UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE SANTIAGO (UTESA) PROGRAMA DE ACUEDUCTO Prof. José Pabel Batista. Tel:809-582-0417,Cel:809-973-8347 pabelbastistawordpress.com

DESCRIPCION En esta asignatura se desarrollan los temas concernientes al diseño de los elementos componentes de un sistema de captación, producción de agua para una población determinada, haciendo especial énfasis en el sistema de distribución.

OBJETIVO GENERAL Aplicar principios de diversas ciencias para planear y diseñar eficazmente sistemas de abastecimiento de agua potable. Así como describir las actividades mas relevantes de la administración, operación y conservación de estos sistemas. 3

OBJETIVOS ESPECIFICOS Identificar la información esencial que se debe recopilar para la realización de proyectos de sistemas de abastecimiento de agua potable. Conocer los criterios generales de diseño de las obras de captación. Diseñar las diferentes partes que integran una línea de conducción para abastecimiento de agua potable. Así como diseñar una red de distribución de agua potable. 4

CONTENIDO UNIDAD I

Introducción. Importancia del suministro de agua. Información básica para el proyecto. Periodos de diseños de cada componente. Consumos y variaciones. Población de diseño. Fuentes Superficiales y subterráneas. Tipos, capacidad, calidad, factibilidad técnico-económica. Fuentes subterráneas. Acuífero libre y confinado. Capacidad-Manantiales, galerías y filtraciones. Pozos.

El agua constituye entre un 60 y un 70% (del peso) de todos los organismos vivos y es fundamental para la fotosíntesis. La cantidad total de agua en la Tierra cambia muy poco año tras año. El ciclo hidrológico de evaporación y precipitación hace circular el agua de la Tierra entre los océanos, la tierra y la atmósfera. El agua cubre el 75% de la superficie terrestre; el 97,5% del agua es salada, sólo el 2,5% es dulce. Los casquetes de hielo y los glaciares contienen el 74% del agua dulce del mundo. La mayor parte del resto se encuentra en las profundidades de la tierra o encapsulada en la tierra en forma de humedad. Sólo el 0,3% del agua dulce del mundo se encuentra en los ríos y lagos.

Características del Agua Potable

Olor Son Inodoras, ni tampoco después de 10 días a 26º C en recipiente cerrado. Los olores del Agua pueden ser: -Productos Químicos indeseables. -Materia Orgánica en descomposición. -Actinomicetos. - Bacterias. El olor puede ser indicativo de Contaminación de diversos tipos. Un Agua Potable debe tener un sabor débil y agradable.

Sabor Las aguas muy puras son menos agradables, debido a que tienen menos Minerales. Los Cloruros dan sabor salobre. El Magnesio lo produce amargo. El Aluminio sabor terroso Salvo el sabor debido a Minerales que es fácilmente apreciable, el resto son indicadores de Contaminación o existencia de Algas Verdes - azuladas que dan sabor podrido y Algas Verdes sabor a Hierba. Nunca probar el Agua si desconoce el Origen.

Color No tiene Color Si aparece color se debe a sustancias en suspensión o en solución. Color verde se debe a algas. Color Amarillo a pardo puede ser por presencia de Hierro y Manganeso, también desechos de cromato dan Color Amarillo. Siempre que hay Color la calidad es deficiente. Turbidez Toda agua Potable debe ser transparente, y no tener partículas insolubles en suspensión como Limo, Arcilla, Materia Mineral, Algas, etc.

Conductividad eléctrica La medida de conductividad depende de la actividad y tipos de iones del agua. Por medio de la conductividad conocemos de forma global el grado de mineralización del agua, y podemos detectar infiltraciones de aguas superficiales de mineralización diferente, o detectar la infiltración de aguas contaminadas. Nitratos Los nitratos existentes en el agua son, consecuencia de la nitrificación del nitrógeno orgánico o al atravesar el agua terrenos con ellos. Contaminación orgánica (aguas residuales) o por abonos químicos. Los nitratos pasan a nitritos en el estomago, luego a sangre y forman metahemoglobina, con lo cual la absorción del oxígeno por la sangre disminuye, produciendo asfixia interna.

Nitritos Los nitritos son indeseables en aguas potables de consumo publico, algunas aguas debido a terrenos por donde discurren o a las condiciones de almacenamiento, pobre en oxígeno, pueden presentar cierto contenido en nitritos. La presencia de nitritos es indicador de contaminación Las nitrosaminas que se pueden formar a partir de los nitritos producen cáncer de vías digestivas superiores y de hígado en animales de experimentación Cloruros Depende mucho de los terrenos por donde atraviesan, pueden ser debidos al agua del mar, a suelos áridos lavados por la lluvia, o bien por contaminación de aguas residuales.

Magnesio El magnesio junto al calcio sirven para calibrar la dureza del agua. La cantidad de Magnesio depende de los terrenos que el Agua atraviesa. El Magnesio es indispensable para el Crecimiento Humano. Concentraciones superiores a 125 mg/l tienen efecto Laxante. Dureza La dureza es producida por los iones de calcio, magnesio, estroncio y bario. En suelos de basalto, arenisca y granito las aguas son blandas. En Suelos de Cal, Yeso, y dolomitas es Agua Dura. Las blandas son aguas agresivas y facilita la disolución de metales de las cañerías, saturnismo (plomo). Las duras precipitan el jabón, pueden presentar problemas de incrustaciones

El propósito Principal de un sistema de abastecimiento de Agua es suministrar Agua segura para el Consumo Humano a un costo razonable. El grado de tratamiento y la combinación de los procesos de potabilización dependen de la fuente de Agua y de su calidad. La cantidad de Agua para mantener la vida de una persona es pequeña, pero al agruparse formando Comunidades, la cantidad se incrementa.

La Planeación, Diseño, Construcción y Supervisión de los Sistemas de Agua Potable han sido por largo tiempo una responsabilidad de Ingenieros Civiles. COORDINADORES

Servicio actual de Agua Potable

Descripción de las partes componentes del Sistema, estado de Conservación y grado de aprovechamiento de las mismas. I. Fuente(s) de Abastecimiento: Ubicación con respecto a la localidad: Distancia y Niveles. Gastos de Explotación y Potencial. Calidad de Agua: Análisis Físicos, Químicos y Bacteriológicos. Obra de captación: Plano detallado.

II. Conducción. Plano (s) de Planta y Perfil con indicaciones de gasto conducido, Diámetro, clase y estado de Conservación de la Tubería y Accesorios. III. Bombeo (s) Planos de localización y detalle. Número y Características de Bombas, Motores y Subestaciones Eléctricas y estado de Conservación.

IV. Potabilización. Planos actualizado de localización y detalle. Descripción y Características de las Unidades. Gasto tratado, capacidad de proyecto y eficiencia. Estado de conservación de las Unidades de proceso y del equipo. Productos Químicos utilizados en el periodo de operación de la Planta y Consumos actuales. Costos unitarios de potabilización: Máximo, Medio, Mínimo. Problemas especiales de Potablilización, por cambios en la calidad del Agua Cruda.

V. Regularización. Plano de localización y de detalle del o de los tanques. Estado de conservación. VI. Distribución. Plano actualizado de la red indicando: Escala. Nombre de Calles. Longitudes, Diámetros y clase de Tubería. Válvulas. Hidrantes para toma Publica. Hidrantes contra incendio. Estado de conservación de tuberías y accesorios. Presión Manométrica en las horas de Máximo y Mínimo consumo en diferentes puntos de la red.

VII. Tomas Cantidad (con Medidor y Sin Medidor) Características. Estado de Conservación. VIII. Estados Financieros

Período De Diseño

En la solución de un proyecto de abastecimiento de agua potable, el proyectista debe considerar el tiempo de vida útil de la obra, tomando en cuenta principalmente, aspectos económicos y la tendencia de crecimiento de la zona en estudio. Es el intervalo de tiempo durante el cual se estima que la obra por construir llega a su nivel de saturación; este período debe ser menor que la vida útil.

Vida Útil

Es el tiempo que espera que la obra sirva a los propósitos de diseño, sin tener gastos de operación y mantenimiento elevados que hagan antieconómico su uso o que requiera ser eliminada por ineficiente.

SISTEMAS DE AGUA POTABLE LOS COMPONENTES PRINCIPALES SON: FUENTE DE ABASTECIMIENTO CONDUCCIONES DEPOSITOS DE ALMACENAMIENTO Y REGULARIZACION DEL REGIMEN DE CONSUMO DISTRIBUCION PIEZAS ESPECIALES: VALVULAS DE SECCIONAMIENTO, DE REGULACION DE CAUDAL, DE REGULACIÓN DE PRESION, MEDIDORES DE CAUDAL, HIDRANTES.

SISTEMAS DE AGUA POTABLE DEPENDIENDO DE LAS CONDICIONES TOPOGRÁFICAS Y DE LA MAGNITUD DEL SISTEMA, SE PUEDEN REQUERIR: ESTACIONES DE BOMBEO ESTACIONES DE REFORZAMIENTO DE LA DESINFECCION

Consumos y Variaciones Demanda de incendio En las localidades donde sea necesario atender la demanda contra incendio, deben ubicarse hidrantes en función de las necesidades, equipo disponible y experiencia del cuerpo de bomberos. En condiciones de emergencia se acepta que el suministro de la red de distribución se destine a la zona de conflicto, mediante el manejo de válvulas, disminuyendo el servicio a los usuarios.

DOTACIONES CONSUMO DOMÉSTICO

Consumos y Variaciones DOTACIONES habitantes 300 lit/hab/dias TIPO DE ESTABLECIMIENTO DOTACION DIARIA UND HOTEL 500 LIT/DORM. PENSION 350 HOSPEDAJE 25 Lts. por m2 de área de dormitorio. DOTACIONES habitantes 300 lit/hab/dias

Estimación de la Población 35

Es la cantidad de personas que se espera tener en una localidad al final del Periodo de diseño del sistema de Agua Potable o Alcantarillado. El Crecimiento de las Ciudades está sujeto a planes de desarrollo. Para su crecimiento se consideran las Zonas de Reserva previstas para el desarrollo de la Ciudad a corto mediano y largo plazo. PLANIFICACION URBANA.

En el Caso de aprovisionamiento básico de Saneamiento, es necesario conocer la definición de los usos del Suelo, según los Programas al respecto, para poder predecir la Población a servir y Diseñar la infraestructura de estos servicios con Proyección futura. Debido a que la población es siempre un factor relevante en la estimación futura del Consumo de Agua, en la ocupación del suelo disponible, en la ampliación del fondo legal, en la generación de bienes y servicios, etc., es necesario predecir de alguna manera, cual será el incremento de la misma en tiempos determinados.

En el Diseño y Operación de sistemas relacionados con el Agua (suministro, tratamiento y desalojo), se requieren estimaciones de la Población a corto plazo (1 – 10 años) y a Largo Plazo (10 – 50 años). Las predicciones de la Población son complejas y ciertamente las estimaciones pueden ser erróneas en cierto grado, dependen de componentes o factores particulares que pueden alterar el desarrollo Demográfico de la Comunidad.

Los factores que influyen en la Población y la tasa de su Crecimiento, incluyen: Tasas de Nacimiento – Defunciones. Tasas de Emigración – Inmigración. Anexión. Urbanización. Políticas de descentralización de actividades Económicas. Descubrimiento de nuevos Recursos Naturales. Desarrollo de nuevas Industrias. Actividad Comercial. Uso del suelo. Incremento en la esperanza de Vida.

Una vez fijada la vida útil de la obra, realizadas las investigaciones preliminares y la combinación de otros factores, se determina el desarrollo futuro que probablemente tendrá la población en estudio, considerando el incremento de habitantes, así como el tipo, número y magnitud de actividades. Entonces es válido decir, en cierta medida, que la estimación del consumo o la aportación de agua potable está en función de la variación de la población basada en la proyección histórica de la misma; simultáneamente a una estimación a futuro del uso del agua para los diferentes propósitos.

La fuente de información más importante para obtener datos, son los censos levantados por el Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI), que los realiza cada diez años. Las Estimaciones de la población se obtienen aplicando los Métodos existentes para el cálculo de la población en un tiempo deseado (intercensal o postcensal), basándose en la interpolación y la extrapolación, según distintos Modelos Matemáticos.

Concluyendo que la cuantificación de la evolución Demográfica puede ser definida anticipadamente con cierta precisión; y en donde hay que proceder con cautela y aplicar la experiencia para decidir algún Método de predicción a usar.

Los Métodos más usuales para la estimación de la población a futuro o de Proyecto son: Método Aritmético. Método del Porcentaje Uniforme. Método Prolongación de la Curva a ojo. Método Logístico. Método de Crecimiento Declinante. Método de la Proporción.

Método Aritmético

Su Hipótesis se basa en el hecho de que la tasa de crecimiento es constante. La validez de este método se puede verificar examinando el crecimiento de la comunidad para determinar si se han producido incrementos aproximadamente iguales entre los Censos Recientes.

En términos Matemáticos, la Hipótesis puede ser expresada como: dp = K dt En donde dp/dt es la tasa de cambio de la población y K es una constante. K se puede determinar gráficamente, o a partir de las poblaciones en censos sucesivos, como: K=ΔP Δt La Población futura es luego estimada a partir de Pt = Po + Kt Pt = Población en algún tiempo futuro. Po= Población Actual. t = Periodo de la Proyección.

población actual y futura Ejem.: Una urbanización de 300 viviendas. 6habitantes por viviendas. Pac= 300x6=1800 personas Población futura Pf=Pac(1+R)^n R=tasa de crecimiento anual(2.5%). N=período de diseño( 20 @ 40 ). Pf=1800( 1+2.5/100)^20=2,950 personas 47

PERÍODOS DE DISEÑOS 48

FUENTES SUPERFICIALES SIN REGULACIÓN: DEBEN PROVEER UN CAUDAL MÍNIMO: PERÍODOS SIN REGULACIÓN: DEBEN PROVEER UN CAUDAL MÍNIMO: 20 @ 30 AÑOS CON REGULACIÓN: LAS CAPACIDADES DE EMBALSE DEBEN BASARSE EN REGISTRO DE ESCORRENTÍA: 49

FUENTES SUBTERRÁNEAS PERÍODOS EL ACUÍFERO DEBE SER CAPAZ DE SATISFACER LA DEMANDA PARA UNA POBLACIÓN FUTURA: 20 @ 30 AÑOS 50

OBRAS DE CAPTACIÓN PERÍODOS DIQUES-TOMAS 15 @ 25 AÑOS DIQUES-REPRESAS 51

BOMBAS Y MOTORES, CON UNA DURABILIDAD RELATIVAMENTE CORTA: ESTACIONES DE BOMBEO PERÍODOS BOMBAS Y MOTORES, CON UNA DURABILIDAD RELATIVAMENTE CORTA: 10 @ 15 AÑOS LAS INSTALACIONES Y EDIFICIOS PUEDEN SER DISEÑADOS, TOMANDO EN CUENTA LAS POSIBILIDADES DE AMPLIACIONES FUTURAS Y CON PERÍODOS DE DISEÑO DE: 20 @ 25 AÑOS 52

PERÍODOS DE DISEÑOS LÍNEAS DE ADUCCIÓN 20 @ 40 AÑOS PLANTAS DE TRATAMIENTO 10 @ 15 AÑOS REDES DE DISTRIBUCIÓN GENERALMENTE: 20 AÑOS GENERALMENTE DE GRAN MAGNITUD: 30 @ 40 AÑOS 53

ESTANQUES DE ALMACENAMIENTO PERÍODOS DE CONCRETO 30 @ 40 AÑOS METÁLICOS 20 @ 30 AÑOS 54

Consumos y Variaciones Caudales de diseño Caudal promedio Qm = Dotación * Población 86,400

Consumos y Variaciones Caudales de diseño Caudal máximo diario Qmáx diario = Qm * Cvd Cvd = 1.25 (variación diaria) Conducción y Almacenamiento

Consumos y Variaciones Caudales de diseño Caudal máximo horario Qmáx horario = Qm * Cvh Cvh = 2.0 (variación horaria) Redes de distribución

Consumos y Variaciones Demanda de incendio En las localidades donde sea necesario atender la demanda contra incendio, deben ubicarse hidrantes en función de las necesidades, equipo disponible y experiencia del cuerpo de bomberos. En condiciones de emergencia se acepta que el suministro de la red de distribución se destine a la zona de conflicto, mediante el manejo de válvulas, disminuyendo el servicio a los usuarios.

DISEÑO DE REDES DE AGUA POTABLE 59

Distribución. Tipos de redes, ventajas y desventajas de cada tipo Distribución. Tipos de redes, ventajas y desventajas de cada tipo. Diseño de redes abiertas. Diseño de redes cerradas. Instalación de las tuberías. Otros componentes de la distribución: válvulas de compuerta, mariposa, ventosas, hidrantes, caudalímetro, manómetros, estructura de protección de válvulas y otros dispositivos. 60

Redes de DISTRIBUCIÓN PARA EL DISEÑ0 DE LA RED ES IMPRESCINDIBLE HABER DEFINIDO LA FUENTE DE ABASTECIMIENTO Y LA UBICACIÓN TENTATIVA DEL ESTANQUE DE ALMACENAMIENTO. CUMPLIDOS ESTOS REQUISITOS SE PROCEDERÁ AL DISEÑO DE LA RED DE DISTRIBUCCIÓN.

PRESIONES EN LA RED LAS PRESIONES EN LA RED DEBEN SATISFACER CIERTAS CONDICIONES MÍNIMAS Y MÁXIMAS PARA LAS DIFERENTES SITUACIONES DE ANÁLISIS QUE PUEDEN OCURRIR. EN TAL SENTIDO, LA RED DEBE MANTENER PRESIONES DE SERVICIOS MÍNIMAS, QUE SEAN CAPACES DE LLEVAR AGUA A LA LIVIVIENDA O EDIFICACIONES 62

PRESIONES MÍNIMAS TIPO DE MEDIO PRESION mínima UDA MEDIO RURAL 10 MCA URBANO 20@25 63

PRESIONES MÁXIMO TIPO DE MEDIO PRESION máximo UDA MEDIO RURAL 50 MCA DEPENDE DE LA TOPOGRAFIA DEL TERRENO TIPO DE MEDIO PRESION máximo UDA MEDIO RURAL 50 MCA URBANO 64

RUGOSIDAD DE LAS TUBERIAS 65

SE UTILIZA PRINCIPALMENTE LA FORMULA DE HAZEN – WILLIAMS V = 1.318 C R0.63 S0.54 QUE COMBINADA CON LA ECUACION DE CONTINUIDAD (Q=VXA) PUEDE ESCRIBIRSE EN LA FORMA: h = α L Q1.85 EN ESTA EXPRESION: L = LONGITUD DE LA TUBERIA , METROS h = PERDIDA DE CARGA, METROS α = COEFICIENTE QUE DEPENDE DE C Y DEL DIAMETRO Q = CAUDAL, LPS VALORES DEL COEFICIENTE C MAS UTILIZADOS HIERRO FUNDIDO 100 HIERRO FUNDIDO DUCTIL 100 HIERRO GALVANIZADO 100 – 110 ASBESTO CEMENTO 120 POLICLORURO DE VINILO (PVC) 140 66

RUGOSIDAD DE LA TUBERIA EN LA DETERMINACION DE LOS DIÁMETROS A UTILIZAR ES FRECUENTE LA UTILIZACIÓN DE LA FÓRMULA DE WILLIAMS Y HAZEN, CUYA EXPRESION ORIGINAL ES: V = CR^0.63 S^0.54 X 0.001^-0.04 V=VELOCIDAD MEDIA R=RADIO HIDRÁULICO( D/4) S=PENDIENTE DEL GRADIENTE HIDRÁULICO O PÉRDIDA DE CARGA. C=COEFICIENTE DE RUGOSIDAD. 67

LA EXPRESIÓN ANTETERIOR PUEDE INDICARSE: V = 1.318 CR^0.63 S^0.54 Q= VXA= 1.318 C (D/4)^0.63 X (H/L)^0.54 X (ЛD^2/4) H^0.54=(Q X 4 X 4^0.63 X L^0.54)/(Л D^2 X D^0.63 X 1.318 C) H=(Q/CD^2.63) X (4X4^0.63/ Л X 1.318)^1/0.54 X L 1/0.54=1.85 (4X4^0.63/ Л X 1.318)^1/0.54=4.720 H=4.720 X L X (Q/CXD^2.63)^1.85 4.720 (1/CD^2.63)^1.85=α h = α L Q1.85 68

VELOCIDADES PERMISIBLES 69

VELOCIDADES PERMISIBLES

EJEMPLO DISEÑO URBANIZACION

EJEMPLO N01 PARA LA SIGIENTE URBANIZACION DISEÑAR EL SISTEME DE REDES DE AGUA POTABLE. DATOS: DOTACION 300 LITS/HAB./DIAS TASA DE CRECIMIENTO ANUAL 3 % PERIODO DE DISEÑO 20 AÑOS USAR 5 PERSONAS POR SOLAR DOTACION AREA COMERCIAL 6 LITS/M2 DOTACION AREA VERDE 2LITS/M2 TUBERIA EXISTENTE C/PRINCIPAL 3”PVC SCH40 PRESION EN EL PUNTO 1 DE CONEXIÓN 30 PSI COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE LA TUBERIA 140 72

lotificacion

CALCULO DE LA POBLACION FUTURA Población actual CANTIDAD DE SOLARES= 27 CANTIDAD DE PERSONAS POR VIVIENDA= 5 Pact= 27x5=135 personas Población futura Pf=Pact(1+R)^n R=tasa de crecimiento anual(3%). N=período de diseño( 20). Pf=135( 1+3/100)^20= 243.82 = 244 personas 74

Consumos y Variaciones Caudales Caudal promedio para población futura: Qm1 = Dotación * Población Futura 86,400 Qm = 300 lits/personas/días * 244 personas Qm=0.85 Lits/seg

Consumos y Variaciones Caudal promedio para área comercial: Qm2 = Dotación comercial * área comercial 86,400 Qm = 6 lits/m2/días * 2000 m2 86,400 Qm=0.14 Lits/seg 76

Consumos y Variaciones Caudal promedio para área verde: Qm3 = Dotación área verde * área verde 86,400 Qm = 2 lits/m2/días * 800 m2 86,400 Qm=0.019 Lits/seg 77

Consumos y Variaciones Caudales Caudal promedio total (caudal medio total): Qmet =Qm1+Qm2+Qm3 Qmet = 0.85 Lits/seg+0.14 Lits/seg+0.019 Lits/seg Qmet = 1.01 Lits/seg 78

Consumos y Variaciones Caudales de diseño Caudal máximo diario Qmáx diario = QmEt * Cvd Cvd = 1.25 (variación diaria) Qmáx diario = 1.01*1.25 Qmáx diario = 1.26 lits/seg 79

Consumos y Variaciones Caudales de diseño Caudal máximo horario Qmáx horario = QmEt * Cvh Cvh = 2.00 (variación horaria) Qmáx horario = 1.01*2.00 Qmáx horario = 2.02 lits/seg 80

PLANO CURVA DE NIVEL

TRAZADO RED DE AGUA POTABLE PARA FINE DE CALCULO

Calculo de la longitud total de la red: Ltotal=L1+L2+L3+L4 Ltotal=66.42MTS+65.27MTS+75.3MTS+58.45MTS Ltotal=265.44MTS 83

PLANO CURVA DE NIVEL

COTA DE TERRENO COTA1 = 92 MTS COTA3 =95 MTS COTA4 =97 MTS 86

CAUDAL POR METRO LINEAL Qml = QMAX HORARIO LTOTAL Qml = 2.02/265.44=0.0076LITS/SEG/ML 87

FORMULAS PARA EL DISEÑO DE LAS REDES Cota 2 P1 P2 Cota 1 L Hf= Pérdidas por fricción de la tuberías de tramo 1-2 H1-2 = α L Qmáx horario 1-2 ^1.85 Pág.26, Simon Arocha R. SI TENEMOS LA PRESION P1 P2 = P1 + (Cota1-Cota 2) – H1-2 88

DETERMINACION DE LAS PRESIONES Qml =0.0076LITS/SEG/ML TRAMO LONG. MTS Q Lits/s 1-2 66.42 0.50 2-3 65.27 Hf mts Hm Ht 0.016 0.0024 0.018 Cota a b P mca 92 20.98 95 17.96 3-4 75.30 0.57 4-5 58.45 0.44 0.024 0.0036 0.028 0.011 0.0017 0.013 95 97 15.93 103 9.92 89

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UNIDAD II

Estaciones de bombeo. Componentes. Selección de equipos Estaciones de bombeo. Componentes. Selección de equipos. Diseño del cárcamo, línea de impulsión. Operación del sistema de bombeo. Conducción. Tipos de conductos. Sistemas por gravedad y bombeo. Materiales utilizados. Piezas especiales. Juntas. Instalación de tuberías. Golpe de ariete y obras de control. 98

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ESTACIONES DE BOMBEO DE AGUA POTABLE   Una vez que se ha decidido la necesidad de utilizar una estación de bombeo, debe seleccionarse el lugar donde se va a ubicar y deben considerarse los siguientes factores: Accesibilidad (Instalación y mantenimiento) Restricciones respecto a uso de suelo. El diseño de la estación de bombeo debería ser multidisciplinario Ing. Civil Ing. Eléctrico Ing. Mecánico

Desventajas que presenta una estación de bombeo Inversión inicial. Gasto de energía. Gastos de mantenimiento y operación Riesgo de inundación cuando no se dispone de cota suficiente para prever un aliviadero de seguridad.

Para el diseño de la estación de Bombeo debemos considerar los siguientes aspectos: El equipo de bombeo Los accesorios complementarios Las edificaciones y las fundaciones

La estación elevadora en su sentido más general está formada por los siguientes elementos que deberán definirse y justificarse en el estudio: Cámara de toma reguladora de la aspiración Conductos de aspiración. Edificio destinado a proteger las bombas. Bombas. Impulsión. Controles. automatización

TIPOS DE ESTACIONES DE BOMBEO La selección depende de varios factores:   Capacidad-caudal Tipo de bombas Costo Consideraciones ambientales Consideraciones estéticas

CLASIFICACION TIPO DE CONSTRUCCION 1 CLASIFICACION TIPO DE CONSTRUCCION 1.Prefabricado con equipo de bombeo tipo paquete y sus controles. 2.Construidos según requerimiento del propietario 3.Equipo de bombeo tipo paquete para ser instalado en registros o en estructuras bajo tierra.

LOCALIZACION DE LAS BOMBAS 1. Dentro de un cárcamo húmedo 2 LOCALIZACION DE LAS BOMBAS 1.Dentro de un cárcamo húmedo 2.Dentro de un cárcamo seco 3.Sobre la superficie de la tierra (Superficial) 4.Debajo de la superficie de la tierra (Enterrado)

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UNIDAD III 109

Regulación. Funciones de los depósitos. Tipos localización Regulación. Funciones de los depósitos. Tipos localización. Calculo hidráulico. Accesorios. Tratamiento del agua. Coagulación. Floculación. Sedimentación. Filtración. Desinfección. 110

LINEAS DE CONDUCCION Son las tuberías que conducen el agua desde las fuentes de abastecimiento hasta la planta de tratamiento y desde ésta a los depósitos de regularización del régimen de consumo. Dependiendo de la fuente de abastecimiento, las conducciones pueden ser por bombeo o por gravedad.

COMPONENTES ADICIONALES Estructuras como desarenadores, tanques rompecarga, anclajes y registros de inspección y operación de válvulas. Accesorios como reducciones, codos, tee. Válvulas: Seccionamiento, desagüe para limpieza, de aire, reductoras de presión. Deben utilizarse los sistemas por gravedad preferentemente tomando en consideración, principalmente los costos de operación.

CRITERIOS PARA DISEÑO DE LINEAS DE CONDUCCION POR GRAVEDAD Se requerirán los datos topográficos de la línea a diseñar. Planimetría y perfil. Carga disponible Es la diferencia entre el nivel mínimo de agua en la captación y el nivel máximo de agua en la planta potabilizadora, o la diferencia de nivel entre la salida de la cisterna de agua tratada y el nivel máximo en el tanque de almacenamiento.

Caudal de diseño: El caudal de diseño a utilizar es: Qdis = Cvd Qm donde: Qdis es el caudal de diseño Cvd es el coeficiente de variación diaria Qm es el caudal medio

LINEAS DE CONDUCCION POR BOMBEO Cuando la fuente de almacenamiento está por debajo de los sitios de consumo de agua se requerirá el bombeo. A diferencia de una línea de conducción por gravedad, donde la carga disponible es un criterio lógico de diseño que permite la máxima economía, al elegir diámetros cuyas pérdidas de carga sean máximas. En el caso de sistemas por bombeo, se trata de una carga que hay que vencer para conducir el agua hacia donde queremos. Se puede hablar de dos casos extremos: Diámetros pequeños y equipo de bombeo grandes. Se tiene un costo mínimo para tuberías, pero máximo para los equipos de bombeo, operación y mantenimiento. Diámetros grandes y un equipo bombeo de baja potencia. Se tiene costos altos para la tubería y bajos para los equipos de bombeo, operación y mantenimiento.

CRITERIOS DE DISEÑO PARA EL DISEÑO DE CONDUCCIONES POR BOMBEO Caudal de diseño El caudal de diseño para estos sistemas es igual que en el caso anterior: Qdis = Cvd Qm Sin embargo, no es recomendable ni práctico bombear durante 24 horas. Es factible reducir las horas de bombeo incrementando el caudal. Se puede utilizar la expresión: 24 Qb = Q dis ------- N

Sin embargo, se acostumbra, para los casos de sistemas por bombeo utilizar el Qm en vez de Qdis, tomando en consideración que las deficiencias en caudal que pudieran ocurrir durante la operación puede resolverse aumentando el tiempo de bombeo. Por lo tanto la expresión se transforma en: 24 Qb = Q m -------- N Generalmente N < 16 horas.

Selección del diámetro Será aquella que, satisfaciendo criterios técnicos, resulte la más económica. Se sugiere utilizar 3 o 4 diámetros, variando los rangos de caudal demandado dentro del período de proyecto. Una vez que se determinan las pérdidas de carga , se puede obtener la potencia requerida para la bomba, Υ Q he P = ------------ 76 η Para seleccionar los posibles diámetros que pudieran utilizarse, usar cuadro 17 Arocha.

TANQUES DE ALMACENAMIENTO

Los estanques de almacenamiento juegan un papel básico para el diseño del sistema de distribución de agua, tanto desde el punto de vista económico, así como por su importancia en el funcionamiento hidráulico del sistema y en el funcionamiento de un servicio eficiente. 123

Mantener las presiones de servicio en la red de distribución. Sus funciones principales dentro del sistema de abastecimiento de agua potable son: Compensar las variaciones de los consumos que se producen durante el día. Mantener las presiones de servicio en la red de distribución. Mantener almacenada cierta cantidad de agua para atender situaciones de emergencia tales como incendios e interrupciones por daños de tuberías. 124

Tipos de estanques a utilizar Aspecto más importantes para el diseño de los estanques de almacenamiento: Capacidad Ubicación Tipos de estanques a utilizar 125

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TEMA DE EVALUACION 135

3er Parcial Trabajo final: 2do Parcial….. 30% 3er Parcial Trabajo final: a) Diseño de un sistema de redes de una Urbanización…..15%. b) Examen oral..15%. 10% 136

BIBLIOGRAFIA 137

Texto -Arocha, Simon.(1978). Abastecimiento de Agua, Teoría y Diseño. Caracas. Ediciones Vega. Consulta -López Cualla. Ricardo Alfredo.(2000). Diseño de Acueductos y Alcantarillados. Santafé de Bogotá: Alfaomega. 138