ELEMENTOS DE DISEÑO PARA PA RA ACUEDUCTOS ACUEDUC TOS Y ALCANTARILLADOS Este libro constituye una herramienta fundamental de diseño de acueductos y alcantarillados para profesionales y estudiantes. Los diseños que presenta el autor están orientados a poblaciones rurales o pequeñas comunidades donde ha de centrarse el mayor esfuerzo de los ingenieros civiles para dar soluciones adecuadas a los problemas de saneamiento ambiental. En la obra se presentan métodos de diseño de estructuras hidráulicas empleadas en proyectos de acueductos y alcantarillados. En los primeros capítulos, el autor eplica los conceptos generales indispensables para el desarrollo deí tema! posteriormente, hace una eposici"n detallada de las estructuras hidráulicas necesarias para llevar el agua desde la fuente de abastecimiento hasta el usuario final! por #ltimo, muestra el diseño de redes de alcantarillados sanitarios y pluviales, así como algunas estructuras aneas. $e manera precisa, se eponen normas, recomendaciones y procedimientos de cálculo con m#ltiples e%emplos de diseño. &demás, gracias a la ecelente presentaci"n gráfica de la obra, el ingeniero y el estudiante podrán comprender más fácilmente los conceptos te"ricos. El libro viene con un '$ que contiene programas de computador para el cálculo de diversos parámetros y diseño de la mayor parte de las estructuras hidráulicas eplicadas en el teto, que complementan y afianzan los conceptos de diseño epuestos. En él se incluyen también las normas del (eglamento )écnico del *ector de &gua +otable y *aneamiento ásico -(&* epedidas por el /inisterio de &mbiente. 0ivienda y $esarrollo )erritorial )erritorial de la (ep#blica de 'olombia. $irecci"n de &gua +otable, *aneamiento ásico y &mbiental.
Ri ca rd o Alf re do Ló pe z Cu all a
Ricardo Alfredo López Cualla
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/¿SCZFZ/I ^/C0¿0/m/4M4
(icardo &lfredo L"pez 'ualla
Ingeniero civil fo la "sc;i K J I Í » Colombiana do Ingeniería Adelantó estudios on Ingeniería Ambiental on la niversidad do !eas en Austm # obtuvo la $aestría on Ciencias do la ingeniería on la misma universidad% &n la &scuela Colombiana de Ingeniería se desem'e(ó como Jee do I aboratono de; Ingeniería Ambiental% )ecano de Ingeniería Civil% )irector do la I * s'eciali/aoion on +aneamiento Ambiental # ,a sido 'roesor de diversos cursos de 'rogrado- entre ellos Acueductos # alcantarillados% I aboratono do 'urifcación de aguas- baboratorio do tratamiento de aguas residuales% Investigación de o'eraciones% Calculo vectorial # sones% )urante su tra#ectoria 'roesional lia reali.ado im'ortantes trabaos como ingeniero consultor en dierentes 'ro#ectos de ingeniería ambientalestructural # de sistemas% Actualmente es +ecretario 0eneral de la &scuela Colombiana de Ingeniería% E s a u t o r d e : Manual del usuario, programa
de !lulos in"ormes Am#igei 0: %&musito do 'u(o distri#uido, programa do omputador para su modelai)n* r+studio do modelos do diseo de lagunas do esta#ili-ai)n on Colom#ia: Ap.ation o" a .emiat mass #alane reeptor model to aid rain deposition in Sout.ern Cali"ornia del apitulo so#re diseo de lagunas mediante omputador del li#ro
Auitratamiento por lagunas de esta#ili-ai)n d e l i n g e n i e r o a i r o 1 o m e r o 1o(as pu#liado por la Editorial Esuela Colom#iana do Ingenier2a+
&1&$&2!3+ )& )I+&43 5A6A AC&)C!3+ 7 A1CA2!A6I11A)3+ Se!u"da edició"
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Ricardo Alfredo López Cualla Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados 5rimera edición* ebrero de 899: 5rimera reim'resión* agosto de 899 +egunda reim'resión* ulio de 899< !ercera reim'resión* abril de 899= Cuarta reim'resión* ebrero de 8999 >uinta reim'resión* ebrero de 2000 +eta reim'resión* ulio de ?@@8 +'tima reim'resión* agosto de ?@@? 3ctava reim'resión* mar.o de ?@@B +egunda edición* ulio de ?@@B 5rimera reim'resión* octubre de ?@@ D 6icardo Alredo 1ó'e. Cualla- 899: D &scuela Colombiana de Ingeniería Avenida 8B 2" ?@:E:9 FAuto'ista 2orte Gilómetro 8B- costado occidentalH 5* =B@@ ogotL MMM%escuelaing%edu%co
Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería !elea* <?:: editorNescuelaing%edu% co
Dirección editorial Jimena 1emoine 0ar.ón
Coordinación editorial Jorge Ca(as +e'Olveda
Diseño de portada 1uisa Pernanda $anriQue
Preprensa digital
Aser Color 1tda%
Impresión 2uevas &diciones I+2 9:=E=@@EBE? 5ro,ibida la re'roducción total o 'arcial de esta obra- 'or cualQuier medio- sin autori.ación escrita de la &scuela Colombiana de IngenieríaIm'reso en Colombia E 5rinted in Colombia
Esta segunda edii)n la dedio a la memoria de mis padres, Al"redo e Irma, de 3uienes me siento mu orgulloso agradeido on ios por su e5istenia+ Ellos "ueron seguir!n siendo el apoo espiritual "2sio 3ue todo .i(o neesita, e(emplo de amor 6lial, responsa#ilidad, entrega, sari6io, 7oluntad, 7alores, paienia omprensi)n+ A mis .ermanos, 3ue aun3ue est8n le(os de mi asa, est!n era de mi ora-)n+ A mis .i(os, Camilo Mariana, dos tesoros 3ue ios me dio+ A tra78s de sus o(os .e podido 7er 7alorar la 7ida en su (usta dimensi)n, en lo 3ue es realmente importante+ Ellos son el testimonio de mi e5istenia el aliiente para ser ada d2a me(or+ 9uiero dediar tam#i8n esta edii)n a la lu- de a3uel "aro 3ue, al irradiar su resplandor, seala a lo le(os la senda del diario trasegar de mi destino+ raias por lle7arme a puerto seguro ser la esperan-a de un "uturo+
&l autor
CONTENIDO PRESENTACIÓN
13
PRÓLOGO
15
CAPÍTLO 1! INTRO"CCIÓN
1#
8%8 0eneralidades 89 8%? &nermedades ,ídricas 89 8%B Abastecimiento de agua ?? 8%B%8 &sQuema convencional de abastecimiento 8%B%? Puentes de abastecimiento 8%B%?%8 + istemas 'rimarios 8%B%?%? +istemas 'rinci'ales 8% Rolumen de agua ?9 CAPÍTLO $! PERÍO"O "E "ISE%O
31
?%8 Pactores determinantes ?%? 5eríodos tí'icos de algunas obras
BB BB
CAPÍTLO 3! PO&LACIÓN "E "ISE%O
B%8 $todos de estimación de la 'oblación utura B%8%8 $todo de com'aración grLfca B%8%? Crecimiento lineal B%8%B Crecimiento geomtrico B%8% Crecimiento logarítmico B%8%: $todo de Sa''us B%8% AnLlisis de sensibilidad B%8%< $todos estadísticos B%? &em'lo de 'ro#ección de 'oblación B%?%8 $todo de com'aración grLfca B%?%? $todo lineal B%?%B $todo geomtrico / B%?% $todo logarítmico B%?%: $todo de Sa''us B%?% 5ro#ección fnal CAPÍTLO '! CONS(O "E AGA
%8 )efnición del consumo total %? Pactores determinantes del consumo %?%8 !em'eratura %?%? Calidad del agua %?%B Características sociales # económicas %?% +ervicio de alcantarillado %?%: 5resión en la red de distribución de agua %?% Administración %?%< $edidores # tarias
35
B= B= B9 @ 8 8 ? ? < < = 9 51
:B :B :B : : : : : ::
?? ?B ?B ?=
%B Consumo neto %B%8 Consumo residencial %B%? Consumo comercial- industrial # 'Oblico %B%B Consumo neto # su auste a condiciones 'articulares % 5rdidas de agua %: Consumo total % Caudal de dise(o %%8 Caudal medio diario %%? Caudal mLimo diario %%B Caudal mLimo ,orario %< Rariación de los actores de ma#oración- c- # ; < %= &em'lo de cLlculo de consumo # caudal %=%8 5oblación 'ro#ectada %=%? Consumo neto %=%B 5rdidas de agua # consumo total %=% 5ro#ección del consumo %=%: Caudales de dise(o CAPÍTLO 5! )ENTES "E A&ASTECI(IENTO
:: :: : : := := := :9 :9 :9 @ 8 8 8 ? B B *#
:%8 &valuación de la cantidad de agua 9 :%8%8 $edidor 5ars,all <@ :%8%? Rertederos < :%8%?%8 Rertederos rectangulares :%8%?%? Rertederos triangulares :%8%B Relocidad su'erfcial <= :%8% Correntómetros o molinetes <= :%8%: &staciones de aoro con limnímetro =8 :%8% !ra.adores Químicos =8 :%? &valuación de la calidad del agua =B CAPÍTLO *! O&RAS "E CAPTACIÓN
+5
%8 Ca'tación de agua su'erfcial =< %8%8 5eríodo # caudal de dise(o =< %8%? !i'os de bocatomas == %8%?%8 !oma lateral con muro transversal == %8%?%? ocatoma de ondo =9 %8%?%B ocatoma lateral con bombeo =9 %8%?% ocatoma lateral 'or gravedad =9 %8%?%: !oma mediante estabili.ación del lec,o 9@ %8%?% !oma en embalses o lagos 98 %8%?%< &staciones de bombeo Totantes # desli.antes9? %8%B ocatoma de ondo 9 %8%B%8 )ise(o de la bocatoma de ondo 9< %8% &em'lo de dise(o de la bocatoma de ondo 8@ %? Abastecimiento de agua subterrLnea 88B %?%8 &l agua subterrLnea como recurso natural 88B %?%? &'loración 88 %?%B &valuación 88 %?%B%8 5eríodo # caudal de dise(o 88: %?%B%? UidrLulica de aguas subterrLneas 88 %?%B%B 5ruebas de eQuilibrio 88= %?% &'lotación 8?8
<: <<
%?%: %?%
&em'lo de cLlculo 5o.os de bombeo de aguas subterrLneas %?%%8 5o.os ecavados %?%%? 5o.os barrenados o taladrados %?%%B 5o.os ,incados %?%% 5o.os 'erorados %?%%: 6eillas en 'o.os 'roundos
CAPÍTLO #! &O(&AS , ESTACIONES "E &O(&EO
8?? 8? 8? 8? 8?: 8? 8?= 1$-
<%8 Clasifcación de las mLQuinas ,idrLulicas 8B8 <%8%8 $LQuinas de des'la.amiento 'ositivo 8B? <%8%? !urbomLQuinas 8BB <%8%B $LQuinas gravimtrícas 8BB <%8%B%8 Ariete ,idrLulico 8BB <%8%B%? &em'lo de a'licación del ariete,idrLulico <%? ombas centríugas 8B< <%?%8 &lementos constitutivos de las bombas centríugas 8B< <%?%8%8 2Omero es'ecífco de revoluciones 8B= <%?%8%? Cavitación 8B9 <%B )ise(o de estaciones de bombeo 8@ <%B%8 bicación de la estación 8@
8B:
