dise±o de cisternas y tanques elevados

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GUA PARA EL DISEO Y CONSTRUCCIN DE RESERVORIOS APOYADOS

Lima, 2004

El presente documento fue elaborado por el consultor ingeniero Roger Agero para la Unidad de Apoyo Tcnico en Saneamiento Bsico Rural del Centro Panamericano de Ingeniera Sanitaria y Ciencias del Ambiente.

OPS/CEPIS/04.108 UNATSABAR

Tabla de contenido Pgina Introduccin .................................................................................................................... 3 Captulo I. Generalidades 1.1 Definiciones ........................................................................................................ 4

Captulo II. Diseo de reservorio apoyado 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Perodo y caudales de diseo .............................................................................. 5 Capacidad y dimensionamiento del reservorio ................................................... 7 Tipos de reservorios ............................................................................................ 8 Ubicacin del reservorio ..................................................................................... 8 Diseo estructural ............................................................................................... 9

Captulo III. Construccin del reservorio 3.1 3.2 Construccin de reservorio apoyado de concreto armado de forma cuadrada o circular ............................................................................ 27 Construccin de reservorio apoyado de ferrocemento y de forma circular .................................................................................................... 30

Bibliografa .................................................................................................................... 33

OPS/CEPIS/04.108 UNATSABAR

Introduccin

El objetivo de esta gua es el de proporcionar a los profesionales informacin y conceptos actualizados, y las herramientas necesarias para el diseo y la construccin de reservorios para sistemas de agua potable. Para tal efecto, la gua estar dividida en tres captulos. El primer captulo incluir informacin sobre los aspectos generales relacionados a las definiciones y glosario de trminos; el segundo desarrollar los diseos de los reservorios en el que se incluir el perodo y caudales de diseo, capacidad y dimensionamiento, tipos, ubicacin y su diseo estructural; y el tercero, presentar informacin para la construccin de reservorios de concreto armado apoyados de forma cuadrada y circular e informacin sobre reservorios de ferrocemento apoyados y de forma circular.

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Gua para el diseo y construccin de reservorios apoyados Captulo I. Generalidades

1.1..

DefinicionesAcero de armazn: Se emplea para dar forma a la estructura y sobre ella se colocan las capas de malla de alambre o refuerzo. La caracterstica del armazn es que los aceros que lo constituyen se distribuyen uniformemente y se separan hasta un mximo de 30 cm entre ellos, generalmente no son considerados como parte del refuerzo estructural, sino como varillas de separacin para los refuerzos de la malla. El dimetro de estos elementos, es mayor que el acero de refuerzo. Aditivo: Material que no sea cemento Prtland, agregado o agua, que se aade al concreto para modificar sus propiedades. Agregado: Material inerte que se mezcla con cemento Prtland y agua para producir concreto. El agregado a emplearse en estructuras de ferrocemento es el agregado fino (arena natural), que no deber exceder de 7 mm de dimetro ni menor de 2 mm. Agua: El agua empleada en ferrocemento deber ser fresca y limpia. En ningn caso podr emplearse agua de mar o similar. Armadura de refuerzo: Es el refuerzo total del sistema que puede estar conformado por la malla de refuerzo y el acero del armazn o solamente la primera. Generalmente se considera al acero del armazn como parte del refuerzo total cuando las separaciones de las varillas que lo conforman estn a no ms de 7,5 cm de centro a centro, como sucede en las estructuras como botes, embarcaciones, secciones tubulares, tanques, etc. Las varillas del armazn que son espaciadas ms all de esta distancia no son consideradas como parte del refuerzo total. Direccin longitudinal: Se define as a la direccin en la cual se encuentra aplicada la carga de diseo en la estructura de ferrocemento. Direccin transversal: Se define as a la direccin perpendicular a la direccin longitudinal. Ferrocemento: Se define al ferrocemento como un tipo de construccin de concreto reforzado, con espesores delgados, en el cual generalmente el mortero est reforzado con capas de malla continua de dimetro relativamente pequeo. La malla puede ser metlica o de otros materiales adecuados. Malla de refuerzo: Generalmente consiste en alambres delgados, entretejidos o soldados; una de las caractersticas ms importantes es que sea lo suficientemente flexible para poderla doblar en las esquinas agudas. La funcin principal de estas mallas es la de actuar como marco para sostener el mortero en estado fresco, as como absorber los esfuerzos de tensin en el estado endurecido que el mortero por s colono podra soportar. Mortero: Es la mezcla de cemento y arena. Debido a que este mortero est sometido a grandes tensiones, es necesario que su dosificacin sea no menor a una parte de cemento por 1,5 a 2 partes de arena y 0,3 partes de agua.

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Captulo II. Diseo de reservorio apoyado

2.1

Perodo y caudales de diseo

Las obras de agua potable no se disean para satisfacer slo una necesidad del momento, sino que deben prever el crecimiento de la poblacin en un perodo de tiempo prudencial que vara entre 10 y 40 aos; siendo necesario estimar cul ser la poblacin futura al final de este perodo. Con la poblacin futura se determina la demanda de agua para el final del perodo de diseo. a) Perodo de diseo En la determinacin del tiempo para el cual se considera funcional el sistema, intervienen una serie de variables que deben ser evaluadas para lograr un proyecto econmicamente viable. Por lo tanto, el perodo de diseo puede definirse como el tiempo en el cual el sistema ser 100% eficiente, ya sea por capacidad en la conduccin del gasto deseado o por la existencia fsica de las instalaciones. Para determinar el perodo de diseo, se consideran factores como: Durabilidad o vida til de las instalaciones, factibilidad de construccin y posibilidades de ampliacin o sustitucin, tendencias de crecimiento de la poblacin y posibilidades de financiamiento. An as, la norma general para el diseo de infraestructura de agua y saneamiento para centros poblados rurales recomienda un perodo de diseo de 20 aos. b) Clculo de poblacin de diseo El proyectista adoptar el criterio ms adecuado para determinar la poblacin futura, tomando en cuenta para ello datos censales y proyecciones oficiales u otra fuente que refleje el crecimiento poblacional, los que sern debidamente sustentados. c) Caudales de diseo La importancia del reservorio radica en garantizar el funcionamiento hidrulico del sistema y el mantenimiento de un servicio eficiente, en funcin a las necesidades de agua proyectadas y el rendimiento admisible de la fuente. Un sistema de abastecimiento de agua potable requerir de un reservorio cuando el rendimiento admisible de la fuente sea menor que el gasto mximo horario (Qmh). En caso que el rendimiento de la fuente sea mayor que el Qmh no se consider el reservorio, y debe asegurarse que el dimetro de la lnea de conduccin sea suficiente para conducir este caudal, que permita cubrir los requerimientos de consumo de la poblacin. En algunos proyectos resulta ms econmico usar tuberas de menor dimetro en la lnea de conduccin y construir un reservorio de almacenamiento.

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d) Demanda de agua Factores que afectan el consumo Los principales factores que afectan el consumo de agua son: El tipo de comunidad, factores econmicos y sociales, factores climticos y tamao de la comunidad. Independientemente que la poblacin sea rural o urbana, se debe considerar el consumo domstico, el industrial, el comercial, el pblico y el consumo por prdidas. Las caractersticas econmicas y sociales de una poblacin pueden evidenciarse a travs del tipo de vivienda, siendo importante la variacin de consumo por el tipo y tamao de la construccin. El consumo de agua vara tambin en funcin al clima, de acuerdo a la temperatura y a la distribucin de las lluvias; mientras que el consumo per cpita, vara en relacin directa al tamao de la comunidad. Demanda de dotaciones Considerando los factores que determinan la variacin de la demanda de consumo de agua en las diferentes localidades rurales; se asignan dotaciones con valores definidos para cada una de las regiones del pas (cuadro 1). Cuadro 1. Dotacin por reginDOTACIN (l/hab./da) Selva 60 Costa 50 Sierra 40 Fuente: Norma para el diseo de Infraestructura de agua y saneamiento REGIN

Variaciones peridicas Para suministrar eficientemente agua a la comunidad, es necesario que cada una de las partes que constituyen el sistema satisfaga las necesidades reales de la poblacin; diseando cada estructura de tal forma que las cifras de consumo y variaciones de las mismas, no desarticulen todo el sistema, sino que permitan un servicio de agua eficiente y continuo. La variacin de consumo est influenciada por diversos factores, tales como: tipo de actividad, hbitos de la poblacin, condiciones de clima, etc.

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La dotacin o la demanda per cpita, es la cantidad de agua que requiere cada persona de la poblacin, expresada en litros/habitante/da. Conocida la dotacin, es necesario estimar el consumo promedio diario anual, el consumo mximo diario y el consumo mximo horario. El consumo diario anual servir para el clculo del volumen de

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