Agua Potable para Poblaciones Rurales D 3)

 

1.

ESTUDIO DE CAMPO Y R E C O P I L A C I ~ N D E IN IN F O R M A C I ~ N

1.1

I N F O R M A C I ~ N OCIAL A Población

1.3

B d e organización de organiza ción de la población C Nivel Actividad económica I N F O R M A C I ~ N ÉCNICA A Invest Investigaci igación ón de la fuente B Topografía C Tip Tipoo de suelo D Clima I N F O R M A C I ~ N OMPLEMENTARIA

2

POBLACI~N E

1.2

ISENO

Y DEMANDA DE AGUA

2.2

P O B L A C I ~ N UTURA A Períod Períodoo de diseño B Métodos d e cálculo cálculo DEMANDA D E AGUA A Factores qu quee afect afectan an el consumo B Demanda de dotaciones C Variaciones periódicas

3.

FUEN TES DE ABASTECIM ABASTECIMIENTO IENTO

3.1

TIPOS DE FUENTES DE AGUA A Aguas de lluvia B Aguas superficiales C Aguas subterrineas SELECCION SELECCI ON DEL TIPO DE FUENTE A Manantiales

2.1

3.2 3.3 3.4 3.55 3.

CANTIDAD DE AGUA A Método volumétnco B Método d e veloc velocidad idad área CALIDAD DE AGUA ASPECTOS LEGALES

 

4. 4.1 4.2

43

5.1

5.2 53

5.4 5.5 56

5.7

CAMARA D E C A P T A C I ~ N TIPOS D E C A P T A C I ~ N DISEÑO HIDR ULICOY ULICO Y DIMENSIONAMIENTO A) Captacibn d e un manantial de ladera y concentrado B Captación d e un manantial manantialdd e fondo y concentrado DISENO ESTRUCTURAL

CRITERIOS DE DISENO A) Carga disponible B) Gasto de diseño C) Clases de tubería D) Diámetros E) Estructuras complem complementarias entarias LÍNEA D E GRADIENTE HIDR ULIC PÉRDIDA D E CARGA A Pkrdida de carga unitaria B) Pérdi Pérdida da de carga por tramo PRESION C O M B I N A C I ~ N E TUBER~AS PERFILES EN U DISEÑO HIDRÁULICO HIDRÁULICO DE LA CÁ MA RA ROMPE PRE SI ~N

6

6.11 6.

6.2

6 3

6.4

RESERVORI RESE RVORIO O DE A LMACENAM IEMU CON SIDER SIDERACIO ACIONES NES BÁSICAS A) Capacidad del reservorio B Tipos de reservorios C) Ubicación del del reservono CASETA DE VÁLV ULAS A) Tubería de llegada B Tubería de salida C) Tuberia de limpia limpia D ) nibe ría de rebose rebose E) By-pass C ~ C U L O E LA CAPACIDAD DEL RESERVORIO RESERVORIO DISENO ESTRUCTU RAL DEL RESERVORIO A) Cálcul Cálculoo de momentos y espesor B) Distribución de la armadura C) Chequeo por esfuerzo cortante y adherencia

7.

RED DE DIS TR IBUC I~N

7.1

CONSIDERACIONESBÁSICAS

7.2

7.3

TIPOS DE REDES A) Sistema abierto abierto o ramificado B ) Sistema cerrado CONEX IONES DE SERVICIO SERVICIO

DE D I S E ~ ~ O

 

8.

PRESENTACI~NDE PLANOS Y EXPED IENTE TÉCN PRESENTACI~NDE TÉCNICO ICO 117

8.1 8.22 8.

PL PQOS

EXPEDIENTE TÉCNICO

NEXOS

A. CAPTACIONES ESPEC IALES 1. Diseño de una captación con instalación de hipoclorador hipoclorador 2. Diseño de una captaci6n en un manantial de fondo y difuso

23

125

B. EST ESTRUCT RUCTLJ LJRAS RAS DE AL BA ÑIL ER ~A C

RECOMEN DACIONES PA PARA RA LA IN S TA LA C I~ NY PRUEBA HIDRAÚLICADE TUBER~AS 1. Instalación de tuberías tuberías 2. Prueba hidrtíulica hidrtíulica

D . D E SI N FE CCI ~N E UN SISTEM SISTEMA A DE AGUA POTABLE

F

136

MORTERO Y CONCRETO 1 Mortero 2 Concreto

G. ENCOFRADOS RECUBRIMIENTOS Y PRUEBAS D E FUGAS 1 Encofrados 2. Recubrimientos 3 Pmebas de fugas H. RENDIMIENTO RENDIMIENTODE DE PEGAMENTO. PESO D E TLJBER~ASY

CARACTER~STICAS E VARILLAS DE REFUERZO

142 142 142 142 143

1. PROGRAM AS EN BASIC

J. FORMATO D E R E C O L E C C I ~ N E DATOS B SICOS PARA L A E L A B O R A C I ~ N E PROYECTOS DE AGUA POTABLE

159

 

FUENT FU ENTES ES DE

B STE STECIM CIMIENTO IENTO

Las fuentes de agua constituyen constituyen el elemen elemen to primo primo rdial en el diseño de un sist sistema ema de abastecimiento abastecimiento de agua potable y antes de dar cualquier paso es necesario definir su ubicación tipo cantidad y calidad. De acuerdo a la ubicación y naturaleza de la fuente de abastecimiento así como a la topografía del terreno se consideran dos tipos tipos de sist sistemas: emas: los de gravedad y los de bom beo. En los sistemas de agua potable potable por gravedad la fuente de agua debe estar ubicada ubicada en la parte alta de la pob lación para que el ag ua fluya a trav ts de tuberías usando s61 s61o la fuerza de la grave dad. En los sistemas de agua potable por bombeo la fuente de agua se encuentra localizada en elevaciones inferiores a las p oblaciones de co nsum o siendo necesario transportar el agu a med iante sistemas sistemas de bom beo a reseworios de almacena almacenamiento miento ubicados ubicados en elevaciones superiores al centro poblado. Para el diseño de un un sistema de abastecimiento de agua potable es importante seleccionar una fuen te adecuada o una com binación de fuentes para para abastecer de agua en cantidad su ficien te a la p oblación. De acuerdo a la forma de abaste abastecimient cimientoo se consideran tres tres tipos principales de fuente: aguas de lluvia lluvia aguas superficiales y aguas subterráneas. En el presente presente capítulo capítulo se desarrollan los tipos tipos selección cantidad y calidad de fuen tes de agua. 3 1 TIP TIPO OS DE FUENTES DE

GU

La captación de agua de lluvia se emplea en aquellos casos en los que no e s posible obtener aguas superficiales y subterráneas de buena calidad y cuando el rtgimen de lluvias sea importante. Para Para ello se utilizan utilizan lo s techos de las casas o algu nas superficies impermeab les para captar el agua y conducirla a sistemas cuya capacidad depende del gasto requerido y del rtgimen pluviom6trico. En la Figura 3 1 s e muestra del agua de lluvia m ediante el techo la decaptación una vivienda.

igura 3 1

Captación de agua de lluvia

Las aguas superficialesestánconstituidas superficialesestánconstituidaspor por los arroyos ríos lagos etc. que discurren natu-

 

ralmente en la superficie terrestre. Estas fuentes no son tan deseables, especialmentesi existen zonas habitadas o je pastoreo animal aguas amb a. Sin embargo a veces no existe otra fuente alternativaen alternativa en la comunidad, comunidad,siendo siendo necesario para su utilización, contar con información detallada y completa que permita visualizar su estado sanitario, caudales disponibles y calidad d e agua ver Figura 3.2).

Parte de la precipitación en la cuenca se infiltra en el suelo hasta la zona d e saturación, formando así las aguas subterráneas. La explotacidn de éstas dependerá dependerádd e las características hidrológicas y d e la formación geológica del acuífero.

figura

3 2

Captación de agua superfícial

La captaci6n de aguas subterráneas se puede realizar a través de manantiales, galerías filtrantes y pozos excavad os y observa rva tubulares). En la Figura 3 3 se obse una de las muchas formas de aprovechamiento del agua subterránea con fines de consumo humano.

S E L E C C I ~ NE LT POD E FUENTE

3 2

En la m ayoría de poblaciones poblaciones rurales rurales de nuestro pafs, existen dos tipos de fuentes de agua: superficial y subterránea. La primera representad representadaa por las quebradas, riachuelos riachuelos y ríos, que generalmente conduce agua contaminada con la presencia de sedimentos y residuos orgánicos; siendo necesario plantear para su captación un sist sistema ema de tratamiento, que implica la construcción construcción de obras civiles com o bocatomas, desarenadores, camaras de filtros e instalación sistemas cloración. dicha alternativa represent representa a unde costo elevad odey en la m ayoríaPlantear de centros poblados rurales del país esta propuesta no tiene resultados satisfactorios debido principalmente principal mente al mantenimiento q ue requiere el sistema. La segund a alternativa representada representada por m anantial anantiales es localizados localizados en la parte alta d e la población, población, generalmente tiene agua de buena cali calidad, dad, y e s el tipo tipo de fuent fuentee considerada en los sistemas sistemas de abastecimiento de agua potable por gravedad sin tratamiento. Esta alternativa será desarrollada en el presente capítulo.

Figura 3.3 Captación de agua subterránea subterránea mananti J

Se puede definir un manantial como un lugar donde s e produce un afloramie afloramiento nto natural natural de agua subterránea. El agua del manantial fluye por lo general a través de una formación de estratos con grava, arena o roca fisurad a. En los lugares lugares donde existen estratos imperm eables, éstos bloquean bloquean el

Figura 3.4 Recarga del manantial

 

flujo subterráneo del agua y pe rmiten que aflore a la superficie. En la Figura 3 4 se observa el proceso d e recarga del manantial. El agua del m anantia anantiall es pura y por lo general se la puede usar sin tratamiento trat amiento a condición de que el el manantial manantial esté adecuadam ente protegido protegi do con una estnictura que impida la contaminación contaminación del agua. S e debe debe asegurar que el agua provenga realmente de u n acuffero y que no s e trate trate de agua de un arroyo que se ha sumergido a corta distancia. En el país el Ministerio Ministerio de Salud clasi clasifica fica los manan tiales por su ubicación y su afloramiento. afloramiento. D e acuerdo a lo primero pueden ser de ladera o de fondo; y de acuerdo a lo segundo segundo d e afloramient afloramientoo concentrado o difuso. Los manantia manantiales les generalmente se localizan en las laderas de las colinas ribereños. En los de ladera el ag ua aflora e n form a horiy los valles ribereños. zontal; mientr mientras as que en los de fondo el agua aflora en forma as cendente hacia la la superficie. superficie. Para ambo s casos si el afloramiento afloramiento es por un solo punto y sobre un áre pequeña es un un manantial concentrado y cuando aflora aflora el el agua por varios varios puntos en un ire a mayor es un manantial difuso t l como puede apreciarse en la Figura 3.5.

c0NcENTI ADo o

MANANTIAL

DE

LADERA

CONCENTRADO

DIFUSO

DIFUE0

b

WNANTIAC

DE

PONDO

Figura Fig ura 3 5 Tipos de manantial manantiales es

 

3 3 C NT NTID ID D DE GU

La m ayoría de sist sistemas emas de abastecimientos de agu a potable potable en las poblaciones rurales de nu estro país, tiene como fuente los manantiales. manantiales. La carencia de registros hidrológicos nos obliga a realizar una concienzuda investigación de las fuentes. Lo ideal sería que los aforos se efectuar efectuaran an en la temporada crítica crítica d e rendimient rendimientos os que corresponde a los m eses d e estiaje y iiuvias, con la finalidad finalidad de conocer los caudales mínimos y m áximos. El valor del caudal mínimo debe ser mayor que el consumo m áximo diario diario Qmd) con la finalidad finalidad de cubrir la demanda de agua de la población futura. S e recomienda preguntar a los pobladores pobladores d e mayor edad acerca del comportamiento y las variaciones variaciones d e caudal que pueden existir existir en el manantial, ya q ue ellos conocen con m ayor certeza certeza si la fuente de agua s e seca o no. Existen varios métodos para determinar determinar el caudal de agua y los m is utilizados en los proyectos de abas tecimiento tecimientode de agua pot potabl ablee en zonas mrales, son los métodos volumétrico y de velocidad-área . El primero es utilizado utilizado para calcular caudales hasta hasta un máximo d e 10l/s , y el segu ndo para pa ra cau dales ma mayore yoress a 10 11s.

Para aplicar este m étodo es necesario encauzar el agua generando una corriente del fluído fluído de tal maner maneraa que se pueda provocar un chorro ver Figura 3.6). Dicho método consiste en tomar el tiempo que demora en llenarse un recipiente de volumen conocido. Posteriormente, Posteri ormente, se divide el volumen en lit litros ros entre el tiempo promedio en segundos, obteniéndose obteniéndose el caudal W.

donde: V t

=C au audal dal e n 11 11s. =Volumen del recipiente en litros. =Tiempo promedio en seg.

Con l a final finalidad idad de definir el tiempo promedio, se recomienda recomienda realizar como míni mínimo mo 5 mediciones. Para ilustrar el método s e presenta un ejemplo a conti continuación: nuación:

Figura 3 6

foro del agua por

l

mCtodo volumétrico

Datos: Centro Poblado No mb re de la fuente Fecha

Shiquish Ancash Shiquish Shiqui Shi quishp shpuqui uquioo Setiembre 989

 

E l tiempo promedio t) = 4015 = Q ) = 1 25 Ys.

8

seg., resultando un caudal

Con este método se mide la velocidad velocidad del agua superficial que discurre discur re del manantial tomando el ti tiempo empo que dem ora un un objeto flotante en llegar de un punto a otro en una sección uniforme, habiéndose previamente definido la la distancia entre ambos puntos ver Figura 3.7 . Cuando la profundidad del agua es menor m enor a 1 m., la velocidad promedio del flujo se considera el 80 de la velocidad superficial.

LlVlAM

0

MEMCION MEMCIO N DEL TIEMPO

I 1 30m

I 1 ,

, ,--. 1

/ y

--

\

--

.

, ,. .

-

..

y

--~-__.-

.

:ALTURA

I

I

-

L

.

. .

a

.

---

.

2 _ _ _ _ .

E S Q U E M A DE UNA LONOITUD

SECCION

DEFINIDA DE

NCHO .

UNIFORME

Y

b

SECCION DEL CANAL

UN CANAL

igura 3 7 Aforo del agua por l método de velocidad -

-ea

El caudal se determina de la siguiente manera: manera:

donde:

Q V A

=C aud audal al en Vs. =Velocidad superficial en mls. =Area de sección transversal en m 2.

 

A

continuación se presen presenta ta un ejemplo de la aplicación aplicación de este método:

EJEMPLO:

Datos: Centro Poblado Nombre el manantial Fecha :

Yurayaco Ancash Ishancaragra Setiembre 1993

El tiempo promedio t) = 2015 = 4 seg. La velocidad superficial V ) =longitud/tiempo =longitud/tiempopromedio promedio = 1.3014 = 0.325 mls. El á rea de la sección transversal transversal (A) =ancho x altura altura =.4 x .17 = 0.068 m 2. El valor del caudal resul resulta: ta: Q=800xVxA=17.68Ys. Al igual que en el método volumétrico, para determinar el tiempo promedio pro medio se reco recomiend miendaa realizar realizar un un d n i m o de 5 pruebas. 3 4 CAL DAD DE AGUA

El agua potable es aquella que al consum irla no daña el organism o del ser humano ni daña los materiales a ser usados en la construcci6n del sistema.

Los requerim ientos básicos para para que el agua sea potable, son son ): Estar libre d e organismos patógenos causantes de enfermedades. - No c ontener comp uestos que tengan un efecto adverso, agudo o crónico sobre la salud humana.

Ser aceptablemente clara por ejemplo: baja baja turbidez, poco color, etc.). Nosalina.

1) Centro Internacional de Agua y Saneamiento. Sistemas de Abastecimiento Abastecimiento de Agua Agua Potablepara Pequefías

Comunidades . Holanda 1988, pp

32

 

 

Que no contenga compuestos que causen sabor y olor desagradables. Que no cause corrosión o incrustaciones en el sistema de abastecimientode abastecimiento de agua, y que no m anche la ropa lavad a con ella.

En cada país existen reglamentos en los que se consideran los lím ites de tolerancia tolerancia en los requ isitos que debe satisfacer una fuente fuente.. Con la finalidad final idad de conocer la calidad de agua d e la fuente que se p retende utilizar se deben realizar los análisis físico, químico y bacteriológico, siendo necesario necesario tomar muestras de agua sigu iendo las instrucciones que se dan a continuaci6n. continuaci6n. Toma de muestra para el análisis físico y químico:

Lim piar el área cercana al m ananti Limpiar anantial al eliminan do la vegetación y cuerpos extraños, en un radio m ayor al afloram iento. Ubicar el ojo del manantial manan tial y construir un un em balse lo más pequeño posible utili utilizando zando para el efecto m ater aterial ial lib re de veg etación y dotarlo, en su salid a, de un salto hidraúlico para la obtención de la muestra. s

Retirar los cuerpos encuentran dentro delan embalse. Dejar transcurrir unextraños m ínimo que de 3 minut minutos os en tre el paso terior y la toma de muestra. Tomar la m uestra en un envase de v idrio de boca ancha. Enviar la muestra muestra al laboratorio lo más pronto posible, con tiemp o límitee d e 72 horas. límit Toma de muestra para el análisis bactereológico:

Utilizar frascos de vidrio esteriliz ado s propo rcionados po r el Utilizar laboratorio. Si el agua de la muestra contiene cloro, solicitar un frasco para este propósito. Durante el muestreo, sujetar el frasco por el fon do, no tocar el cuello ni la tapa. Llenar el frasco sin enjuagarlo, dejando un esp acio de un tercio 113) de aire. air e. Tapar y colocar el capuchón de papel. Etiquetar con con claridad los datos del rem itente, localidad, localidad, nombre de la fuente, punto de muestreo, el nom bre el m uestreador y la fecha de muestreo. En viarla muestra al laboratorio laboratorio a la brevedad po sible de acuerdo a las siguientes condiciones: 1 a horas sin refrigeración. a 3 0 horas con refrigeración.

En los Cuadros 3.1,3 .2 y 3.3 se presentan los rangos tolerab les para las caracterfsticas físico-químicos físico-químicos del agua y en el Cuadro 3 4 se indican los requisitos requisitos b actereológicos; de acuerdo a las Norm as de la Organización Organizaci ón Mundial de la Salud Salud OM S). Estos valores son los los mismos que establece el M inis inisteri terioo de Salud.

 

  us usta tanc ncia ias s

propiedades químicas que influyen sob sobre re la acep aceptabil tabilidad idad del agua agua para pa ra usos usos domésticos

C O N C E N T R A C I ~ NO PROPIEDAD

CONCENTRACI~N MÁXIMADESEABLE

CONCENTRACI~N MAXIMA ADMISIBLE

5 unidades

50unidades 50 unidades

SUSTANCIAS Decolorantes coloración) SUSTANCIAS Olorosas SUSTANCIASQUE SUSTANCIAS QUE DAN SABOR MATERIASE MATERIAS EN SUSPENSIÓN nirbidez) S ~ L I D O S OTALES pH

DETERGENTES A N I ~ N I C O S ACEITE MINERAL COMPUESTOS F E N ~ L I C O S

DUREZA TOTAL

NITRATOS NO,) CLORUROS en C1) COBRE en Cu) CALCIO en Ca) HIERRO en Fe) MAGNESIO en Mg) MANGANESO en enMn) Mn) SULFATO en SO,) ZINC en Zn) Fuente: Fuen te: OMS Ministerio de Salud 1972)

n i n ~

ningun

ninguna

ninguna

unidades

25unidades 25 unidades

500 mgli 500mgli 7.0 a 8.5 0.2 mgA 0.001mg/i 0.001 mg/i 0.001 mg/l 2 mE q ~ l 1OOrngliCaCO,) 200 mgli

1500mgíi 1500mgíi 6.5 a 9.2 1Om g ~ l 0.30mgli 0.30 mgli 0.0022 mgíi 0.00 mgíi 10m 10 m Eq 500mgACaC0,) 45 mgíi omg/l

0.05 mgA 75 mg/l 0.1mgli 0.1 mgli 30 m@ 0.05mgli 0.05 mgli 200 mgA 5.0 mgtl

mgA 200 mg4 1 O mgli 150mgíi 150 mgíi 0.5mgll 0.5 mgll 400 mg/i 15mgli 15 mgli

5

15

 

Limites provisionales provisionales para par a las sus sustanc tancias ias tóxic tóx icas as en el agua potable potab le

SUSTANCIA

ARS ÉNIC O CADMIO CIANURO CIANUR O MERCURIO MER CURIO TOTAL PLOM O SELENIO

CON CONCENTRACI~N MÁXIMA mg/J

(en As) (en Cd) (en Cn) (en Hg) (en Pb) (en Se)

0.05 0.01 0.05 0.00 1 O 1 0.0 1

Fuente: OMS Ministerio de Salud (1972 )

Concentraciones de fluoruros recomendadas para el agua potable

PROMEDIO ANUAL DE TEMPERATURAS MAXIMAS DE AIRE E N OC 10.0 12.0 12 1 14.6 14.7 17.6 17.7 21.4 21 .5 26.2 26.3 32.6

LIMITES ECOMENDADOS

i

PARA LOS FLUORUROS (en F m@)

INFERIOR

MAXIMA

0.90 0.80 0.80 0.70 0.70 0.60

1.70 1.50 1.30 1.20 1 O0 0.80

Fuente: OMS Ministerio de Salud (1972 (1972))

Normas de calidad bacteriológica aplicables a los abastecimientos de agua potable 1

EL

AGUA E N LA RED DE

DISTRIBUCI~N

a. En el curso del año el 95 de las mu muestras estras no deben con contene tenerr ningún gérmen colifo coliform rmee en 100 m.1. b. Ninguna muestra m uestra ha de contener E. Co Colili en 100 m.1. m.1. c. Ninguna muestra ha d e contener más de d e 10 gérmenes coliforme coliform e por 100 m.1. d. En ningún caso c aso han han de hallarse gérmenes en en 100 m.1. d e dos m uestras conse consecutivas cutivas 2. A L

ENTR

R EN

LA RED

DE D I S T R I B U C I ~ N

AGUA SIN DESINFECTAR Ningún agua que entre en tre en la red de distribución distribución debe con side rm rmee satisf satisfactoria actoria si en una muestra m uestra de 100m.1. se halla E-Coli; en ausencia de este puede tolerarse tole rarse hasta hasta tres gérm g érmenes enes coliformes coliform es en algun a lgun as muestras de 100 m. m.1. de agua no desinfectada des infectada.. ....

Fuente: OMS Ministerio de Salud 1 972)  

3 5 ASP ASPECT ECTOS OS LEGALES

La fuente de agu a seleccionada puede estar estar ubicada en la propiedad de una p ersona o pertenecer a otro pueblo pueblo siendo necesario resolver los derechos del agua. pesar de no ser responsabil responsabilidad idad del investigador es imp ortante asegurarse que las las disputas se resuelvan satisfactoriamente. inisterioo de l M inisteri

Salud exige exig e para aprobar apro bar los proyectos un certificado de la com unidad o de las personas afectadas como una constancia de que la fuente no tiene pro blema legal.