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1. INTROD TRODU UCCION La concentración de la población en núcleos cada vez mayores trae consigo múltiples problemas, dentro de los cuales la Comisión nacional del agua considera como prioritarios el abastecimiento de agua potable y el desalojo de las aguas potables. En la elaboración de cualquier proyecto, es necesario tener cuidado en la definición de los datos básicos. Estimaciones eageradas provocan la construcción de sistemas sobredimensionados, mientras que en estimaciones escasas dan como resultado sistemas deficientes o saturados en un corto tiempo, ambos casos presentan inversiones inadecuadas que imposibilitan su recuperación, en demerito de funcionamiento de los propios sistemas. !omando !omando en consideración lo anterior, es importante mencionar que el ingeniero proyectista es el responsable de asegurar la recopilación de la información confiable, de realizar análisis y conclusiones con criterio y eperiencia para cada caso particular, y de ampliar los lineamientos que aa continuación se presentan, con objeto de obtener datos básicos razonables para la elaboración de proyectos ejecutivos de agua potable y alcantarillado sanitario.
2. OBJETIVO El objetivo es establecer los requisitos m"nimos de dise#o para sistemas de abastecimiento de agua potable, y disposición sanitaria de ecretas a trav$s de letrinas sanitarias para Centros %oblados &urales. .
3. ALCANCE La utilización del presente documento tendrá una aplicación en los Centros %oblados &urales con poblaciones concentradas o moderadamente dispersos, con una población de 'asta (,))) 'abitantes.
4.
REQUISITOS
!odo !odo proyecto de abastecimiento de a gua potable y disposición sanitaria de ecretas para Centros %oblados &urales, deberá estar dise#ado por ingenieros sanitarios, ingenieros civiles o agr"colas colegiados y con certificado de 'abilidad profesional. En el caso de proyectos que incluyan plantas de tratamiento de agua para consumo 'umano, el profesional a cargo del proyecto deberá ser un ingeniero san itario colegiado y con certificado de 'abilidad profesional. Los proyectos de abastecimiento de agua potable y disposición sanitaria de ecretas deberán tener en cuenta la vulnerabilidad de la zona ante posibles desastres naturales. *e deberá recabar la información eistente y tomar referencias 'istóricas de la comunidad para considerar en el proyecto los puntos más vulnerables de colapso por sismos, aluviones, 'uaicos, inundaciones y otros, as" como sobre las posibles causas de contaminación del sistema de agua y otros cuerpos '"dricos relacionados, as" como la disminución de los caudales. *e deberá considerar la variable ambiental en todas las fases del proyecto a fin de prevenir, controlar y mitigar los potenciales impactos negativos sobre el medio ambiente, as" como los que este pudiera originar en cualquiera de sus fases, proponiendo las medidas correctivas pertinentes. +e ser necesario, se presupuestará las medidas de control y mitigación sobre el medio ambiente. %ara el efecto se deberá cumplir con la gu"a de evaluación ambiental. *e deberá tener en cuenta durante todo el proceso la participación de los unicipios de acuerdo a las pol"ticas sectoriales, as" como la participación de la comunidad.
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PERÍODO DE DISEÑO 5. Periodo de die!o. Cuando se trata de dise#ar un sistema de abastecimiento de agua potable, es obligatorio fijar la vida útil de todos los componentes del sistema.
DE"INICION *e denomina periodo económico del proyecto al número de a#os para el cual se dise#a una obra de abastecimiento de agua potable considerando que durante ese periodo se proporcionara un servicio de calidad y eficiente, sin incurrir en costos innecesarios y optimizando la econom"a del proyecto sin descuidar los elemento t$cnicos y de sostenibilidad. El periodo económico de proyecto se define basado en el requerimiento previsible de la población el monto de las inversiones y las necesidades de operación. *u elección debe apoyarse en un estudio previo de posibilidades financieras de la población, de la vida útil estimada para los materiales y del equipo para operar el sistema. En la tabla -.- se muestran los periodos de dise#o recomendados para los diferentes elementos de los sistemas de agua potable y alcantarillado
Los periodos de dise#o de los diferentes componentes del sistema se determinarán considerando los siguientes factores a/ 0ida útil de las estructuras y equipos b/ 1rado de dificultad para realizar la ampliación de la infraestructura c/ Crecimiento poblacional d/ Econom"a de escala Los periodos de dise#o máimos recomendables, son los siguientes a/ Capacidad de las fuentes de abastecimiento () a#os b/ 2bras de captación () a#os c/ %ozos () a#os d/ %lantas de tratamiento de agua de consumo 'umano, reservorio () a#os. e/ !uber"as de conducción, impulsión, distribución () a#os f/ Equipos de bombeo -) a#os g/ Caseta de bombeo () a#os
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#. "$%&ore de i'(or&$)%i$ e) e&$ de&er'i)$%i*) o)+ 3.
Vid$ ,&i- de -$ e&r%&r$ / e0i(o !omados en cuenta obsolescencia, desgaste y da#os. 4 continuación se indican los periodos de dise#o económico recomendables de los elementos y componentes de un sistema de abastecimiento de agua potable !abla (.-
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Perodo de -$ i&e'$1 Ti(o de E&r%&r$
die!o e%o)*'i%o ($r$ e&r%&r$ de -o C$r$%&er&i%$ E(e%i$-e
Perodo de Die!o A!o
%resas, ductos grandes %ozos, tanques, equipos de bombeo, plantas de potabilización
+if"ciles y costosos de agrandar a/ 7áciles de ampliar cuando el crecimiento y las tasas de inter$s son bajas. enor del 89 anual b/ Cuando el crecimiento y las tasas de inter$s son altas. ayor del 89 anual !uber"as mayores de (-: &eemplazar tuber"as peque#as es más ;8))mm/ de diámetro costoso a largo plazo Laterales y tuber"as Los requerimientos pueden cambiar secundarias menores de rápidamente en áreas limitadas -(: ;(5( mm/ de diámetro 4lcantarillas <
(5 6 5) () 6 (5
-) 6 -5 () 6 (5 %ara el desarrollo completo =) < 5)
!abla (.( %er"odo de dise#o económico de los elementos
Ti(o de %o'(o)e)&e %ozos ecavados %ozos perforados Captaciones superficiales manantiales +esarenador 7iltro lento L"neas de conducción !anque de almacenamiento &ed de distribución
-
Periodo de die!o e) $!o y
-) -5 () () () -5 () -5
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A'(-i$%io)e &r$ y planeaciones de las etapas de construcción del proyecto. 2bjetivo general 3ncrementar la cobertura del servicio de agua potable para atender el d$ficit que actualmente se tiene en la ciudad de 4requipa. %lanificación *e#alización 3mplementación Elementos de mejora 3ndicadores •
• • • • •
333.
C$'io e) e- de$rro--o o%i$- / e%o)*'i%o de -$ (o-$%i*) La fijación de un per"odo económico esta "ntimamente ligado a factores económicos y su asignación esta ajustado a criterios económicos,
los cuales están regidos por los costos de construcción que inducirán a mayores o menores periodos de inversión, para atender la demanda que el crecimiento poblacional obliga. 30.
Co'(or&$'ie)&o 6idr7-i%o+ El análisis 'idráulico de las obras cuando no est$n funcionando a su plena capacidad.
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0.
Te)de)%i$ (o-$%i*)+
de
%re%i'ie)&o de -$
Crecimiento poblacional es función de factores sociales. >n sistema de abastecimiento de agua debe estimular el desarrollo, no de frenarlo. +e acuerdo a las crecimiento de la población es conveniente elegir periodos largos para crecimientos lentos y viceversa 03.
económicos y de propiciar y tendencias de de dise#o más
Poii-id$d de i)$)%i$'ie)&o / &$$ de i)&er8+ ?asado en estimaciones de tasa de inter$s y de costo capitalizado para que pueda aprovec'arse máimo la inversión 'ec'a. Esto implica el conocimiento del crecimiento de población y la fijación de una capacidad de servicio del acueducto para diversos a#os futuros, con lo cual se podr"a obtener un periodo de obsolescencia, al final del cual se requerirá una nueva inversión o una ampliación del sistema actual. Esta es una condición que conduce a 'acer un análisis económico incluyendo las diversas variables que intervienen en la fijación de un periodo de dise#o adecuado. La determinación de la capacidad del sistema de abastecimiento de agua de una comunidad debe ser dependiente de su costo total capitalizado. 1eneralmente estos sistemas se dise#an y se construyen para satisfacer una población mayor que la actual ;población futura/. 2tros indicadores para el periodo de dise#o se presentan
!abla (.8 2tros indicadores del per"odo de dise#o
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Ti(o de %o'(o)e)&e
Periodo de die!o e) $!o
7uentes superficiales sin regulación 7uentes superficiales con regulación 7uentes subterráneas %erforaciones de pozos 2bras de captación diques tomas 2bras de captación diques represas Estaciones de bombeo bombas y motores Estaciones de bombeo instalaciones L"neas de conducción %lantas de tratamientos !anques de almacenamiento de concreto !anques de almacenamiento metálicos &ed de distribución
()<8) ()<8) ()<8) enores de -) -5<(5 8)<5) -)<-5 ()<(5 ()<=) %or etapas de -)<-5 8)<=) ()<8) ()
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9.2. CAPTACION La captación se dise#ará con el caudal máimo diario. *e dise#ará con el caudal máimo 'orario cuando el caudal de la fuente sea mayor al caudal máimo diario requerido y no se considerará una estructura de regulación, previo un análisis económico. En el dise#o deberá considerar los otros usos de la fuente, para lo cual si fuera el caso se dise#ara estructuras complementarias, evitando el riesgo sanitario al sistema.
9.2.1. A:$ (eri%i$-e a. &"os y canales Las obras de captación se ubicarán en zonas libres de inundación en $poca de crecida, donde no ocasionen erosión o sedimentación y aguas arriba de posibles fuentes d e contaminación. +eberá contar con rejilla o malla para evitar el ingreso de materiales gruesos y dispositivos para control del caudal de ingreso. En caso de emplear balsas flotantes, deben ubicarse de tal modo de evitar su arrastre por la corriente de agua. *e deberá dise#ar el tipo de anclaje adecuado considerando las variaciones del nivel de agua, as" como la protección necesaria contra elementos flotantes. En todos los casos, la captación deberá asegurar el ingreso del caudal suficiente de agua durante la $poca de estiaje. b. Lagos o embalses La toma deberá ubicarse en la ribera donde se minimicen los riesgos de contaminación, y a una profundidad que impida succionar los sedimentos del fondo o materiales de la superficie.
9.2.2. A:$ &err7)e$ 9.2.2.1. Si&e'$ Co);e)%io)$a/ anantiales La estructura de captación se construirá de material impermeable, para obtener el máimo rendimiento de la fuente. *e deberá tener presente las variaciones de nivel de la fuente con relación al ingreso a la caja, para mantener una captación permanente de agua. +eberá contar con canales de drenaje de coronación para evitar la contaminación por las aguas superficiales y se construirá un cerco perim$trico de protección. *e dise#ará con todos los accesorios necesarios para la operación y mantenimiento, dotándosele de todas las protecciones sanitarias. b/ %ozos perforados La elección y ubicación del ó los pozos deberá ser fijada en base a información y evaluación referente al rendimiento de los pozos eistentes, a#os de producción, calidad del agua y las variaciones estaciónales del nivel de agua. *e priorizará la re'abilitación de pozos eistentes.
c/ %ozos Ecavados
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La elección y ubicación del o los pozos, deberá ser determinada por las caracter"sticas de los pozos eistentes o por estudios realizados en un pozo de prueba. *e considerará el número de pozos necesarios para el sistema, de acuerdo con el caudal de dise#o. *e ubicará;n/ en zonas n o inundables, considerándose los procesos constructivos. Cada pozo se deberá dise#ar para obtener el mayor rendimiento del acu"fero, considerándose la protección contra posible contaminación por aguas superficiales, infiltraciones, riego agr"cola, residuos sólidos y otros La profundidad del pozo ecavado se determinará en base a la profundidad del nivel estático de la napa y de la máima profundidad que t$cnicamente se pueda ecavar por debajo del nivel estático. El revestimiento del pozo ecavado deberá ser con anillos de concreto tipo deslizante o fijo, ciego 'asta el nivel estático y con aberturas por debajo de $l. La distancia m"nima entre un pozo de agua destinado a consumo 'umano y una letrina o un sistema de percolación será de (5 m. El pozo de agua se ubicará en una cota superior con respecto al pozo de la letrina. d/ 1aler"as filtrantes. *erán dise#adas de acuerdo al corte geológico, obtenido mediante pruebas y estudios del rendimiento del acu"fero. *e ubicarán en forma transversal o longitudinal de tal modo que permitan el máimo aprovec'amiento de la corriente de agua subterránea, y a una profundidad no menor de ( m de la clave de la tuber"a. El diámetro m"nimo de la tuber"a recolectora perforada será de -)) mm. La tuber"a estará recubierta con grava clasificada y luego con material de relleno clasificado 'asta el nivel del terreno natural. La zona de captación deberá estar adecuadamente protegida para evitar la contaminación de las aguas y la presencia de animales y@o personas.
9.2.2.2. Si&e'$ )o %o);e)%io)$$ <$)$)&i$- (ro&e:ido La captación deberá cumplir con los mismos requisitos establecidos para captación de manantiales en sistemas convencionales. En caso de fuente de escaso rendimiento, la estructura de captación se construirá para captar el total del rendimiento de la fuente.
Po=o e0i($do %o) o'$ '$)$El pozo deberá cumplir con los mismos requisitos establecidos para captación de pozos ecavados en sistemas convencionales. %ara este tipo de sistema se considerará el número de pozos necesarios para el sistema, de acuerdo al grado de dispersión de la población. 4simismo, se deberá indicar los niveles de agua y la producción de cada pozo.
% Po=o e0i($do %o) o'$ $%%io)$d$ (or e)er:$ e*-i%$ La capacidad de bomba eólica no deberá sobrepasar la producción de la fuente de agua. %ara realizar la selección y ubicación de las bombas con energ"a eólica, deberá verificarse la dirección y velocidad promedio anual del viento.
9.2.3. O&ro &i(o de "e)&e )o %o);e)%io)$-
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4gua de lluvia En aquellas zonas donde no se disponga de fuentes apropiadas y la intensidad de la lluvia sea adecuada, se podrá disponer su captación para su uso temporal.
9.3. OBRAS DE CONDUCCION *erán dise#adas para conducir el caudal máimo diario y estará comprendida desde la captación 'asta la planta de tratamiento o reservorio. El diámetro nominal m"nimo de la l"nea de conducción debe ser de ()mmA El recubrimiento sobre las tuber"as no debe ser menor de - m La velocidad deberá estar entre ).B m@sg y 8 m@sg En caso de sistemas donde no se disponga de reservorio, la l"nea de conducción se dise#ará para el caudal máimo 'orario.
9.3.1. Co)d%%i*) (or :r$;ed$d a/ !uber"as El cálculo del diámetro de la tuber"a se 'ará utilizando m$todos racionales. %ara tuber"as que trabajen a presión, se recomienda la formula de azen y Dilliams, con los siguientes coeficientes de fricción 7ierro galvanizado -)) %0C -=) %ara tuber"as que trabajen como canal se recomienda la formula de anning, con los siguientes coeficientes de rugosidad %0C ).)) Concreto ).)-5 La velocidad m"nima ó de auto limpieza no será menor de ).B) m@s. La velocidad máima recomendada será de 8 m@s, pero pueden aceptar velocidades de 'asta 5m@s siempre que no trasporten material fino. *e instalarán válvulas de aire y de purga en los puntos más elevados y en los puntos bajos de la l"nea, y cuando la l"nea tenga longitudes largas con una pendiente m"nima, la válvula de purga se instalará en el punto mas bajo. *e considerará la instalación de cámaras rompe presión para evitar que la presión estática en la l"nea supere la presión de trabajo de la tuber"a. b/ Canales Los canales deberán ser dise#ados teniendo en cuenta las condiciones de seguridad que garanticen su funcionamiento permanente y preserven la calidad y cantidad de agua. El dise#o 'idráulico deberá 'acerse de tal manera que se evite la sedimentación y erosión. c/ *ifones +ependiendo de la topograf"a del terreno y el recorrido de la l"nea, se dise#aran sifones, empleando la clase de la tuber"a en función de la gradiente 'idráulica.
9.3.2. L)e$ de i'(-i*) a/ %ara el cálculo de las l"neas de impulsión se recomienda utilizar la fórmula de azen y Dilliams, teniendo en cuenta el estudio del diámetro más económico. b/ Cuando es necesario deberá considerarse dispositivos contra golpe de ariete y@o cavitación. c/ En cuanto a equipo de bombeo, debe considerarse lo indicado en el punto F.5.(. d/ El recubrimiento sobre las tuber"as no debe ser menor de -.() m
UNIVERISDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI e/ *e deberá considerar tuber"as roscadas de %0C, acero *C =), de acuerdo a la evaluación t$cnica.
SELECCI>N DEL
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