abast de a. potable
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DEFINICIONES Y PARTES DE UN SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE
DEFINICIÓN DE INGENIERÍA SANITARIA
“Es el conjunto de conocimientos que nos capacitan para diseñar, construir,
operar y administrar obras cuyo fin fundamental es preservar la salud del
hombre”.
DEFINICIÓN DE AGUA POTABLE
Liquido que cumple con los parámetros físicos, químicos y bacteriológicos que
establecen las Normas de Calidad de la Secretaria de Salud, para ser
consumido por el ser humano.
DEFINICIÓN DE UN SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA
POTABLE
Es el conjunto de obras civiles y electromecánicas que permiten el adecuado
aprovechamiento de los recursos hidráulicos, con la finalidad de abastecer a
los Centros Poblacionales, tanto urbanos como rurales.
PARTES QUE CONFORMAN UN SISTEMA DE
ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE
Partes Básicas
1. Captación
2. Cloración
3. Conducción
4. Regularización
5. Red de distribución
Partes Eventuales
Además en forma eventual un sistema de agua potable podrá complementarse
con:
a).- Planta Potabilizadora
Se requerirá de una planta potabilizadora cuando la fuente de abastecimiento
sea de aguas superficiales, ya que las aguas se encuentran altamente
contaminadas por lo que el proceso de cloración es insuficiente. (fig. N° 2)
b).- Plantas de Bombeo
cuando el sitio de entrega del agua se localiza mas alto, en relación al lugar
donde se localiza la fuente de abastecimiento, se requerirá de una planta de
bombeo.
ESTUDIOS PRELIMINARES Y PLANEACIÓN CONCEPTUAL
VISITAS A LA LOCALIDAD PARA RECOPILACIÓN Y ANÁLISIS
DE LA INFORMACIÓN.
Previo a las visitas a la localidad se obtendrá la Carta Topográfica del INEGI
(esc. 1:50,000), ya que esto nos permitirá tener un panorama a gran visión del
Centro Poblacional al cual pretendemos abastecer de agua potable.
Más adelante se visitará la localidad para recopilar la información y se harán
una serie de recorridos a su alrededor, con la finalidad de irse familiarizando
con la comunidad y así establecer la Zona de Estudio a la que se le realizará su
Marco Físico y Socioeconómico, los cuales permitirán definir datos como:
categoría política, ubicación, vías de comunicación, clima, servicios públicos,
etc.
Por otro lado se deberán obtener los planos topográficos de la Zona de
Estudio, que se hayan elaborado en años anteriores, y que puedan servir para
el desarrollo del nuevo proyecto.
También se visitaran a las Dependencias Federales, Estatales y Municipales,
para recopilar toda la información relacionada con el sistema actual de agua
potable.
A continuación se detalla toda la información que se debe recopilar y analizar.
Marco Físico
1).- Nombre completo de la localidad y municipio al que pertenece
2).- Características políticas (demanda, posibilidad económica)
3).- Localización geográfica y extensión territorial
4).- Características climatológicas
5).- Vías de comunicación
6).- Otras que el proyectista considere interesantes para el estudio, como
Orografía, Hidrografía y Geohidrología.
Marco Socioeconómico
1).- Uso de suelo en la localidad (comercial, industrial, residencial de primera
y segunda, populares, fraccionamientos, desarrollos turísticos, etc.)
2).- Sensos de población actual y oficiales proporcionados ya sea por el
Estado, Municipio o localidad (todos editados por el INEGI).
3).- Población servida con agua potable y alcantarillado en (%) o en área.
4).- Numero de personas promedio por conexión.
5).- Población económicamente activa (distribución de la población por
sectores productivos).
6).- Tipo de familia y clase de vivienda.
7).- Vida promedio de las personas, mortalidad infantil, incidencia de
principales enfermedades de origen hídrico.
8).- Distribución de la población por servicios públicos con:
Agua potable, Alcantarillado y energía eléctrica.
FUENTES SUSCEPTIBLES DEAPROVECHAMIENTO
Fuentes de Abastecimiento
La selección de Ia fuente de abastecimiento está en función de Ia
susceptibilidad de aprovechamiento, es decir, que se escogerá una (s)
fuente (s) que cubra (n) Ias demandas futuras de agua potable gasto máximo
diario durante los 365 días del año.Para tal efecto se tendrán que llevar a
cabo estudios hidrológicos y/o geohidrológicos según sea el caso, que nos
permitan determinar el potencial de Ia fuente de abastecimiento.
Además de Ia fuente de abastecimiento se deben hacer los estudios de
calidad del agua para que definan el proceso de potabilización, que se aplicará
en el sistema, ya sea por medio de una simple cloración o un proceso
completo de potabilización (planta potabílizadora).
Tipos de Fuentes de Abastecimiento.
Dentro de Ia Ingeniería Sanitaria, es muy común clasificar a Ias fuentes de
abastecimiento de igual manera como están clasificadas desde el punto de
vista hidráulico, es decir, que se conocen tres tipos de fuentes de
abastecimiento:
Meteóricas, Superficiales y Subterráneas.
DETERMINACIÓN DE DATOS BÁSICO DE PROYECTO
Antes de llevar a cabo la Planeación General y el Proyecto Ejecutivo para el
abastecimiento de Agua Potable, primeramente se deberan establecer los
“Requerimientos” o Datos de Proyecto de la población , dichos requerimientos
se explican y calculan a continuación.
Población Actual
Primeramente se definirán las diferentes zonas de asentamientos humanos
como : Popular, Media, Residencial, de igual manera se delimitarán las zonas
industriales y comerciales las cuales se presentarán en un plano general de la
localidad.
Posteriormente se hará un muestreo en cada zona habitacional para definir la
densidad media (hab/ha) que multiplicada por el área de cada zona de
asentamiento, nos proporcionará la población actual en forma estimada.
Por otro lado se utilizará la información que proporciona el INSTITUTO
NACIONAL DE ESTADÍSTICA GEOGRÁFICA E INFORMÁTICA (I.N.E.G.I),
por lo menos los últimos tres censos de población, y se realizará una
proyección de la población al año actual.
Una forma de verificar los resultados anteriormente descritos, es compararlos
con la información que proporciona la C.F.E. o Compañía de Luz y Fuerza del
Centro, referente al número de acometidas eléctricas instaladas, número de
habitantes por predio y cobertura en el servicio de energía eléctrica. La
conciliación de los resultados nos dará el dato más acertado de la población
actual.
Población y Período Económico de Proyecto
Para la elaboración de un proyecto ejecutivo de un sistema de agua potable, es
necesario determinar la población de la localidad en el futuro. Para lograr esto
se debe conocer la población presente y la forma como ha venido
desarrollándose a lo largo de los años el Centro Poblacional.
Mediante censos oficiales levantados cada 10 años se sabe como ha venido
creciendo la población; conocidas las poblaciones pasadas y presentes, se
puede predecir la población futura considerando que los crecimientos futuros
no siempre siguen las leyes del pasado, pues influyen a veces factores que en
ocasiones son imponderables y que llegan a provocar un crecimiento que se
sale de toda previsión.
Existen varios métodos para determinar la población futura, siendo los más
comunes el Aritmético, Geométrico, Malthus, Extensión gráfica y el de Mínimos
Cuadrádos.
En cuanto al Período Económico de Proyecto, se ha venido determinando en
función de la magnitud de la población de proyecto, es decir que a mayor
numero de habitantes a futuro, el horizonte de proyecto se amplia. A
continuación se indica el criterio aplicado por la Comisión Nacional del Agua
(C.N.A.).
POBLACIÓN DE PROYECTO EN
HABITANTES
PERIÓDO ECONÓMICO EN
AÑOS
DE 2500 A 15000 DE 6 A 10
DE 15000 EN ADELANTE HASTA 15
Dotación
Es la cantidad de agua que se asigna a cada habitante durante un día para que
cubra sus necesidades de consumo de agua potable, y está dada en l/hab/día.
Según la CONAGUA., la dotación se determina en función de un ESTUDIO DE
CONSUMOS DE AGUA POTABLE (doméstico, público, comercial, fugas y
desperdicios) que se tienen en una población.
Tipos de Consumo de Agua Potable
CONSUMO
Es la parte del suministro de agua potable que generalmente utilizan los
usuarios, sin considerar las pérdidas en el sistema. Se expresa en unidades de
m3/día o l/día, o bien cuando se trata de consumo per cápita se utiliza l/hab/día.
Residencial
Doméstico Medio
Popular
Consumo
Comercial
No Doméstico Industrial
Servicios Públicos.
Con respecto al clima y la magnitud de la población se proyecto, se asigna una
dotación media a cada habitante, quedando:
TABLA DE DOTACIONES DE PROYECTO EN lts/hab/día
HABITANTES CALIDO TEMPLADO FRIO
DE 2500 A 15000 150 125 100 L/H/D
DE 15000 A 30000 200 150 125 L/H/D
DE 30000 A 70000 250 200 175 L/H/D
DE 70000 A 150000 300 250 200 L/H/D
DE 150000 EN ADELANTE 350 300 250 L/H/D
Coeficientes de variación Diaria y Horaria
Las condiciones climáticas, los días laborales y otras actividades, producen
fluctuaciones diarias y horarias en la demanda de agua, estas dan origen a lols
coeficientes de variación.
Los requerimientos de agua no son constantes en una población durante el
año, ni durante el día, sino que la demanda varía en forma diaria y horaria. La
C.N.A. establece que el ámbito de variación puede ser:
Coeficiente de Variación diaria 1.4
Coeficiente de Variación Horaria 1.55
Gastos de diseño
a)Gasto Medio Diario.- Es la cantidad de agua requerida para satisfacer las
necesidades de una población en un día de consumo promedio, siendo su
expresión:
Q medio = pob x Dot.
86, 400
Donde:
Q medio = gasto medio diario, en l.p.s.
86, 400 = segundos que tiene un día.
b) Gasto Máximo Diario.- Es el gasto requerido para satisfacer las necesidades
de una población en un día de máximo consumo. Generalmente se utiliza para
calcular el caudal de extracción de la fuente de abastecimiento, el equipo de
bombeo, la conducción y el tanque de regularización; siendo su expresión:
Q Máx. Diario= Q medio x C.V.D.
Donde:
Q Máx. Diario = gasto máximo diario, l.p.s.
C.V.D. = Coeficiente de Variación Diaria
Q. medio = gasto medio diario, en l.p.s.
c) Gasto Máximo Horario.- Es el gasto requerido para satisfacer las
necesidades de la población en la hora de máximo consumo. Este gasto se
utiliza para calcular la red de distribución, se obtiene a partir de la siguiente
expresión:
Q Máx. Horario = Q Máx. Diario x C.V.H.
Donde:
Q Máx. Horario= gasto máximo horario, en l.p.s.
C.V.H = Coeficiente de Variación Horaria
Q Máx. Diario = gasto máximo diario, en l.p.s.
PLANEACIÓN DEL SISTEMA Y ANÁLISIS DE ALTERNATIVAS
Antecedentes
Después de haber realizado los aforos y estudios de calidad de agua en las
fuentes susceptibles de aprovechamiento, y contado con los
REQUERIMIENTOS A FUTURO DE AGUA POTABLE (datos básicos de
proyecto), se procede a la PLANEACIÓN GENERAL DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE.
Para tal efecto se proponen alternativas de solución que nos permitan
obtener como resultado, el mejor planteamiento desde el punto de vista
técnico-económico, es decir, que se pretende obtener un sistema que cubra
todas las necesidades de agua potable y que a su vez, sea más económico en
su etapa constructiva, operativa y administrativa.
ESTUDIO DE ALTERNATIVA DE SOLUCION.
Regularmente éste estudio se hace sobre planos topográficos del INEGI., escala 1:50,000, en los cuales se localizan todas las fuentes susceptibles de
aprovechamiento, previamente localizadas y estudiadas (aforos y calidad de
agua), se trazan preliminarmente las líneas de conducción y se localizan los
probables sitios para los tanques de regularización, desde luego todo esto tiene
que estar en relación al centro poblacional al cual se va ha abastecer de agua
potable.
Las alternativas de solución comúnmente difieren en relación a los siguientes
puntos:
a) Por el tipo y posición de las fuentes de abastecimiento
b) Por los trazos de las líneas de conducción.
c) Por el tipo y posición de los tanques de regularización.
ESTUDIOS ESPÈCÍFICOS
Después de tener bien definidas en la Planeación General todas las partes de
un sistema de abastecimiento de agua potable que se va a proyectar, se
procede a realizar los estudios de campo, gabinete y laboratorio, siendo:
Topográficos, Hidrológicos, Geohidrológicos y Geotecnia.
OBRAS DE CAPTACIÓN
Son las obras civiles y electromecánicas que permiten disponer del agua
superficial o subterránea de la fuente de abastecimiento previamente
seleccionada.
Las obras de captación se proponen en función de la fuente de abastecimiento
seleccionada, siendo las mas usuales a nivel nacional:
FUENTE DE ABASTECIMIENTO TIPO DE FUENTE OBRA DE CAPTACION
1.- Aguas superficiales
Rios Toma directaArroyos Torres de tomaCanales Presas de derivaciónLagosPresas
Presas de almacenamiento
2.- Aguas subterraneas
Aguas de manantiales Caja captadora
Aguas freáticas Galerías filtrantesSistemas de puyones
Aguas subterráneas Pozos somerosPozos profundos
POTABILIZACIÓN
AntecedentesCuando el caudal proviene de una fuente de abastecimiento superficial(ríos,
lagunas, presas, etc.), el agua se encuentra altamente contaminada por lo que
es necesario diseñar una “planta potabilizadora”, lo indicado anteriormente no
sucede cuando el agua proviene de una fuente de abastecimiento subterránea
ya que el agua que se extrae regularmente es bacteriológicamente pura,
requiriéndose únicamente un proceso de “Desinfección”. La “Planta
Potabilizadora”, se consideran como una obra complementaria de un sistema
de agua potable, ya que no siempre se requiere.
Planta potabilizadoraEl tratamiento del agua tiene por objeto fundamental mejorar la calidad física,
química y bacteriológica del agua proveniente de las diferentes fuentes
naturales a fin de entregarla apta para el consumo e inocua y aprovechable
para el hombre, animales, agrícola e industrias.
Las etapas fundamentales de los procesos de una planta potabilizadora para
obtener agua potable son:
1.- Desarenador (Elimina la grava fina)
2.- Predecantador (Retiene el agua turbia en un tiempo de 1 a 2 hr)
3.- Aireación (Inyecta aire para eliminar olor y sabor)
4.- Coagulación (Sedimenta las partículas por medio de agregados de
sustancias químicas formando grumos)
5.- Sedimentación (Precipita la materia en suspensión para eliminar la
turbiedad)
6.- Filtración (Separa la materia suspendida mediante el paso del agua a través
de una capa porosa)
7.- Desinfección (Elimina los microorganismos con inyección de hipoclorito de
sodio (Cloro))
LÍNEAS DE CONDUCCIÓN
GeneralidadesSe denomina “línea de conducción” a la parte del sistema constituida por un
conjunto de tuberías, válvulas y piezas especiales, destinados a transportar el
agua procedente de la fuente de abastecimiento hasta un punto que
comúnmente es el tanque de regularización.
La capacidad de una Línea de Conducción se calcula con el
“Gasto Máximo Diario”
Criterios de Diseño de la C.N.A.Para el cálculo hidráulico de una línea de conducción siempre es necesario
tomar en cuenta los siguientes parámetros que marca la C.N.A.:
VELOCIDADES.- La velocidad en un conducto cerrado es de vital importancia
ya que en un momento dado nos puede acarrear serios problemas en la
operación del sistema, por consiguiente se tiene una velocidad máxima y
mínima permisible, siendo éstas:
Velocidad Permisible Máxima: 5 m/s
Velocidad Permisible Mínima: 0.3 m /s
Velocidad Máxima.- No es conveniente rebasar los 5 m/s ya que la tubería
podría “Erosionarse”, teniéndose finalmente fugas de agua en la misma.
Velocidad Mínima.- No es conveniente que el escurrimiento de agua sobre la
tubería sea menor de 0.3 m/s ya que la idea es evitar el “Asentamiento” de
partículas sólidas que arrastra el agua y con eso evitamos taponamientos en la
tubería.
Bases de DiseñoCuando a través de las tuberías se conduce un caudal se provoca una fricción
entre el volumen del agua y las paredes del conducto a éste fenómeno se le
denomina “pérdida por fricción” o “perdida de carga”.
Línea piezométricaEs la representación gráfica de la presión hidrostática (presión interna) en la
tubería y a su vez es el reflejo de las pérdidas por fricción a lo largo de la línea
de conducción.
La fórmula de Manning determina las pérdidas por fricción a lo largo de la línea
de conducción:
hf = Q2 K L…….”1”
Donde:
hf= pérdidas por fricción en “metros”
Q= gasto que se conduce en “m3/s”
K= constante que está en función del material de la tubería y el diámetro.
L= longitud de la conducción en “metros”
Los valores de la constante K los encontramos indicados en la tabla No. 1 los
cuales se calcularon aplicando la fórmula de Manning.
K = 10.293 n 2
D
Por otro lado la expresión utilizada para estableces la “pendiente hidráulica”
(SH) es:
SH= Q2 K ……..”2”
Donde:
SH= pendiente hidráulica adimensional
Q= gasto en m3/s
K= constante
Por lo que la expresión No.1 quedaría
hf = SH x L
TuberíasLas tuberías más comúnmente usadas para la construcción ocasiones en
líneas de conducción de agua potable son:
a) Tuberías de asbesto-cemento (o Fibro-cemento)
b) Tuberías de P.V.C. (policloruro de vinilo)
c) Tuberías de acero (Normas A.P.I. y A.S.T.M.)
d) Polietileno de Alta Densidad (P.A.D.)
Criterio Práctico para la Selección del Material de la TuberíaUn método práctico para poder seleccionar sin ningún problema el material de
la tubería que se esta proyectando es el siguiente:
DIÁMETRO MATERIAL
150 mm 6” Asbesto cemento
100mm 4” P.V.C.
Esta selección se hace tomando como base el costo de las tuberías ya
instalado, concluyéndose que de 4” de diámetro hacia abajo es más económico
el material de P.V.C.; aunque hay ocasiones que el de 6” tanto en P.V.C. como
en Fibro-cemento resulta al mismo costo.
Válvulas de Expulsión de AireFUNCIONAMIENTO Y LOCALIZACIÓN
Cuando la topografía es muy accidentada este tipo de válvulas se localizan en
todas las partes altas.
Las V.E.A. son componentes esenciales para el buen funcionamiento de las
líneas de Conducción, éstas válvulas son “dispositivos” hidromecánicos los
cuales expulsan todo el “aire” en forma automática a medida que éste se
acumula en los puntos altos de la tubería.
En el caso cuando la topografía es sensiblemente plana las V.E.A. se
localizarán a distancias no mayores de 1 Km.
DesaguesSe colocan en todas las partes bajas de la Línea de Conducción.
LÍNEA DE CONDUCCIÓN POR GRAVEDAD
Criterios Básicos para el Desarrollo de una PlaneaciónLa planeación de una línea de conducción por gravedad básicamente se
establece en función del tipo de terreno sobre el cual se localizará la tubería.
En general siempre se presentan dos casos:
Caso Nº 1 terreno plano.Cuando el desnivel topográfico es muy pequeño entre la captación y el tanque
de regularización (hasta 95 m), es decir, que se tiene un terreni sensiblemente
plano, la solución será conducir directamente el agua desde la captación hasta
el tanque de regularización.
Caso Nº 2 terreno medio y accidentado.Cuando el desnivel topográfico entre la captación y el tanque de regularización
sea considerable (del orden de 100 m o más), es decir, que se tenga un terreno
medio o accidentado se recomienda colocar sobre la línea de conducción cajas
rompedoras de presión (C.R.P.) las cuales reducirán considerablemente las
cargas hidrostáticas.
Cajas Rompedoras de Presión (C.R.P.)Las cajas rompedoras de presión son estructuras sumamente pequeñas
(1.20m x 1.20m x 1.50m) que tienen la función de romper la presión
hidrostática provocando que este tenga un valor igual a cero.
Para un adecuado funcionamiento hidráulico de la Línea de Conducción las
C.R.P. se ubicarán el las partes altas.
Clasificación de las TuberíasPara determinar la clase de tubería que requiere la línea de conducción por
gravedad se toma como punto de referencia la “línea estática”, ya que ésta
representa las cargas más críticas que esta soportando la tubería.
La secuela para clasificar la tubería se hace sobre el perfil topográfico
aplicando los siguientes pasos:
PASO Nº 1.- Se considera a la Línea estática con un valor relativo igual a cero.
PASO Nº 2.- El perfil del terreno se divide con líneas paralelas a la línea
estática y la división se hace dependiendo del material de la tubería que
regularmente es A.C. y P.V.C.
Diseño Hidráulico de la Línea de ConducciónEl cálculo hidráulico de una línea de conducción por gravedad consiste en
aprovechar “La Carga Disponible” para vencer las pérdidas de fricción (hf).
Para poder realizar el cálculo hidráulico primeramente deberemos contar con
el “perfil” de la línea de conducción en el cual se trazará la “línea piezométrica”
que corresponda a los diámetros seleccionados (regularmente son dos) y que
satisfagan la primera condición.
La Carga Disponible = Pérdidas de Fricción
Para que los diámetros en una línea de conducción por gravedad sean
económicos la pendiente hidráulica debe cumplir la segunda condición
SHID = STOPOG
Donde:
SHID: Pendiente hidráulica
STOPOG: Pendiente topográfica
PLANEACIÓN Y DISEÑO DE LA LINEA DE CONDUCCIÓN POR BOMBEO
CRITERIOS BÁSICOS PARA EL DESARROLLO DE UNA
PLANEACIÓN
La planeación de una línea de conducción por bombeo básicamente se
establece en función de tipo de terreno sobre el cual se localiza la tubería, en
general siempre se representa por dos casos:
Caso 1 Terreno Plano MedioCuando el desnivel topográfico ya es representativo entre la captación y el
tanque de regularización (hasta 70m), es decir que se tenga un terreno tanto
plano como medio. La solución será bombear directamente el agua desde la
captación hast6a el tanque de regularización.
Caso 2 terreno accidentadoCuando el desnivel topográfico entre la captación y el tanque de regularización
sea considerable, se recomienda colocar sobre la línea de conducción plantas
de re bombeo las cuales reducirán considerablemente las cargas hidrostáticas.
Clasificación de las TuberíasPara determinar la clase de tubería que requiere la línea de conducción por
bombeo. Se toma como punto de referencia la línea de sobre presión ya que
esta representa las cargas más criticas que soportaría la tubería
La secuela para clasificar la tubería, se hace desde luego sobre el perfil
topográfico aplicando los siguientes pasos:
Paso 1 Se considera a la línea de sobre presión con un valor relativo igual que
cero
Paso 2 El perfil del terreno se divide paralelas a la línea de sobre presión y la
división se hace dependiendo del material comercial de la tubería que
regularmente es de A.C y P.V.C
Diseño Hidráulico de la Linea de Conducción En toda línea de conducción por bombeo se hará el análisis de diámetro mas
económico, determinando el costo total de operación anual para varias
diámetro ( regularmente son tres que se analizan ) y el costo mas bajo será el
que fije el diámetro
TANQUES DE REGULARIZACION
Generalidades
El tanque de regularización es una de las partes más importantes de un
Sistema de Abastecimiento de Agua Potable ya que este suma dos funciones
sumamente imprescindibles en el sistema, siendo estas:
Funciones Principales
Función 1.- Convertir una ley de aportaciones constantes en una ley de
demandas variables, esto quiere decir que el tanque le esta llegando de la
conducción un gasto constante durante las horas de aportación, siendo este el
gasto máximo diario. Durante las 24 hrs. del día la población demandara gastos
variables que en algunas horas son menores a la aportación, por lo tanto, en
las horas de menores demandas, el agua se almacenará en el tanque de
regularización.
Función 2.-Es la de regular y controlar todas las presiones en la Red de
Distribución.
Materiales Usados en la Construcción de Tanques de
Regularización
El tipo de material con que se proyecte construir la obra de regularización,
deberá seleccionarse de acuerdo con los materiales que se tengan más
próximos en la zona de estudio.
Los materiales comúnmente usados en la construcción de Tanque de
Regularización son:
a).- Mampostería (piedra seleccionada)
b).- Concreto Armado.
c).- Acero.
Tipo de Tanques.
Dependiendo de las características topográficas de la zona donde vaya a
establecer el sistema de Regularización – Distribución, se propondrá el tipo de
tanque.
Existen dos tipos de tanques:
- Superficiales.
- Elevados.
Tanques Superficiales
De preferencia se debe tener un depósito a nivel. Se situara en una elevación
natural que se tenga en la proximidad de la zona urbana de manera que la
diferencia de nivel entre el piso del tanque con respecto a los puntos mas altos
y bajos de la población, sean de 15 y 50 m.c.a respectivamente.
Tanques Elevados
La justificación de instalar un tanque elevado cuando no es posible construir un
tanque superficial; es por no tenerse en la proximidad de la zona urbana, una
elevación natural adecuada. VER FIG. 22.
La altura de la torre del tanque podrá ser de 10, 15 y hasta 20 metros como
mínimo, de acuerdo con la elevación del terreno en el sitio en el que se elija su
construcción y las presiones que se requieran en la red.
Criterios de Diseño
Para que los tanques cumplan su función principal en forma optima, y a su vez
resulte una obra económica es conveniente seleccionarlos de acuerdo a las
condiciones topográficas que presenta la zona de estudio.
PROYECTO EJECUTIVO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN
GENERALIDADES
La red de distribución de agua potable, es el conjunto de tuberías que tiene como
finalidad proporcionar agua potable al usuario, ya sea mediante hidrante de toma
publica, unidad agua y en forma mas completa, a base de toma domiciliaria. La red de
distribución de agua potable se diseña con el “GASTO MÁXIMO HORARIO”.
La distribución se inicia en el tanque de regularizacion y las tuberías que la integran son
de diferentes diámetros, que van enterradas en la via publica, es decir, en terrenos
propiedad del Municipio (nunca en terrenos de propiedad particular) a las que se
conectan tuberías de pequeños diámetros para intruducir el agua a las casas y edificios.
REQUERIMIENTOS DE PROYECTO
Para poder llevar a cabo el proyecto de la red de distribución, es necesario contar con
una serie de planos e información complementarias que en conjunto dependiendo de su
cuantia, contenido y actualizacion, permitiran que el ingeniero proyectista realice los
trabajos respectivos con mayor apego a las necesidades de localidad en cuestion.
Se comprende por lo antes expuesto, la importancia de contar a tiempo con la
información mas veraz posible. Entre toda la información convieneconocer si la
localidad cuenta con servicio de agua potable establecido, si requiereampliaciones,
rehabilitaciones, o si se trata de una localidad en la que por primera vez se contara con
el servicio.
PRESIONES REQUERIDAS EN TODAS LAS ZONAS POR
ABASTECER
En una red de distribución, se recomienda mantener las presiones en cualquier punto,
para proporcionar la suficiente cantidad de agua potable a los pisos mas altos de las
casas (la media nacional son dos niveles).
La presion sera proporcionada por la posición topográfica del tanque de regularizacion,
y deberá calcularse con relacion al nivel de la calle en cada crucero de las tuberías
primarias. Para ciudades capitales y areas metropolitanas la presion minima es de
15.m.c.a., (1.5 Kg/cm2) para los puntos mas altos.
Para comunidades urbanas pequeñas se admite una presion de (minima) y para
comunidades rurales concentradas es factible admitir la disminución de cargas minima
hasta de 8.00 m.c.a.
Cuando el servicio se extiende a zonas con prediosdispersos en localidades pequeñas, se adoptaran presiones disponibles de 5 m.c.a. y si el abastecimiento en esas comunidades se ha propuesto a base de idrantes, las presiones recomendables son de 2.5 a 3.0 m.c.a.
PLANEACIÓN GENERAL DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN
GENERALIDADES
antes de llevar acabo el calculo de hidráulico y el deseño geométrico de una red de
distribución, es necesario llevar a cabola planeacion general de la misma.
En dicha planeacion hay que tomar en cuenta la configuración topográfica de la zona de
distribución, la densidad media poblacional y la traza de la urbanización general.
Los centros poblacionales asentados a lo largo y ancho de nuestro pais, han venido
reflejando las siguientes densidades:
TABLA DE DENSIDADES (hab. / ha.)
TIPO DE DENSIDAD RANGO
BAJA HASTA 60 hab / ha
MEDIA 61 – 150 hab / ha
ALTA 151 hab / ha EN ADELANTE
La planeacion general de una red de distribución queda resumida en los siguientes
casos:
CASO No. 1.- CUANDO EL DESNIVEL TOPOGRÁFICO ES MUY
FUERTE
Cuando el desnivel topográfico entre la posición del tanque de regularizacion y la
elevación mas baja de la zona de distribución de agua potable, supere los 50.00 metros
columna de agua (m.c.a.) sera necesario seccionar la red en zonas de presion.
Para tal efecto sera necesario proponer cajas rompedoras de presion (C.R.P.) que nos
permita controlar la presion máxima.
Cada zona de presion trabajara en forma independiente, por lo que las tuberías se
seccionaran a base de tapas ciegas y a cada zona de presion se le denominara de acuerdo
a su posición topográfica (ZONA ALTA, ZONA MEDIA, ZONA BAJA, ETC.)
CASO No. 2.- CUANDO LA DISTRIBUCIÓN SE HARA POR
LONGITUD DE TUBERÍA.
Cuando la mancha urbana actual (M:U:A) de un centro poblacional tiene una densidad
“BAJA” significa que la red de distribución que se proponga a futuro, se calculara a
base de una REDENSIFICACION, es decir, que no se tendran zonas de futuro
crecimiento aledañas a la M.U.A.
CASO No. 3.- CUANDO LA DISTRIBUCIÓN SE HARA TANTO POR
LONGITUD DE TUBERÍA, COMO POR DENSIDADES
DE AREAS.
Cuando la mancha urbana actual (M:U:A de una comunidad tiene una densidad
“ALTA”, se entiende que la red de distribución que se proyecte a futuro se calculara
REDENSIFICANDO parte de la M.U.A. y ademas se propondran areas de futuro
crecimiento, que indiquen los planos de desarrollo urbano municipal.
En este caso la red de distribución de agua potable, se calculara por longitudes de
tuberías dentro de la M.U.A. y se determinaran los gastos por medio de densificacion
de areas de la (s) zona (s) de futuro crecimiento.
SECUELA DE CALCULO HIDRAULICO DE UNA RED DE DISTRIBUCIÓN
CALCULO HIDRÁULICO:
EL Análisis hidráulico de una red de distribución, consiste en conseguir que “todos” los
“circuitos” que forman la red de distribuciontengan las mismas perdidas de friccion (hf)
tanto en un sentido como en otro, que los circuitos deberan estar perfentamente
“equilibrados”.
Para tal efecto deberan serguirse los pasos que acontinuacion se describen:
PASO No. 1
Sobre el plano de la localidad se propone “la traza” de la red de distribución teniendo
cuidado de señalar las calles por las que se tendran tuberías principales y diferenciarlas
de las calles que llevan tuberías de relleno, se sugiere usar para tuberías principales
lineas continuas y para tuberías de relleno lineas discontinuas.
PASO No. 2
Se supones un punto de escurrimiento en la red,para lo cual se puede establecer sin
mucho error que el agua se distribuye por las lineas principales, simultáneamente
deberan fijarse los puntos de equilibrio en “cada circuito” propuesto.
PUNTO DE EQUILIBRIO
Se entiende como punto de equilibrio a aquellos puntos de la red en los que las cargas
hidrostaticas deberan equilibrarse, regularmente pueden quedar localizados en los
puntos opuestos al de la alimentación.
PASO No. 3
A cada nodo y a cada tramo se le asigna un numero progresivo. Por otro lado se lleva a
cabo una integración de todas las longitudes de la red secundaria, hacia su nodo
correspondiente.
Después de haber realizado esos tres primeros pasos, se aplican otros ocho, para
finalmente proponer diámetros en cada tramo como se muestra en la figura siguiente.
(En la materia de ingenieria sanitaria IV, deberan ver ampliamente este análisis).
Finalmente se lleva a cabo el calculo hidráulico, atravez de un procesamiento
electrónico (programa de computo) que determinara las características geométricas de la
red de distribución.
INSTITUTO POLITECNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA
UNIDAD ZACATENCOACADEMIA DE SANITARIA
ING. SANITARIA
Sistemas de Abastecimiento de Agua Potable
ING. FRANCISCO JAVIER PERALTA
ÍNDICE:
Unidad 1 “ Definiciones y partes de un sistema de Abastecimiento de Agua Potable. “
Unidad 2 “Estudios Preliminares y Planeacion Conceptual “
Unidad 3 “Fuentes Susceptibles de Aprovechamiento”
Unidad 4 “Determinación de Datos Básicos de Proyecto”
Unidad 5 “Planeacion de un Sistema y Análisis de Alternativas”
Unidad 6 “Estudios Específicos”
Unidad 7 “Obras de Captación”
Unidad 8 “Potabilizacion”
Unidad 9 “Líneas de Conducción” 9-A “Planeacion y Diseño de la conducción por Gravedad” 9-B “Planeacion y Diseño de la conducción por Bombeo”
Unidad 10 “Tanque de Regularización”
Unidad 11 “Proyecto Ejecutivo De La Red de Distribución”
11-A “Planeacion General de la red de Distribución de Agua potable” 11-B “Secuela de calculo de una red de Distribución”