de volantes en los conjuntos o pozos de oscilación todos destinados a amortiguar al fenómeno de la onda producida por el cierre rápido instantáneo. (Se exceptúan los casos en que la altura de elevación es pequeña, con descarga libre).
4.10.3 Dimensionamiento económico de las tuberías de bombeo. a) Se determinará el diámetro económico en función de los costos de tubería y energía proyectados a un futuro cercano. b) En ausencia de datos de costos se podrá utilizar la formula Bresse, para instalaciones que funcionan en forma continua, (ver formulario). Diámetros económicos de las tuberías de bombeo. -
Bombeo continuo: 𝐷=𝐾∗ 𝑄 Donde
-
𝐷 = 𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑒𝑛 𝑚𝑖𝑙í𝑚𝑡𝑟𝑜𝑠 𝐾 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑞𝑢𝑒 𝑒𝑠𝑡é 𝑒𝑛𝑟𝑒 0.9 𝑦 1.4 𝑄 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑒𝑜 𝑒𝑛 𝐿/𝑠𝑒𝑔.
Bombeo discontinuo: 𝐷 = 1.3 ∗ 𝑥 1 Donde
4
∗ 𝑄
𝐷 = 𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑒𝑛 𝑚𝑖𝑙í𝑚𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑥 = 𝐻𝑜𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑒𝑜 𝑎𝑙 𝑑í𝑎 𝑑𝑖𝑣𝑖𝑑𝑖𝑑𝑜 24 𝑄 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑒𝑜 𝑒𝑛 𝐿/𝑠𝑒𝑔.
4.10.4 Información básica para la selección de la bomba. a) Para la selección de la unidad o unidades de bombeo, se tendrá en cuenta los siguientes datos:
37
-
Caudal de bombeo (L/seg.). Temperatura y turbiedad del agua (°C y UN). Temperatura del lugar (°C). Altura sobre el nivel del mar (m). Presión atmosférica del lugar (m.c.a.) Presión de vapor (m.c.a.)
b) Columna de succión positiva, neta. (C.S.P.N.) (N.P.S.H.) requerida por la bomba en metros. c) Velocidad específica (r.p.m.). d) Eficiencia (%)
4.10.5 Cálculo de la potencia. La potencia del conjunto elevatorio se calculará por la fórmula: 𝑄∗𝐻 𝑃= 76 ∗ 𝑒 Donde
4.11
𝑃 = 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛 𝐻𝑃; 𝑄 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝐵𝑜𝑚𝑏𝑒𝑜 𝑒𝑛 𝐿/𝑠𝑒𝑔. 𝐻 = 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑖𝑛á𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑒𝑛 𝑚. 𝑒 = 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑒𝑛 %
Energía para el funcionamiento de las bombas. Las fuentes posibles son: -
Energía eléctrica de la red nacional o de una planta hidroeléctrica en el lugar Energía por motores de combustión interna. Energía humana. Energía solar. Energía eólica. Energía hidráulica.
La energía solar puede ser empleada en lugares apartados que no disponen de energía eléctrica y que son de difícil acceso. Para fines de abastecimiento de agua, los equipos no requieren el empleo de baterías. La energía hidráulica puede accionar arietes, turbinas o plantas hidroeléctricas para generar electricidad.
38
5.
CALIDAD Y TRATAMIENTO DEL AGUA DE CONSUMO.
5.1
Calidad.
5.1.1
Generalidades. En las poblaciones rurales es indispensable que serán respetados los límites mínimos de potabilidad, especialmente sobres las sustancias nocivas y que se garantice la calidad bacteriológica de las aguas de abastecimiento, proporcionando agua sanitariamente segura.
5.1.2
Patrones de potabilidad. Los límites sobre calidad son de carácter general y se proporcionan como apta para consumo humano. Los límites sobre calidad a observarse serán los contenidos en las normas COGUANOR.
5.1.3
Toma de muestras. Con el fin de conocer las condiciones de las características físicas, químicas y bacteriológicas de la fuente de agua de una población, deben tomarse muestras, en un mínimo de dos, una en época seca y otra en la lluviosa para realizar los ensayos respectivos. En todo caso, el número de muestras deberá ser representativo de la calidad del agua, a criterio de la entidad responsable. Las muestras para exámenes físico-químicos se tomarán en recipientes perfectamente limpios y adecuados –preferiblemente de plástico- cuya capacidad mínima debe ser 4 litros. Las muestras para análisis bacteriológico se tomarán en envases adecuados, esterilizados, de boca ancha y tapón hermético, cuya capacidad mínima debe ser de 100 mililitros. Las muestras de agua para efectuar los análisis deberán ser tomadas de acuerdo con técnica que se recomienda para cada caso y entregarse en los laboratorios dentro de las 36 horas siguientes a la que las muestras hayan sido tomadas. El transporte de los envases de las muestras para análisis bacteriológico debe hacerse de recipientes en condiciones de baja temperatura (con hielo).
39
Si los resultados del laboratorio determinan que el agua no cumple con los requisitos establecidos en las normas, deberá tomarse inmediatamente otra muestra de comprobación o la requerida para un análisis especial.
5.2
Tratamiento.
5.2.1
Generalidades. Todas aquellas aguas que no llenen los requisitos de potabilidad establecidos en las Normas COGUANOR, deberán tratarse mediante procesos adecuados para poder ser empleadas como fuente e abasto para poblaciones. El tipo de tratamiento deberá fijarse de acuerdo a los resultados de los análisis realizados por el Centro de Investigación de Ingeniería (CII), o bien por otro laboratorio de reconocida competencia.
5.2.2
Selección del proceso de tratamiento. Esta selección se efectuará con base en un estudio de toda la información obtenida y consiste en considerar inicialmente toda la gama de soluciones e ir introduciendo una serie de restricciones de carácter técnico y condiciones de desarrollo que limiten las soluciones a unas pocas, para determinar cuál es la solución más satisfactoria, proceso que se esquematiza en la figura de la página siguiente. La selección de los procesos deben tomar en cuenta el grado de desarrollo de la comunidad, los recursos obtenidos en la localidad y la calidad del agua cruda.
40
41
SOLUCIONES TECNICAS
FUENTE: FILTROS DE ARENA EN ACUEDUCTOS RURALES. CEPIS
ESQUEMA DE METODOLOGÍA DE SELECCIÓN DEL PROCESO DE TRATAMIENTO DE AGUA
d) GRADO DE DESARROLLO c) RECURSOS HUMANOS b) NORMAS DE CALIDAD SOCIO-ECONOMICO MATERIALES LOCALES DEL AGUA
SOLUCIONES TECNICAS POSIBLES
a) ANALISIS DE COSTOS
SOLUCIONES TECNICAS RECOMENDA
a) El análisis del grado de desarrollo de la comunidad: Tiene por finalidad el producir proyectos de tecnología acorde con la capacidad de recursos locales, tanto para su construcción como para su adecuada operación y mantenimiento. Se considera como tecnología apropiada aquella que reúna las cualidades de: -
Elevada eficiencia.
-
Simple de construir, operar y mantener.
-
De alto grado de confiabilidad, flexibilidad, y accesibilidad.
-
Que haga uso extensivo de recursos locales, tanto humanos como materiales.
-
De costo accesible a los recursos económicos existentes.
-
Que provea en forma continua el agua, con la cantidad y calidad adecuada, al mayor número de usuario.
b) El análisis de los recursos humanos y materiales locales disponibles, establece cuales son los procesos adecuados de acuerdo a la disponibilidad local de materiales, mano de obra y nivel de operadores. c) El análisis de la calidad del agua cruda, servirá para efectuar la selección del tratamiento, haciéndose un estudio de la información producida con los muestreos, para determinar el contenido máximo y mínimo de la turbiedad y color que pueden esperarse durante el año. De acuerdo con estos límites y con la ayuda del Cuadro de la página siguiente, se determinaran los procesos necesarios para remover este contenido hasta los límites señalados por las normas de calidad de agua para consumo humano.
42
CRITERIOS DE SELECCIÓN DE PROCESOS DE TRATAMIENTO DE AGUA CLASIFICACION DE LA COMUNIDAD CAPACIDAD DE OPERACIÓN DESARROLLO INDUSTRIAL
RURAL SIN CAPACIDAD SIN POSIBILDAD
TURBIEDADES UN (NORMAL, MEDIA, MAXIMA) Y TAMAÑO DE PARTICULAS 10 MICRONES SEDIMENTACIÓN PRESEDIMENTACION PREFILTRACION LAMINAR / PRE/ SEDIMENTACIÓN USO DE FILTRACION DESINFECCION Y FILTRACION FILTRACION Y LAMINAR / OTRAS LENTA LENTA FILTRACION PREFILTRACION Y FUENTES LENTA FILTRACION LENTA
43
5.2.3
Desarenador. Los sólidos pesados que puedan afectar el normal funcionamiento y conservación de las instalaciones deberán ser removidos mediante la construcción de desarenadores, ubicados lo más cerca posible del sitio de captación de agua superficial. Las unidades desarenadoras deberán cumplir con los siguientes requisitos: a) Los dispositivos de entrada y salida se deberán proyectar en tal forma que aseguren una buena distribución del flujo reduciendo a un mínimo la posibilidad de cortos circuitos. En caso de bocatomas al cielo abierto, deberá proveérseles de rejillas en la entrada. Cuando las aguas sean superficiales en la primera fase de tratamiento se emplearán rejas y tamices. b) El período de retención para el caudal máximo que llegue al desarenador será de 3 minutos como mínimo, diseñándose con una carga por unidad de superficie (CUS) entre 600 y 1,200 m3/m2/d., o bien según el inciso i). c) Se recomienda diseñar los desarenadores con una profundidad efectiva de tanque de 1.50 a 1.80 metros. La relación entre la longitud y el ancho puede estar comprendido entre 3:1 y 6:1. Debe aumentarse la capacidad del tanque en al menos el 15% del volumen de agua retenida, para que se depositen los sedimentos. El ancho mínimo será de 0.60 metros a fin de facilitar la limpieza. d) La tubería o canal de entrada debe quedar localizada en el eje longitudinal del tanque para evitar posibles cortos circuitos. e) A la entrada se instalará un tabique a fin de hacer uniforme el flujo dentro del desarenador y cuya altura será por lo menos las dos terceras partes de la profundidad efectiva del tanque. f) El dispositivo de salida del desarenador puede consistir en un canal con vertedero a todo lo ancho del tanque, o una batería de tubos de Ø 2”, inclinados 45°, que descarguen al canal de salida, (ver anexo).
44
g) El tanque irá previsto de un rebalse colocado lateralmente cerca de la entrada. También contará con un dispositivo para evacuación de lodos. h) Los desarenadores deberán garantizar la remoción de partículas mayores de 0.1 mm de diámetro en un porcentaje no menor de 75%. i) La velocidad horizontal deberá fijarse en función del asentamiento vertical de la partícula, no debiendo exceder de 30 cm/seg. La velocidad de asentamiento vertical se calculará tomando en cuenta la temperatura del líquido y el peso específico de la partícula.
5.2.4
Sedimentación. a) Sedimentadores convencionales. Se emplearán para sedimentación simple (sin coagulación previa), antes de los filtros lentos, con el fin de rebajar la turbiedad a límites que permitan la operación de dichos filtros sin necesidad de estarlos limpiando frecuentemente. Las características generales de los sedimentadores del tipo convencional son semejantes a las indicadas para los desarenadotes con la siguiente modificación. -
El periodo de retención para el gasto máximo será de 2 horas como mínimo y 12 horas como máximo.
-
La profundidad no será menor de 2.50 m.
-
La carga superficial será de 5 a 20 m3/ m2/d para el caudal máximo.
-
Se proveerá pantalla difusora.
-
El sistema de salida asegurará la no resuspensión de los lados.
b) Sedimentadores de alta velocidad (alta tasa). Se dará preferencia a sedimentadores laminares por su elevada eficiencia remocional. Sus principales características son: -
Carga superficial de 5 a 20 m3/ m2/d.
45
-
Uno o dos módulos.
-
Láminas de plástico o fibro-cemento u otro material que no causen daño a la salud. Inclinados 60 grados y separados 6 cm.
c) Presedimentación. Para cargas altas de turbiedad que se presenten por tiempos breves, excediendo la capacidad de la planta, se empleará presedimentación en depósitos a cargas superficiales menores de 5 m3/ m2/d. Estos depósitos podrán construirse en depresiones naturales, con estructuras simples y antes de los sedimentadores.
5.2.5
Filtración gruesa de flujo horizontal. FGFH. La filtración gruesa de flujo horizontal se emplea como proceso de pretratamiento previo a la filtración lenta en arena, con el fin de reducir la turbiedad del agua cruda. Este tratamiento combinado se basa en procesos de purificación natural y en consecuencia no depende de ninguna sustancia química. El filtro está compuesto por una caja simple de tres compartimientos llenos de grava de diferente tamaño, (de gruesa a fina). Sus longitudes varían de 6 a 12 metros, su ancho de 2 a 5 metros y su altura de 1 a 1.5 metros. Deben tenerse en cuenta los siguientes criterios: calidad requerida del afluente, el rendimiento diario requerido, la carrera de filtración y la resistencia del filtro. A estos criterios deben conjugarse cuatro variables de diseño: velocidad de filtración, granulometría del material filtrante, el largo de cada sección del filtro y el área transversal del mismo.
5.2.6
Filtración lenta. La filtración lenta es conocida por su gran eficiencia bacteriológica y es un sistema bastante adecuado para zonas en donde no se dispone de mano de obra capacitada. Sin embargo, este proceso tiene poca capacidad para absorber altas turbiedades. Sus principales características son las siguientes: a) Lecho filtrante. Estará constituido generalmente por arena sola, y su área se diseñará para trabajar a cargas superficiales de 3 a 7 m3/ m2/d.
46
1. Espesor El espesor inicial del lecho filtrante será de 1.20 m. Sucesivamente operaciones de lavado reducirán el espesor hasta un mínimo de 0.6 m. El proyecto especificará el lavado de arena. 2. Tamaño efectivo de la arena. Rango usual = 0.15 a 0.35 mm Rango máximo = 0.10 a 0.45 mm El límite de tamaño de arena (0.45 mm), es aplicable a aguas turbias; el límite mínimo (0.10 mm), a aguas muy claras con problemas de contaminación bacteriológica. 3. Coeficiente de uniformidad (C.U.) de la arena. Ideal Usual Recomendable Máximo
= = = =
1.5 1.8 a 2.0 2.0 3.0
4. Tanque lavado de arena. Deberá preveerse una unidad para lavar la arena que se ha retirado de los filtros. Podía utilizarse para este fin un cono de metal o de concreto, dotado de rebalse, descarga de fondo y entrada de agua clara. 5. Depósito de arena. La arena retirada de los filtros, deberá acumularse apropiadamente en un local, con capacidad mínima para 0.50 m de altura de arena proveniente de la unidades en funcionamiento. 6. Dentro de la etapa de diseño, se efectuará análisis granulométrico del material de posibles bancos para determinar el porcentaje utilizable, el porcentaje despreciable por grueso y el porcentaje despreciable por fino la pérdida de carga e filtro limpio y la velocidad de lavado de la arena.
47
b) Capa soporte. 1. Estará constituida por una altura mínima de 0.20 m de grava, colocada sobre el sistema de drenaje Se dispondrá por estratos de granulometría decreciente en el sentido ascendente. 2. La capa inmediata al sistema de drenaje deberá tener una granulometría superior a los orificios de los drenes, o a las ranuras de los ladrillos. La capa superior deberá tener una granulometría, capaz de impedir el paso de los granos más finos del lecho filtrante. c) Drenaje. 1. La recolección del agua filtrada se efectúa mediante el sistema de drenaje, el cual puede estar conformado por tubos o drenes como también por ladrillos perforados o tubulares, bloques “U” o de fabricación especial; los ladrillos y bloques deben ser probados estructuralmente. 2. Los tubos de drenaje están compuestos de un dren principal y ramificaciones o drenes laterales a partir de salida del agua filtrada. 3. Los drenes laterales se unirán al principal mediante tees o cruces y podrían ser de concreto, cerámica o PVC. 4. Se instalarán los drenes laterales, dejando juntas abiertas de 2 cm. o se perforarán orificios de 6 a 12 mm de diámetro, separados entre sí de 0.15 a 0.30 m y dispuestos en la parte inferior de los drenes. 5. La separación entre drenes laterales será como máximo de 2.5 m. Con respecto a las paredes se considerará una separación como máximo de 1.25 m. 6. El dimensionamiento de los drenes se efectuará con el criterio de que la velocidad límite en cualquier punto de éstos no sobrepase de 0.30 m/s. 7. Al diseñar drenajes de ladrillos de construcción, se deberán asentar éstos con mortero de cemento-arena, o cemento-cal-arena, cuando los filtros estén localizados en zonas sísmicas.
48
8. Los ladrillos que techan los canales, en todos los casos, irán simplemente superpuestos dejando ranuras de 2 cm. que pase el agua filtrada. d) Caja de filtro y conexiones accesorias. 1. Se deberán diseñar por lo menos dos unidades funcionando en paralelo. 2. La superficie de cada unidad está en función del caudal que va a tratar y de la velocidad de filtración adoptada. 3. Si la carga superficial es adoptada mediante ensayos en filtros pilotos, se considerará de 3 a 7 m3/m2/d. 4. El ingreso de agua cruda deberá efectuarse mediante un vertedero tan largo como sea factible considerarlo. Se debe evitar en lo posible el ingreso mediante tuberías; en caso contrario, se deberá diseñar un mandil de concreto apropiado o una capa de grava para evitar la excoriación del lecho filtrante. 5. El ingreso a los filtros, deberá considerar un dispositivo para controlar un caudal afluente. 6. Deberá considerarse un ingreso adicional a través del drenaje de la unidad, para efectuar el llenado inicial de filtro, o sea que este ingreso estará conectado con la cámara de agua filtrada. 7. Las paredes interiores de la caja, en el tramo ocupado por el lecho filtrante, deberán presentar un acabado rugoso que impida la producción de corto circuitos. Con fines de economía la caja podrá sustituirse por una depresión natural con taludes protegidos. 8. La salida puede hacerse mediante canales o tuberías y válvulas o compuertas para regular la velocidad, cierre y descarga del agua filtrada. 9. Se recomienda preferentemente (para evitar complicaciones de mantenimiento) una salida libre hacia una caja, en la cual se ubicará un vertedero para mantener el nivel del agua filtrada a una altura de 0.10 a 0.20 m sobre la superficie de la arena. Este vertedero descargará a una caja de recolección de agua tratada.
49
10. Se ventilará la caja el vertedero mediante orificio o ranuras convenientemente dispuestas, que eviten la contaminación. 11. En la caja del vertedero se considerará un accesorio de interconexión con las otras unidades y punto de descarga. 12. Se recomienda considerar a la salida del filtro, un dispositivo para eliminar el filtrado inicial; en tanto se completa el período de maduración. 13. La altura de agua sobre el lecho filtrante podrá variar entre 1.00 y 1.50 m, siendo la altura máxima admisible de 2.00 m. 14. La pérdida de carga total admisible podrá ser del orden del 60% de la altura del lecho filtrante. 15. Las pérdidas de carga en el drenaje no deberán ser mayores de un 5 a 10% de las pérdidas conjuntas de la arena y la grava. 16. Por razones económicas, la altura total de la caja del filtro no debe exceder de 4.00 m. 17. Se deberán proteger las instalaciones para evitar el ingreso de animales o personas ajenas a la operación o manejo de la planta.
5.2.7
Filtros de taludes protegidos. Como alternativa que pueden aceptarse filtros de nueve tecnología, dándosele preferencia al filtro de taludes protegidos, que podrá construirse en depresiones naturales o excavadas, evitando al máximo la infiltración y erosión. Los dispositivos de entrada y salida serán simplificados al máximo. Las especificaciones para el lecho filtrante son las mismas que para cualquier filtro lento. Los filtros dinámicos pueden utilizarse en los casos en que un caudal de agua superficial sea mayor que el que desea captar. Estos filtros son conocidos también como autolimpiantes.
50
5.2.8
Desinfección. Para asegurar la calidad del agua, en todos los casos el agua, ésta debe someterse a tratamiento de desinfección preferiblemente a base de cloro o compuestos clorados. El punto de aplicación del compuesto clorado deberá seleccionarse en forma tal que se garantice una mezcla efectiva con el agua y aseguren un período de contacto de 20 minutos como mínimo, antes de que llegue el agua al consumidor. La desinfección debe ser tal que asegure un residual de 0.2 a 0.5 mg/L en el punto más lejano de la red. A manera de ilustración de los efectos de los diferentes tipos de tratamiento en la calidad de agua, obsérvese el cuadro en la siguiente página. Se pueden también otros compuestos para la desinfección del agua como el yodo, ozono, fluor, etc.
51
EFECTOS DE LOS PRINCIPALES DE TRATAMIENTOS SOBRE LA CALIDAD DE AGUA1
AIREACIÓN
SEDIMENTACIÓN SIMPLE
FILTRACIÓN LENTA
COAGULACIÓN, SEDIMENTACIÓN FILTRACIÓN RÁPIDA
CORRECCIÓN DE DUREZA Y FILTRACIÓN RAPIDA
SEDIMENTACION (CLORACIÓN)
BACTERIAS
0
++
++++
++++
( +++ )
++++
COLOR
0
0
++++
++++
( ++++ )
0
TURBIDEZ
0
+++
++++
++++
( ++++)
0
++++
(+)
( ++ )
( ++ )
( ++ )
S ++++
+
0
(-)
(-)
++++
0
CORROSIVIDAD
+++
0
(-)
(-)
VARIABLE
0
HIERRO Y MAGANESO
+++
+
++++
++++
( ++ )
0
TRATAMIENTO CARACTERISTICA
OLOR Y SABOR DUREZA
1
TOMANDO DEL LIBRO “TRATAMIENTO DE AGUAS DE ABASTECIMIENTO” DE AZEVEDO NETO.
SIMBOLOS EMPLEADOS EFECTOS FAVORABLES
GRADO
EFECTOS ADVERSOS
++++
AMPLIAMENTE
– –
+++
BASTANTE
–
++
POCO
--
+
LIGERAMENTE
-
0
SIN EFECTO
0
52
5.2.9
Aireación. En caso de que sea necesaria la remoción de gases, hierro o manganeso, mediante procesos de aireación, se podrá instalar aireadores de los siguientes tipos: a) De bandeja. b) De cascada. Se diseñarán para cargas superficiales de 300 a 900 m3/m2/d sobre el área proyectada horizontalmente por el reactor. Los aireadores deberán diseñarse seguidos por unidades de sedimentación de filtración. Por oxidación de compuestos precipitables se usará la más baja carga superficial.
53
6.
ELABORACIÓN Y PRESENTACIÓN DE PROYECTOS Para cada comunidad o comunidades que finalmente hayan sido seleccionadas y trabajadas para que se les construya un sistema de abastecimiento de agua potable y saneamiento, se abrirá y mantendrá actualizado un expediente que contenga todos los documentos producidos desde el inicio de la gestión y que constará de tres frases principales: estudio, construcción, operación y mantenimiento. El contenido del expediente en la fase de estudio, es lo que se norma en este capítulo.
6.1
Información preliminar. De la investigación preliminar realizada de acuerdo a lo estipulado en el capítulo 1, deberán recopilarse todos los informes, documentos y formulación que sirvieron de base para la realización del estudio de prefactibilidad.
6.2
Estudio de prefactibilidad. Igualmente se recopilaran los documentos producidos en esta etapa especialmente el informe de prefactibilidad.
6.3
Anteproyecto. De acuerdo al informe de prefactibilidad y a los estudios y análisis de campo (topografía, aforos, análisis de agua), se procederá a la elaboración de uno o varios anteproyectos que completen las varias soluciones estudiadas; estudio de las fuentes que se pretende aprovechar, haciendo énfasis en la calidad y cantidad de las mismas, en diferentes épocas del año alternativas de conducción y distribución, etc., produciéndose un informe que permita la selección de la solución más conveniente.
6.4
Presentación, estudio de factibilidad. Es el desarrollo de los estudios y diseño final del anteproyecto seleccionado. La alternativa de proyecto elegida, será aquella que luego de una evaluación técnica y económica, resulte ser la más favorable.
54
6.5
Presentación de memoria y planos.
6.5.1
Partes componentes del proyecto. La presentación de los proyectos incluirá los siguientes elementos: Memoria descriptiva, planos y anexos. a) Memoria descriptiva. Tiene por objeto dar a conocer las características de la localidad y los principales elementos del proyecto. Su presentación será tamaño carta y escrita a máquina. El mismo del contenido de la memoria descriptiva, informará: -
Jurisdicción de la localidad.
-
Acceso a la comunidad.
-
Vías de comunicación de comunicación a cabecera departamental, a la cabecera municipal y a las poblaciones vecinas. Distancia, tipo y estado de estas vías. Otros medios de comunicación (teléfono, telégrafo); vehículos, costos y frecuencia de transporte para personas y materiales.
-
Indicación si la topografía del lugar (desde la fuente hasta la población), es predominante plana o quebrada, señalando los principales accidentes topográficos. Lo mismo deberá analizarse en relación con el casco poblado de la comunidad.
-
Clima
-
Descripción de la cuenca, subcuenca y microcuenca.
-
Precipitación y régimen de lluvias, altura sobre el nivel del mar, temperatura media.
-
Autoridades, servicios públicos e instituciones oficiales y sanitarias.
-
Descripción de la forma en que se disponen de las aguas servidas.
55
-
Censos recientes de población y vivienda.
-
Fuente de agua que se proyecta aprovechar y aforos representativos de las variaciones de caudal de dicha fuente; propiedad.
-
Descripción del proyecto.
Se hará una somera descripción de cada uno de los componentes del proyecto, se incluirá una reseña de las distintas soluciones estudiadas y se expresarán las razones extendidas en cuenta para elegir la más idónea. Se indicará el tipo de sistema proyectando, tipo de capacitación de tubería y diámetro de la conducción, mencionando las obras de arte especiales; la ubicación, tipo y capacidad del tanque; el tratamiento necesario y las obras escogidas para el mismo, diámetros y clase de tubería de la red de distribución, número de conexiones domiciliares y/o llena cantaros proyectados. En esta memoria deberán quedar plasmados todos los criterios de selección que fueron empleados en el proyecto. b) Juego de planos. -
Forma de presentación Todo proyecto constará de un legajo de planos dibujados en escalas convencionales. En todos los casos se presentará una copia heliográfica de los planos originales dibujados en papel calco y con tinta china o similar. Los planos serán claros y legibles.
-
Deben dibujarse de manera que toda información necesaria pueda mostrarse perfectamente. El tamaño de los planos se sugiere según los indicados por ICAITI, con un margen perimetral de 1.0 cm., excepto el imagen izquierdo que tendrá 2.5 cm.
-
En el ángulo inferior derecho llevarán un cuadro para la descripción correspondiente del contenido, sugiriendo el tamaño de 12 cm. de alto por 12cm de ancho.
-
Deberá dejarse un espacio libre de 8 cm. de ancho por 3 cm. de alto, en el lado izquierdo, para anotar los cambios que se presenten.
-
Número de planos.
56
Se presentarán como mínimo los siguientes: 1. Plano de ubicación de localidad, consistente en un plano de la República de Guatemala, a una escala conveniente donde figuren los límites departamentales y las principales carreteras, en el que se ubicará la localidad en la que se construirá la obra con el camino correspondiente. En el lado superior derecho se hará un croquis, a una escala conveniente en la que se indicará la ubicación de la comunidad con respecto a la cabecera municipal respectiva. 2. Plano de conjunto del diseño hidráulico a una escala conveniente para tenerlo en lo posible en una sola hoja. Este plano deberá contener la planta de todo el proyecto, incluyendo las referencias de tránsito y nivel y la localización de cada una de las obras que integren el proyecto. 3. Captación y derivación. En el caso de manantiales y tomas superficiales se acompañarían detalles de la captación a escala: 1:50 ó 1:20 junto con cortes longitudinales y transversales que definan perfectamente la obra a realizar. En el caso de aprovechamiento de aguas subterráneas se adjuntarán los perfiles estratigráficos o geológicos de perforaciones en la zona, en caso de que existan, con indicación de napas de agua que permitan estimar la profundidad y cual se las napas se captará. Se incluirán además, detalles de las obras de concreto y mampostería a la escala que muestren la clase de material y distribución del refuerzo, si fuere el caso, en losas, vigas, muros etc. También se establecerá el límite hasta donde deben cercarse las obras. 4. Conducción Plantas y perfil acotados de la línea de conducción con topografía de la zona. Se sugiere la escala vertical como máximo 5 veces mayor que la horizontal.
57
Se indicarán las características hidráulicas para cada tramo, localización de las cajas de inspección en caso de conducción por gravedad; en las condiciones forzadas toda clase de accesorios como cámara de quiebre de presión, válvulas de aire o ventosas, etc., y obras de arte. En caso de conducciones forzadas deberá dibujarse la línea piezomètrica, indicando el perfil del terreno, de la tubería, clase de tubería diámetro y longitud, accesorios. Localización de cajas y tanques, además se consignarán el estacionamiento y cotas de nivelación. 5. Unidades de tratamiento En el caso de que sea necesaria la construcción de unidades de tratamiento, deberán prepararse los planos y cortes necesarios en escalas: 1:100, 1:50 ó 1:20; en las que se indique la localización, dimensiones y cotas, así como las tuberías, válvulas, aparatos dosificadores, accesorios y conexiones. Se considerará obligado el perfil hidráulico de todo el conjunto, referido a Q medio. Convendrá presentar también los detalles estructurales en planta y cortes, junto con refuerzo, con indicación con el número de barras, longitud, diámetro y masa de éstas, diagramas de conformación o doblaje de las barras y lugar de colocación a fin de permitir la verificación del cómputo métrico y facilitar las ejecución de los trabajas en la obra. 6. Tanque de distribución Se presentarán planos en escala 1:50 ó 1:20 en los que se muestren planta y cortes longitudinales y transversales con las dimensiones acotadas detalladamente, accesos, válvulas, tuberías de entrada y salida, piso directo, rebalse y desagüe, ventilación, indicando con un número la localización de cada parte, si la importancia de la estructura así lo requiere. Pueden utilizarse por uniformidad planos típicos de volúmenes estandarizados. Será necesario siempre un detalle de cimentación en el que se indiquen las cotas de terreno natural, del piso del tanque así como detalles de curvas cuando el caso lo amerite.
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7. Red de distribución -
Planta general de la localidad con cotas de terreno correspondencia a esquinas y cambios de pendientes, zanjas y cursos de agua.
Se indicarán claramente las zonas construidas y proyectos de urbanizaciones.
-
Plano de detalle de la red de Distribución indicando longitud y diámetro adoptados de tuberías, válvulas y accesorios con indicación del simbolismo convencional adoptado para los diferentes tipos, según simbología mostrada en el anexo.
En redes a base de dos o más circuitos cerrados, los planos registrarán curvas de nivel del terreno por lo menos a cada metro, plano de secciones y tuberías, válvulas y accesorios. Este plano se complementa con un cuadro de detalles por nudos para que el constructor tenga completa información sobre la forma en que estos se han diseñado. 8. Plano de curvas de presión o isobárico, planos de plantas, cortes y detalles de cualquier otro tipo de estructuras que se diseñe. Dependiendo de la complejidad del proyecto se podrán omitir algunos en proyectos sencillos a considerar, de manantiales y de población pequeña.
c) Anexos. 1. Cálculos hidráulicos. Se indicarán las justificaciones de las bases de diseño y de todas y cada una de las instalaciones proyectadas, así como el registro en forma detallada de los valores básicos que ha servido para el cálculo, fórmulas tablas empleadas y os valores resultantes. Deberá incluirse como mínimo en cada proyecto: -
Datos demográficos. Población registrada en los últimos censos, tanto de la comunidad como la de la población el municipio, datos recabados en la vista
59
preliminar y del censo realizado por la cuadrilla que efectuó el levantamiento topográfico; el o los índices de crecimiento demográfico calculados y el adoptado, el método utilizado para la estimación de la población futura y el período de diseño para cada una de las estructuras. -
Dotación. Se indicará la dotación adoptada y las razones para su adopción, según los criterios sugeridos en el numeral 4.3.1.
-
El consumo medio diario, máximo diario y máximo horario y comparación con la capacidad de la fuente.
-
Tipo de servicio de distribución. Se indicará el tipo previsto para la distribución sea éste por conexiones prediales, domiciliares o llenacántaros, justificándose la elección realizada.
-
Captación. Se justificará la clase de captación proyectada, indicándose las dimensiones de la obra, dispositivos de entrada y salida, etc.
-
Conducción. Se presentarán los cálculos correspondientes con análisis de cotas del terreno, clases, longitudes y diámetros de tuberías, alturas piezométricas, incluyendo el dimensionamiento hidráulico de obras especiales como pasos elevados, cajas rompe-presión, cajas distribuidoras de caudales, etc., con justificación de las mismas. Contendrá el detalle de válvulas y accesorios recomendados.
-
Tanques de distribución. Se justificará el volumen de almacenamiento seleccionado con indicación del tipo de tanque a construirse, su localización topográfica
60
y las cotas del terreno y piso contemplados. Además se incluirán datos del sistema de desinfección adoptado. También se establecerá el límite hasta donde deben cercarse las instalaciones. -
Red de distribución. Se adjuntará un croquis de la red en el que se indicarán longitudes de tramos, sentido del flujo y las presiones dinámicas. Cuando la red contemple circuitos, se adjuntará el cuadro de cálculo utilizado. Si la red no incluye circuitos cerrados o en los tramos abiertos, deberá presentarse el cálculo hidráulico en la misma forma en que se hizo la línea de conducción.
-
Bombeo Cuando se proyecten estaciones de bombeo, se indicará el tipo de equipo seleccionado y el número de unidad a instalar, el caudal y la carga total de la bomba, los accesorios de descarga, fosa de succión, período de bombeo y todo dato relativo al equipo a utilizar. Para la utilización de pozos profundos se adjuntará un perfil estratigráfico de la perforación.
-
Casetas de bombeo Se ubicarán las casetas en relación con las estaciones de bombeo y los pozos, con las estaciones de bombeo y los pozos, con la indicación completa de los detalles constructivos, hidráulicos y estructurales correspondientes.
2. Análisis físico –químico, bacteriológico y otro. Deberá acompañarse en la memoria del proyecto, los resultados de los análisis, del agua de la fuente de suministros y su interpretación tanto por los técnicos del laboratorio como por el diseñador y derivado de ambos, el tipo de tratamiento que se hará en el sistema.
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3. Listado de materiales Se calculará la cantidad de materiales de las diferentes partes de la obra, definiendo la unidad de medida y la cantidad correspondiente. Ver modelo del cuadro de integración sobre la cantidad de materiales en las páginas Nos. 64 y 65. 4. Presupuesto. Se hará el presupuesto de la obra como válido a una fecha determinada, con la integración de los siguientes rubros. -
Materiales o Locales o No locales
-
Equipo o Local o Importado
-
Mano de obra o Calificada o No calificada
-
Gastos indirectos
En la medida de lo posible se podrá identificar las fuentes de los recursos que soportarán los gastos de la obra, en los que aparezca el rubro correspondiente al aporte comunal.
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5. Cronograma de trabajo. Como parte de las labores complementarias de diseño, deberá hacerse un cronograma de ejecución del proyecto, este será por meses en los grandes rubros en que está compuesto. Deberá indicarse la conveniencia de ejecutar determinadas partes de la obra en meses específicos, aprovechando las condiciones de la época de sequía, invierno, actividad agrícola y disponibilidad de mano de obra local. 6. Sistema tarifario y plan de operación y mantenimiento. Para efecto de los gastos que conlleva la adquisición de materiales, repuestos y pago del operador, deberá calcularse tarifas por vivienda y servicios instalado, que absorba éstos en forma mensual. Para calcular este plan tarifario deberán aplicarse los métodos usualmente empleados en este caso. 7. Manual de operación y mantenimiento. Deberá contener la descripción y uso de todos los elementos que conforman el acueducto, recomendado el tipo y cantidad de personal mínimo necesario para su operación y mantenimiento, así como el nivel de capacitación que se requiere. 8. Deberá describirse también un proyecto paralelo de los sistemas propuestos para eliminación de excretas y el marco de un programa de educación sanitaria.
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PROYECTO DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BASICO La Laguna Chinaca, Huehuetenango, Huehuetenango LISTADO DE MATERIALES Guatemala, agosto de 2,099
Cálculo: HANS ECKSTEINN
No. 1
3
4
5
RENGLON/DESCRIPCIÓN CAJA DE CAPTACIÓN Materiales Locales Piedrín o grava Piedra bola Arena de río Madero de pinto Materiales No Locales Alambre de amarre Clavo Candado intemperie Alambre espigado Grapas Tubo de HG Ø2” Cemento Acero de ¼” Acero de ⅜” Acero de ½” PASOS DE ZANJON Materiales Locales Piedrín o grava Piedra bola Arena de río Madero de pinto Materiales No Locales Cemento Acero de ⅜” Acero de ½” Acero de ¾” CAJA PARA VALVULAS Materiales Locales Piedrín o grava Arena de río Madero de pinto Materiales No Locales Cemento Candado intemperie TANQUE DE DISTRIBUCIÓN Materiales Locales Piedrín o grava Piedra bola Arena de río Madero de pinto Materiales No Locales Alambre de amarre Clavo Candado intemperie Alambre espigado Grapas Bisagras Tubo de HG Ø ¾” Tubo de HG Ø 1 ½”
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UNIDAD
CANTIDAD
m3 m3 m3 PT
4 6 3 164
Libra Libra Unidad Metro Libra Unidad Saco Barra Barra Barra TOTAL
6 7 2 240 2 2 27 2 15 1 481
m3 m3 m3 PT
13 8.75 12 530
Saco Barra Barra Barra TOTAL
139 6.92 2.66 2.66 714.99
m3 m3 PT
2.76 2.30 414
Saco Unidad
46 23
m3 m3 m3 PT
6.50 70 19 2,606
Libra Libra Unidad Metro Libra Unidad Unidad Unidad
48 53 6 480 14 464 1 1
PROYECTO DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BASICO La Laguna Chinaca, Huehuetenango, Huehuetenango LISTADO DE MATERIALES Guatemala, agosto de 2,009
Cálculo: HANS ECKSTEINN
No.
RENGLON/DESCRIPCIÓN Tubo de HG Ø 2” Cemento Acero de ¼” Acero de ⅜”
6
7
CAJA ROMPE PRESION Materiales Locales Piedrín o grava Piedra bola Arena de río Madero de pinto Materiales No Locales Alambre de amarre Clavo Candado intemperie Alambre espigado Grapas Tubo de HG Ø 1” Tubo de HG Ø 1 ¼” Tubo de HG Ø 1 ½” Tubo de HG Ø 2” Cemento Acero de ¼” Acero de ½” CONEXIONES DOMICILIARES Materiales Locales Piedrín o grava Arena de río Madero de pinto Materiales No Locales Cemento RESUMEN DE MATERIALES Material Locales Piedrín o grava Piedra bola Arena de río Madero de pinto Materiales No Locales Cemento Acero de ¼” Acero de ⅜” Acero de ½” Acero de ¾” Alambre de amarre Clavo Candado intemperie Alambre espigado Grapas Bisagras Tubo de HG ؾ” Tubo de HG Ø1” Tubo de HG Ø1 ¼” Tubo de HG Ø1 ½” Tubo de HG Ø2”
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UNIDAD
CANTIDAD
Unidad Saco Barra Barra TOTAL
4 150 29 1.36 3,952.86
m3 m3 m3 PT
8 8 8 464
Libra Libra Unidad Metro Libra Unidad Unidad Unidad Unidad Saco Barra Barra TOTAL
20 20 12 400 12 3 2 1 5 56 29 4 1052
m3 m3 PT
16 14 1,616
Saco
202
m3 m3 m3 PT
191 999 199.8
Saco Barra Barra Barra Barra Libra Libra Unidad Metro Libra Unidad Unidad Unidad Unidad Unidad Unidad
620 31 51.28 7.66 2.66 74 80 43 1120 28 464 1 3 2 2 11
7.
ANEXOS Como documentación complementaria para utilizar la presente Guía, se ofrecen los siguientes anexos: 1. Formulario APR-1, para visita preliminar. 2. Criterios de selección y priorización de proyectos. 3. Determinación del factor horario por uso simultáneo de conexiones. 4. Ilustración para práctica de aforos por el sistema volumétrico. 5. Guía para toma de muestras de análisis bacteriológico. 6. Modelo de cuadro a colocar en el margen derecho para la identificación de planos. 7. Modulación del tamaño de los planos, según normas del ICAITI. 8. Glosario. 9. Resumen de fórmulas. 10. Esquema de canal de salida de un desarenador. 11. Programas computarizados para cálculos hidráulicos.
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ANEXO 1
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68
69
70
CATEGORIAS DE PRIORIZACION
PONDERACION
Primera Segunda Tercera
Prefactibilidad 50 - 74 25 - 49 ----------
Factibilidad 76 - 100 puntos 51 a 75 puntos 25 a 50 puntos
En el caso que el proyecto demande el uso de más de una fuente, el análisis se hará tomando todas las fuentes a utilizar, como una sola. Exclusiones:
Aquellos Proyectos que estén en cualquiera de las condiciones siguientes, no podrán considerarse temporalmente como prefactibles o factibles.
a) b) c) d) e) f)
Tener población inferior a los 100 habitantes La comunidad no tenga acceso y esté a más de 4 kilómetros de una carretera de tránsito vehicular. Distancia de la fuente de agua propuesta a la localidad, superior a los 15 kms. No tener fuente, o el caudal disponible sea inferior al 50% de la demanda máxima diaria. Problemas legales difíciles de resolver, para la obtención de la fuente. Obtener una calificación inferior a 2 puntos en el aspecto relacionado con el aporte comunitario en Prefactibilidad y 4 en Factibilidad.
ANEXO 4
ILUSTRACION PARA PRÁCTICA DE AFOROS POR EL SISTEMA VOLUMETRICO.
AFOROS EN CORRIENTES PEQUEÑAS Y MANANTIALES:
Es medir la cantidad de agua que produce una fuente en un tiempo determinado. Para aforar una fuente el método más simple es: 1.
Recibir el agua en un reciente de volumen conocido (lata de 5 galones, barril de 54 galones, tambo de 1 ½ galones, cubeta de 10 litros.
2.
Tomar el tiempo, en segundos, que tarda el recipiente en llenarse totalmente.
Cálculo: Si una lata de 19 litros de capacidad (5 galones) Se llena en 15 segundos, la cantidad de agua (caudal =) que se tiene en cada segundo de tiempo será:
Q = 19 lts. = 1.27 lts/seg. 15 seg. El aforo debe repetirse por lo menos tres veces y hacerse el promedio de los resultados.
EQUIVALENCIA EN RECIPIENTES 2.5 5 54
galones = 9.5 litros galones = 19 litros galones = 204 litros
d)
Toma de la muestra en un grifo
e)
Se debe dejar un pequeño espacio de aire para facilitar la agitación en el momento de inoculación antes del análisis.
5)
Coloque el tapón al frasco Técnica Clásica: Coloque el tapón en el frasco o enrosque la tapa fijando la Cubierta protectora de papel en su lugar un cordón.
2)
RECOLECCION DE MUESTRAS DE POZOS EXCAVADOS Y FUENTES SIMILARES
a)
Prepare el frasco Con un pedazo de cordón, amarre una piedra de tamaño adecuado al frasco de muestra.
b)
Amarre el frasco al cordón Tome 20 m. De un cordón limpio enrollado alrededor de una estaca y amárrelo con una cuerda de frasco. Abra el frasco se describió en el inciso 1 (a).
c)
Haga descender el frasco
Desenrollado lentamente el cordón, haga descender el frasco dentro del pozo; el peso de la piedra tirará del frasco hacia abajo. No permita que el frasco toque los lados del pozo.
d)
Llene el frasco Sumerja el frasco completamente en el agua y hágalo descender hasta el fondo del pozo.
e)
Eleve el frasco Una vez que considere que el frasco está lleno, vuelva a enrollar la cuerda alrededor de la estaca para subir el frasco. Si este estuviera completamente lleno, deseche parte del agua para crear un espacio de aire.
f)
Coloque el tapón o la tapa del frasco como se describió anteriormente, el inciso 1. (d)
ANEXO 5
GUIA PARA TOMA DE MUESTRAS DE ANLISIS BACTERIOLOGICO.
1)
Recolección de muestras de una corriente o un depósito de agua.
a)
Abra el frasco esterilizado mediante la técnica clásica:
Desamarre el cordón que ajusta la cuerda protectora de papel de estraza y hale hacia fuera o desenrosque el tapón.
b)
Llene el frasco.
Sostenga el frasco por la parte inferior y sumérjalo hasta una profundidad de aproximadamente 20 cm. con la boca ligeramente hacia arriba, si existe corriente la boca del frasco debe orientarse hacia la corriente.
c)
Toma de la muestra en un manantial de caudal pequeño.
ANEXO 8 GLOSARIO *
ACUEDUCTO Obra para conducir agua. abastecimiento de agua.
También denomina a un conjunto de obras de
*
ACUIFERO Depósito de agua que satura el subsuelo.
*
ADEME, ENTUBADO O CASING: Tubo o tubos empleados como recubrimiento de un pozo.
*
AFLORAMIENTO: Accidente geográfico donde sale agua a la superficie del suelo.
*
AFLUENTE: Flujo entrante
*
AGUA: Compuesto de hidrógeno y oxígeno. En la naturaleza no puede hallarse libre de substancias en suspensión o en solución.
*
AGUA AGRADABLE A LOS SENTIDOS: Agua que no causa rechazo por sus condiciones apreciables por éstos.
*
AGUA PLUVIAL: Agua proveniente de la atmósfera.
*
AGUA POTABLE: Agua sanitariamente segura y agradable a los sentidos.
*
AGUA SANITARIAMENTE SEGURA: Agua incapaz de transmitir enfermedades, libre de concentraciones excesivas de substancias minerales y orgánicas y libres de toxicidad.
*
AGUA SERVIDA: Agua alterada en su calidad por el uso que se ha hecho de ella.
*
PAGUA SUBRERRANEA: Agua que yace o circula en el subsuelo de acuerdo a la Ley de Dracy.
*
AIREACION O AEREACION: Contacto entre aire y agua para producir transferencias de gases.
*
AIREADOR: Reactor donde se produce acción de aireación.
*
ALCALINIDAD: Capacidad para neutralizar ácidos según constituyentes químicos.
*
ALCANTARILLA: Conducto que evacúa aguas servidas.
*
ALCANTARILLADO: Sistema de alcantarillas.
*
AREA RURAL: De acuerdo a la ley (Acuerdo Gubernativo del 7 de abril de 1938), “las aldeas, caseríos, parajes, fincas y otras con población dispersa”. También debe considerarse el número de habitantes de la comunidad; en general cuando pasan de 2,500 habitantes, empieza a cobrar características urbanas. Otros aspectos importantes a considerar es el índice de pobreza, el cual es medido por estándares internacionales.
*
BACTERIAS: Microorganismos sencillos reproducibles por división.
*
BOMBA: Dispositivo mecánico para elevar agua.
*
BOMBA MULTI-ETAPAS O DE PASO MULTIPLE: Bomba con dos o más impulsores dispuestos en serie.
*
BROTE: Afloramiento.
*
CASING: Veàse Ademe.
*
CLIMA: Condiciones meteorológicas consideradas durante tiempos muy prolongados.
*
CLORACION: Aplicación de cloro con fines de desinfección.
*
CLORADOR: Dispositivo para aplicación de cloro.
*
COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD: Relación entre el tamaño de malla que deje pasar el 60% en peso de una muestra de material granular y el tamaño efectivo.
*
COLIFORME: Grupo de bacterias no patógenas que habitan el tracto digestivo humano.
*
COMUNIDAD RURAL: La que se encuentra asentada en área rural.
*
COLOR APARENTE: Coloración del agua debida a sólidos en solución.
*
COLOR VERDADERO: Coloración del agua debida a substancias en solución.
*
CONTAMINACIÒN: Alteración de la calidad por elementos que hagan el agua impropia para el consumo humano.
*
DEPOSITO: Reservorio para almacenar, regular y/o controlar el agua.
*
DEPOSITO (EN FILTROS): Material retenido en el lecho filtrante.
*
DUREZA: Características del agua debida a la concentración de carbonatos, sulfatos, nitratos y cloruros, haciendo el agua incrustante y de difícil disolución del jabón.
*
ESTERILIZACION: Destrucción de organismos y sus formas resistentes.
*
FILTRACION: Paso de agua a través de un medio poroso produciéndose en ella cambios físicos, químicos y biológicos.
*
FILTRO: Reactor donde se lleva a cabo la filtración.
*
GALERIA DE INFILTRACIÒN Conducto recolector dentro de un acuífero.
*
MANANTIAL: Veáse afloramiento.
*
NMP: Número más probable de coniformes en 100 ml de muestra.
*
PATOGENO: Que causa enfermedad.
*
pH: Expresión de la concentración de ion hidrógeno come el logaritmo del inverso de la concentración. Se considera neutro cuando igual a 7.00 y ácidos menor que 7.00.
*
POZO: Perforación convenientemente estructurada, que llega hasta acuífero.
*
SEDIMENTACIÒN: Remoción de material suspendido por acción de la gravedad.
*
TAMAÑO EECTIVO: Tamaño de malla que deja pasar el 10% en peso de una muestra de material granular.
*
TURBIEDAD: Interferencia óptica causada por material finamente dividido y en suspensión.
