Normas-Diseno-Agua-Potable SANAA

 

 INDICE DE NORMAS DE DISEÑO SISTEMAS DE AGUA  POTABLE CAPITULO I  FUENTES DE ABASTECIMIENTO 1.1  Fuentes

1

1.1.1  Tipos de Fuentes 1.2  Aguas Subterráneas 1.3  Aguas Superficiales

1 1-7 7-8

CAPITULO II  PERIODO DE DISEÑO PARA LAS ESTRUCTURAS DE LOS SISTEMAS Y  PROYECCIÓN DE LA POBLACIÓN 2.1 Periodo de Diseño 8 2.2 Población Futura 9-10 CAPITULO III  DOTACIONES Y DEMANDA DE AGUA PARA PARA CONSUMO 3.1 Dotaciones

10-12

CAPITULO IV  DISEÑO HIDRÁULICO DE LOS SISTEMAS DE CONDUCCIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL AGUA 4.1 Diseño de la Red 4.2 Sistemas por gravedad Distribución por bombeo

13-16 16 16-17

CAPITULO V  PROCESOS DE POTABILIZACION DEL AGUA 5.1 5.2

Procesos de pretratamiento Procesos de Tratamiento

CAPITULO VI  DESINFECCIÓN DEL AGUA 6.1 Desinfección 6.2 Tipo de cloro a utilizar 6.3 Selección de la capacidad de los envases de cloro gaseoso 6.4 Criterios de diseño para casetas o salas de desinfección 6.5 Equipos de protección 6.6 Formas de aplicación del cloro 6.7 Punto de aplicación 6.8 Tiempo de contacto 6.9 Método de dosificación de cloro

18-22 22-52

52-53 53 53-54 54 55 55 55-56 56 56

 

 

CAPITULO VII  ALMACENAMIENTO 7.1 Calculo de la Capacidad de Almacenamiento 7.2 Tipos de tanques

56-60 60-61

CAPITULO VIII  LINEAS DE CONDUCCIÓN 8.1 Líneas de Conducción 8.2 Conducción por Gravedad 8.3 Líneas de Conducción por Bombeo 8.4 Material de las Tuberías 8.5 Trazado 8.6 Formulas a Utilizar en el Calculo de Líneas de Conducción

61-62 62-65 65-66 66 67 67-69

CAPITULO IX  ESTACIONES DE BOMBEO 9.1 Consideraciones Generales de Estaciones de Bombeo 9.2 Diseño de Estaciones de Bombeo con Bombas Centrífugas 9.3 Calculo de la Potencia

69-72 72-74 74-75

9.4 Equipos de bombeo 9.5 Tuberías y Válvulas en Succión y Descarga de las Bombas 9.6 Equipo Eléctrico

75-76 76-77 77-78

GLOSARIO  ANEXOS

 

   NORMAS DE DISEÑO DISEÑO DE SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE Y  ALCANTARILLADO  ALCANTAR ILLADO SANIT SANITARIO ARIO

El siguiente documento fue preparado por: MSc. Ing. Flor de Maria Solórzano y analizado y discutido por un comité conformado por: Ing. Jorge Martínez Ing. Teodoro Vega Ing. Patricia Norory Ing. Ricardo Caballero Ing. Saul Zelaya Ing. Franklin Oyuela Ing. Helga Cálix Ing. Isai Sevilla Ing. Lissy Cárcamo Ing. Alejandro López Nieto Ing. Estela Domínguez Ing. Héctor Pineda Sr. Edgardo Milla También participaron con el envío de comentarios escritos las siguientes personas: Ing. Rodolfo Ochoa Ing. Julio Velarde MSc. Ing. Juan Carlos Godoy Ing. Teodoro Vega

 

  INTRODUCCION

Las normas mostradas a continuación tienen por objeto suministrar criterios de diseño que  permitan asegurar el cumplimiento de los requisitos institucionales para la correcta visualización y posterior ejecución de proyectos de potabilización potabilización del agua, abastecimiento de agua potable, y alcantarillado sanitario, así como tratamiento de aguas residuales para el área Metropolitana. En lo referente a las Normas de diseño de Agua potable, estas se conforman de nueve (9) capítulos, cuyos temas principales a abordar son los siguientes: 1.- Fuentes de abastecimiento es decir las nuevas urbanizaciones a desarrollarse fuera del área urbana, o aquellas que tienen características específicas y a las cuales no es factible suministrarles agua potable desde la red  principal de la ciudad de Tegucigalpa, por lo cual podrán obtener agua desde su propia fuente de abastecimiento; el urbanizador deberá presentar los estudios completos para el respectivo r espectivo análisis de factibilidad o de uso para su aprobación por parte del Comité de Factibilidad de Servicios del SANAA de acuerdo a lo estipulado en el Reglamento para Regular el Uso de los Sistemas de Agua Potable, Alcantarillado Sanitario y Pluvial para Urbanizaciones y Fraccionamiento para el Área Metropolitana de Tegucigalpa, quien deberá pronunciarse al respecto emitiendo el dictamen correspondiente al urbanizador, con las observaciones necesarias. 2.- Periodo de diseño  para lasdeestructuras de futura). los sistemas y proyección de la población (de acuerdo calculo la población 3.- Dotaciones y demanda de agua para consumoademétodos acuerdodea clasificación de zonas residenciales y de acuerdo a los diferentes usos que se le da al agua. 4.Diseño hidráulico de los sistemas de conducción y distribución del agua, parámetros de diseño, sistemas por gravedad y sistemas por bombeo, haciendo énfasis en los aspectos a considerar en el diseño de la red de distribución de una localidad. 5.- Procesos de potabilización del agua en el caso de aguas que no provengan de la red general del sistema de agua potable de la División Metropolitana del SANAA y no llenen los requisitos de potabilidad establecidos por las normas sanitarias vigentes, las cuales deberán corregirse mediante un tratamiento adecuado; comprendiendo los procesos imprescindibles para la obtención de la calidad deseada para fines de abastecimiento. 6.- Desinfección del agua, es decir todas las aguas que cumplan con las características físico-químicas físico-químicas para agua de destinada stinada al uso y consumo humano, deberán ser sometidas al proceso de desinfección previo su ingreso a la red para garantizar la calidad  bacteriológica del agua, el tratamiento mínimo de desinfección a utilizar será preferiblemente a  base de cloro o compuestos clorados. 7.- Almacenamiento del agua por medio de tanques, es decir cuando los estudios de demanda demuestran la necesidad de obras para almacenamiento, estas deben asegurar un servicio continuo de agua y compensar las variaciones del consumo así como almacenar los volúmenes necesarios para combatir incendios; deben diseñarse los tanques que sean necesarios para el almacenamiento, de tal manera que éstos sean todo el tiempo capaces de suplir las máximas demandas que se presenten durante la vida útil del sistema, además que también mantengan las reservas suficientes para hacerles frente, tanto a los casos de interrupciones en el suministro de energía, como en los casos de daños que sufran las líneas de conducción o de cualquier otro elemento. 8.- Líneas de conducción ya sean por gravedad o  bombeo y los criterios de diseño para cada una de ellas. 9.- Estaciones de bombeo, tipos de estaciones de bombeo, bombeo, selección del equipo, motore motores, s, etc. Las Normas de Diseño de Aguas Residuales están conformadas por diez (10) capítulos, los cuales se de relacionan con lossanitario siguientesdetemas: 1.- Recolecciónel de las aguas residuales través de sistemas alcantarillado tipo convencional; diseño hidráulico del asistema se

 

orientará para que funcione netamente como escurrimiento libre por gravedad, evitando en la medida de lo posible situaciones de flujo crítico. 2.- Recolección de las aguas residuales a través de sistemas de alcantarillado sanitario de tipo simplificado, el cual se utiliza en los casos en los que se requiere obras mas económicas principalmente para poblaciones pequeñas (urbanorurales) o barrios en desarrollo, estos sistemas se permiten siempre y cuando se respeten los elementos constructivos del sistema, y el mantenimiento sea dado por la comunidad, por lo que debe haber una buena socialización del proyecto. 3.- Sistemas de tratamiento de aguas residuales los cuales comprenden los estudios necesarios previos a la selección de un sistema de tratamiento de aguas residuales, llamados estudios de tratabilidad los que son importantes para diseñar con un mayor grado de seguridad. 4.- Selección de tecnologías para el tratamiento de aguas residuales, los aspectos a considerar para el diseño de los mismos. 5.- Procesos de tratamientos, procesos físicos, químicos y biológicos con los cuales se pueden tratar las aguas residuales. 6.- Tipos de tratamiento que hay de acuerdo a los procesos físicos, químicos y  biologicos, estos tratamientos conforman conforman lo que se conoce como Planta de Tratamiento de Aguas Aguas Residuales (PTAR). 7.- Tratamientos terciarios los cuales son importantes de acuerdo al reuso que le pretendemos dar a las aguas residuales tratadas. 8.- Tratamiento de los lodos que también tiene que ver con el reuso que se le de cómo parte de los subproductos que genera la PTAR. 9.Sistemas de alcantarillado pluvial diseño de alcantarillado pluvial y 10.- Estaciones de bombeo las cuales deberán seguir siendo la excepción y no la regla en los sistemas de alcantarillado, debido a que dificultan la operación y la vuelven mas costosa; sin em embargo, bargo, son necesarias para cubrir tramos cuesta arriba, o asistir al flujo en terrenos terrenos planos. La necesidad de contar con con una estación de bombeo, igual que su tamaño yEsubicación, determinarse a las condiciones generalesaltécnicas y económicas. importantedeberán tomar en cuenta paraenel base diseño de las estaciones de bombeo que los contaminantes sólidos también deben ser bombeados conjuntamente con el agua residual. Cualquier proyecto de abastecimiento de agua potable y/o alcantarillado sanitario, así como los componentes que lo integren, integren, se ajustarán a lo dispuesto dentro del contexto de la lass presentes NORMAS DE DISEÑO. La utilización de criterios diferentes a los aquí presentados d deberán eberán ser previamente previamente aprobados por el SANAA.

 

Glosario Normas de Diseño de Agua Potable

 Aireación La aireación es un proceso para mejorar la calidad del agua, mediante el cual ésta se pone en contacto con el aire.

 Área de escurrimiento escurrimiento  Es el área que recarga el agua lluvia superficialmente o por infiltración hacia un punto determinado. El área de recarga hídrica puede ser superficial y subterránea.

Coagulación  La coagulación es el proceso mas importante en una planta de filtración rápida; de este proceso depende la eficiencia de todo el sistema. El proceso de coagulación transforma las pequeñas  partículas en grandes aglomerados, de manera que se facilite la sedimentación. El proceso global de coagulación incluye las etapas de desestabilización y floculación, que es la etapa de transporte  provocando el crecimiento de las partículas partículas aglomeradas.

Conducción por gravedad   Una línea de conducción por gravedad es la que dispone para transportar el caudal requerido aguas abajo, de una carga potencial entre sus extremos que puede utilizarse para vencer las  pérdidas por fricción, originadas originadas en el conducto al producirse el fl flujo. ujo.

Consumo máximo diario (QMD) Es el caudal del día de mayor consumo; se calculará considerando el coeficiente de variación diaria CVD, que es la relación entre el valor del Consumo Máximo Diario registrado en un año y el consumo medio relativo a ese año.

Consumo máximo horario (QMH) Es el caudal del día de mayor consumo y en en la hora de mayor demanda; se calculará considerando el coeficiente de variación horaria CVH, que corresponde a la hora de mayor demanda. El valor de CVH es obtenido a través de observación observación sistemática de medidores medidores instalados aguas debajo de los tanques de distribución.

Consumo medio diario (Qm) Cantidad de agua requerida para satisfacer las necesidades de una población en un día de consumo promedio.

 Decantación o Sedimentación. Sedimentación.  Uno de los procesos mas ampliamente usados en el tratamiento de agua es la sedimentación. Se entiende por sedimentación a la remoción, por efecto gravitacional, de las partículas en suspensión en un fluido, y que tengan peso especifico mayor que el fluido.

 Decantadores laminares laminares o de alta tasa Mediante la colocación de placas paralelas o módulos de diferentes tipos en la zona de sedimentación, se obtiene en estas unidades una gran superficie de deposición para los lodos, lográndose disminuir apreciablemente el área superficial de los tanques.

 

Glosario Normas de Diseño de Agua Potable

 Desinfección La desinfección del agua es un proceso unitario de tratamiento que tiene como objetivo garantizar la potabilidad de la misma desde el punto de vista microbiológico, asegurando la ausencia de microorganismos patógenos. Normalmente el proceso de desinfección se utiliza como parte de una serie de operaciones de tratamiento que conforman una planta. En su forma mas simple, la desinfección se aplica como único tratamiento para aguas naturales de excelente calidad (aguas subterráneas, manantiales, etc).

 Difusores  Estas unidades se pueden adecuar a aguas que coagulen por mecanismos de adsorción, o de  barrido.

 Filtración La filtración radica en la remoción de partículas suspendidas y coloidales presentes en una suspensión acuosa que fluye a través de un medio poroso. En general, la filtración es la acción final que se efectúa en una planta de tratamiento de agua y, por consiguiente, es la responsable  principal de la producción de agua de calidad coincidente con los patrones de potabilidad. La filtración puede hacerse por medio de filtros de arena lentos, rápidos de gravedad y de presión u otros aprobados por el SANAA.

 Filtración lenta La filtración lenta es un proceso de tratamiento de agua mediante el cual se hace pasar el agua  por un lecho de arena en forma descendente o ascendente y a una baja velocidad, siendo sus  principales ventajas las siguientes:    No se utiliza productos químicos (excepto (excepto cloro para desinfección)   Sencillez del diseño, construcción y operación    No requiere energía eléctrica   Facilidad de limpieza (no requiere retrolavado) Las principales desventajas son:   Poca flexibilidad para adaptarse a condiciones de emergencias   Pobre eficiencia en remoción de color (20-30%)    Necesita una gran área para su instalación   Presenta pobres resultados para aguas con alta turbiedad   Se necesita una gran cantidad de medio filtrante

 Filtración rápida  Por filtración rápida se entiende el tratamiento de clarificación que consta de los procesos de coagulación, floculación, sedimentación y filtración.

 Filtro lento de flujo descendente descendente  Un filtro lento de flujo descendente consiste en una caja rectangular o circular que contiene un lecho de arena, un lecho de grava, un sistema de drenaje, dispositivos simples de entrada y salida con sus respectivos controles y una cámara de agua tratada para realizar la desinfección.

 

Glosario Normas de Diseño de Agua Potable

 Filtros rápidos  Los filtros son las unidades unidades mas complejas de una planta de tratamiento de agua. El objetivo  principal de los filtros en una planta de tratamiento de filtración rápida es la separación de  partículas y microorganismos que no han sido removidos en el proceso de decantación. En consecuencia el trabajo que los filtros desempeñan, depende directamente de la mayor o menor eficiencia de los procesos preparatorios.

 Floculación  El objetivo principal de la floculación es reunir a las partículas desestabilizadas para formar aglomeraciones de mayor peso y tamaño que sedimenten con mayor eficiencia.

 Floculadores  En esta unidad se proporciona al agua una agitación lenta que debe promover el crecimiento de flóculos y su conservación hasta que salga de ella. La energía para producir la agitación del agua  puede ser hidráulica o mecánica.

 Floculadores de mallas mallas o telas  Las telas intercaladas en un canal oponen una resistencia localizada al flujo, tendiendo a uniformarlo, reduciendo la incidencia de cortocircuitos y actuando como elementos de compartimentalización.

 Floculadores de paletas paletas  Conforman el tipo de unidades mas utilizado, pueden ser de eje vertical u horizontal, con paletas  paralelas o perpendiculares al eje. El mas ventajoso es el de eje vertical., ya que evita el uso de cadenas de transmisión y de pozos secos para los motores.

 Floculadores hidráulicos hidráulicos  Cualquier dispositivo que utilice la energía hidráulica disipada por el flujo de agua, puede constituir un floculador hidráulico. Existen varios tipos, entre los cuales se pueden mencionar los floculadores de pantallas de flujo horizontal o vertical, de medios porosos, tipo Alabama o Cox y de mallas.

 Floculadores mecánicos mecánicos  En estas unidades el flujo de agua se hace circular por tanques provistos de agitadores accionados por medio de energía eléctrica. Estas unidades varían dependiendo de la posición del eje y del tipo de agitador empleado. En el  primer caso se tienen unidades horizontales y verticales, y en el segundo floculadores de paletas y turbinas.

 Floculador tipo Cox o Alabama  En estas unidades el agua hace un movimiento ascendente-descendente dentro de cada compartimiento, por lo que es muy importante determinar la velocidad de impulsión del agua,  para que este comportamiento suceda.

 

Glosario Normas de Diseño de Agua Potable

Galería de infiltración  Una galería de infiltración es un conducto horizontal y permeable construido para interceptar y recolectar agua subterránea que fluye por gravedad (acuífero libre). Para que tenga éxito una galería, debe localizarse en un acuífero permeable que tenga el nivel freático alto y estar alimentado por una fuente adecuada y cercana, cuya calidad en el aspecto químico la haga haga utilizable.

 Hidrantes Los hidrantes son piezas especiales que deberán localizarse preferentemente en las líneas matrices de las redes de distribución. Tomando en cuenta su función especifica, se fijará su capacidad en función de la naturaleza de las las áreas a las que deberán prestar su protección. Los hidrantes se instalarán preferentemente sobre las líneas primarias o secundarias.

 Inyectores  En este tipo de unidades se consigue la homogenización instantánea del coagulante con el flujo de agua, en base a regular la velocidad de los chorros y el número de chorros dentro de la sección de la masa de agua.

 Línea de conducción  Se definirá como “línea de conducción”, a la parte del sistema constituida por el conjunto de ductos, obras de arte y accesorios destinados a transportar el agua procedente de la fuente de abastecimiento, desde el lugar de la captación, hasta un punto que bien puede ser un tanque de regulación, una planta potabilizadora, o la red de distribución su capacidad se calculará con el caudal del consumo máximo diario o con el que se considere mas conveniente tomar de la fuente de abastecimiento de acuerdo a la naturaleza del problema que se tenga en estudio.

 Manantial Un manantial es un punto localizado en la corteza terrestre por donde aflora el agua subterránea que aparece en la superficie s uperficie en forma de corriente.

 Mezcla rápida  Se denomina así a las condiciones de intensidad de agitación y tiempo de retención que debe reunir la masa de agua en el momento en que se dosifica el coagulante, con la finalidad de que las reacciones de coagulación se den en las condiciones optimas que corresponden al mecanismo de coagulación predominante. Para asegurar el contacto intimo de las sustancias químicas con el agua, deberá proveerse proveerse un dispositivo dispositivo para la mezcla rápida. Para tal fin podrá emplearse agitación mecánica, hidráulica u otro adecuado.

 Mezcladores En estas unidades se realiza la dispersión del coagulante en toda la masa de agua a tratar. Esta dispersión debe ser lo mas homogénea posible, con el objeto de desestabilizar a todas las  partículas presentes en el agua, y optimizar el proceso de coagulación que se lleva a cabo en esta unidad.

 Mezcladores de resalto resalto hidráulico 

 

Glosario Normas de Diseño de Agua Potable Estas unidades se ajustan a aguas en las que la mayor parte del tiempo se está coagulando mediante mecanismo de absorción. Los tipos usados mas frecuentemente tienen la ventaja de servir como unidades de mezcla y unidades de medición de caudales.

 Periodo de Diseño Es el período de predicción que servirá para la elaboración de los proyectos y el cual dependerá de los recursos hidráulicos disponibles, posibilidades de desarrollo de la población, posibilidades de fijar zonas de futuro desarrollo, etc

SANAA Servicio Autónomo Nacional de Acueductos y Alcantarillados

Unidades de flujo ascendente (decantadores laminares)  En un decantador laminar de flujo ascendente, lo mas importante es conseguir una distribución uniforme del agua floculada en toda el área de placas y una recolección también uniforme del efluente encima de las placas, para conseguir que la repartición del flujo sea lo mas uniforme  posible en toda la superficie de decantación decantación   Unidades mecánicas (mezcladores) En estas unidades la mezcla se hace en tanques rectangulares o cilíndricos donde el flujo queda retenido un intervalo de tiempo mientras es agitado por sistemas mecánicos con el objeto de  producir turbulencia.

Volumen compensador  Es el agua necesaria para compensar las variaciones horarias del consumo.

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE  

CAPITULO I 1.1 Fuentes

FUENTES DE ABASTECIMIENTO 

Las nuevas urbanizaciones que deseen desarrollarse fuera del área urbana, o que por sus características intrínsecas no sea factible abastecer desde la red principal de la ciudad de Tegucigalpa, podrán obtener agua desde su propia fuente de abastecimiento. En este caso el urbanizador deberá presentar los estudios completos incluyendo informes sobre las condiciones ambientales de las fuentes para el respectivo análisis de factibilidad o de uso para su aprobación por parte del Comité Factibilidad de Servicios del SANAA,  quien deberá pronunciarse al respecto emitiendo el dictamen correspondiente al urbanizador, con las observaciones necesarias.

1.1.1  Las Tipos de Fuentes de Producción fuentes de producción serán manantiales superficiales o subterráneas y deberán cubrir 1.5 veces la demanda máxima diaria al final del período de diseño; se investigará los caudales mínimo y máximo, mediante aforos directos y recopilación de datos existentes. En el caso que la fuente de producción no cubra 1.5 veces la demanda máxima diaria, se hará necesario la construcción de obras de almacenamiento las cuales deberán ser aprobadas por el SANAA. 1.2

Aguas subterráneas a.  Información necesaria Para el abastecimiento mediante aguas subterráneas deberá obtenerse la información siguiente: •

•

•

  Geología: Información geológica y estratigráfica.

Características físicas del acuífero o sistemas de acuíferos (espesor, límites, etc.). Propiedades hidráulicas del acuífero o sistema de acuíferos (permeabilidad, rendimiento especifico, coeficiente de almacenamiento, etc.).   Hidrogeología: Nivel piezométrico de las capas freáticas. Precipitación anual, escorrentía y posibles recargas al subsuelo, perdidas por evaporación, transpiración y descargas de aguas subterráneas.   Calidad del agua: Características físico-químicas y bacteriológicas del agua del acuífero o sistema de acuíferos.  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

1

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE  

b.  Investigaciones preliminares Antes de hacer la investigación subterránea, se hará una exploración de la zona, como se indica a continuación: •

•

•

  Investigación geológica: para evaluar la fuente, se puede usar la información

geológica disponible conjuntamente con la información geológica que se obtiene en el reconocimiento de campo. Tales informaciones serán interpretadas por un experto en el campo de la hidrogeología. Se deberá acompañar un catastro completo de las captaciones de aguas subterráneas en un radio mínimo de 250 m alrededor del pozo propuesto.   Investigación de fotografías aéreas: se utilizarán las fotografías aéreas disponibles y planos geológicos para hacer un evaluación tentativa, a fin de determinar las condiciones de los acuíferos a utilizar.   Investigación geofísica: cuando las investigaciones mencionadas en los párrafos anteriores sean insuficientes, se utilizará la exploración geofísica.

c.  Investigación del subsuelo La información obtenida durante las perforaciones deberá adjuntarse a las anteriores, esta información se resume en la siguiente: • • • •

       

 Nivel estático del agua Descripción litológica de los materiales perforados Gráficos de resistividades eléctricas y potencial espontáneo Parámetros hidráulicos del acuífero obtenido mediante las pruebas de bombeo (Transmisividad, coeficiente de almacenamiento y capacidad especifica) Pruebas de bombeo Se deberán realizar las siguientes pruebas de bombeo:

Prueba escalonada Se efectuará una prueba con cuatro escalones de 2 horas cada uno, en total 8 horas, con este aforoprefijado se decidirá el caudal paraeennel los aforocaudales a caudal constante. El caudal explotación debe incluirse seleccionados para de la realización de esta prueba.

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

2

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE  

Prueba de bombeo a caudal constante La duración mínima de esta prueba será de 48 horas. Durante este bombeo se obtendrá la siguiente información:    Nivel estático del agua en cada pozo   Mediciones del nivel del agua de la siguiente manera: cada minuto los

•

•

 primeros 10 minutos, cada 5 minutos los siguientes 30 minutos, cada 10 minutos los siguientes 30 minutos, cada media hora durante las siguientes seis horas y cada hora durante el tiempo restante.

Inmediatamente que se paren los equipos de la prueba de bombeo se medirán los niveles del acuífero hasta su recuperación, hasta alcanzar el 90% de su abatimiento total o un mínimo de 12 horas (pozos en el orden de 15 l/s) de medición, los intervalos de medición serán los mismos a los utilizados durante la prueba de  bombeo a caudal constante; pozos de menor rendimiento pueden requerir menos tiempo, pozos de mayor producción, menor o mayor numero de horas, en cualquier caso el 90% de recuperación es el valor mínimo. •

  Condiciones hidrogeológicas favorables

d.  Pozos El diámetro del pozo se determinará en base al rendimiento requerido y la profundidad, teniendo en cuenta que las dimensiones pueden estar controladas por la disponibilidad de facilidades de construcción. En la tabla 1.1 de los Anexos de Agua Potable, se dan los diámetros mínimos de ademe de tubería para instalación de bombas en pozos  profundos. La profundidad del pozo será tal que penetre suficientemente dentro del acuífero, con el objeto de disponer de una longitud adecuada de filtro. * El diámetro de perforación será 4 pulgadas m mayor ayor al diámetro de ademe en acuíferos volcánicos (para engravado estabilizador), y 6 pulgadas mayor al ademe, como mínimo, en acuíferos aluviales (para engravado filtrante). La capacidad especifica (galones/minutos por pie de depresiones) = (CE) se determinará de acuerdo con la siguiente ecuación: CE = Rendimiento / gpm (l/s) Depresión / (pie)(m)

(1)

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

3

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE   Depresión: (Nivel estático – Nivel de bombeo), en pies o m Rendimiento: Producción de ag agua, ua, en gpm o (l/s) La capacidad especifica se utiliza exclusivamente en acuíferos aluviales. En otro tipo de acuíferos de roca fracturada, entre ellos los volcánicos; se utiliza la prueba escalonada para fijar el rendimiento del pozo. Para evitar interferencia entre pozos deben revisarse los datos: en acuífero aluvial, la interferencia comienza a una distancia entre pozos de 150 m, en pozos de 25 a 30 m de profundidad.

Localización de los pozos. Cuando en un proyecto se tengan que planear dos o mas pozos o existan pozos de bombeo en las zonas adyacentes, deben tomarse las  previsiones de interferencia entre ellos. La tabla 1.2 de los Anexos de Agua Potable, puede ser utilizada para fijar preliminarmente las distancias mínimas entre  pozos. Los datos de la prueba de bombeo se utilizarán para evaluar la interferencia entre los pozos. La depresión del cono de influencia en un sitio dado (como resultado del  bombeo simultaneo de sitio varios a la desuma de las depresiones  producidas en el mismo parapozos), el bombeo bombes eo igual individual pozos. Para el diseño y construcción de los pozos profundos se podrá seguir la norma A100 de la AWWA última edición.

Análisis Físico-Químicos y bacteriológicos: Para practicar los análisis físico-químicos completos, será necesario disponer de una muestra de dos litros cuando menos, la cual deberá ser tomada en un recipiente químicamente limpio y hecho de vidrio neutro, incoloro y provisto de un tapón de vidrio. El recipiente antes de llenarlo debe ser enjuagado tres veces como mínimo mínimo con la misma agua. Los análisis físico-químicos deber deberán án practicarse lo más pronto pronto  posible después de tomada la muestra y, en ningún caso, después de 72 horas. Estos análisis se practicarán de acuerdo a las recomendaciones de los “Métodos Estándar”. Se rechazarán las aguas que tengan niveles de concentración superiores a los establecidos en el Anexo No. 1, Parámetros de Calidad del agua, de la Norma Técnica Nacional Para La Calidad Del Agua .

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

4

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE  

e.  Manantiales El rendimiento de los manantiales es variable y en muchos casos el agua esta sujeta a contaminación. Los manantiales termales, generalmente, no pueden utilizarse por  presentar un alto contenido de minerales. minerales. La selección de los manantiales se hará teniendo presente las propiedades físicoquímicas y bacteriológicas del agua a captar, para lo cual deberán hacerse entre otros los siguientes análisis: •

  Análisis Físico-Químicos.

La calidad del agua de un sistema de suministro no se evalúa o conceptúa por un dato puntual o de una sola muestra, sino con base en las siguientes actividades:  

Evaluación de características microbiológicas   Evaluación de características físico-químicas

Estas evaluaciones deberán tanto en la época lluviosa como en la época seca, principalmente cuandorealizarse la fuente es superficial. Las fuentes seleccionadas deben cumplir con los criterios de calidad establecidos  para agua destinada al uso y consumo consumo humano. Para practicar los análisis físico-químicos completos, será necesario disponer de una muestra de dos litros cuando menos, la cual deberá ser tomada en un recipiente químicamente limpio y hecho de vidrio neutro, incoloro y provisto de un tapón de vidrio. El recipiente antes de llenarlo debe ser enjuagado tres veces como mínimo mínimo con la misma agua. Los análisis físico-químicos deber deberán án practicarse lo más pronto pronto  posible después de tomada la muestra y, en ningún caso, después de 72 horas. Estos análisis se practicarán de acuerdo a las recomendaciones de los “Métodos Estándar”. Se rechazarán las aguas que tengan niveles de concentración superiores a los establecidos en el Anexo No. 1, Parámetros de Calidad del agua, de la Norma Técnica Nacional Para La Calidad Del Agua , los cuales representen un serio  peligro para la salud.

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

5

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE   •

  Análisis Técnico – Económico

Desde el punto de vista técnico-económico se preferirán los manantiales que con el caudal suficiente (Demanda Máxima Diaria al final del período de diseño)  permitan su aprovechamiento con el uso de tuberías de menor diámetro (sistema  por gravedad) o sistemas de bombeo más sencillos y de menor potencia, a fin de que los gastos de operación sean menores. Además de los estudios anteriores, en la captación de manantiales superficiales los interesados deberán presentar al SANAA todos los datos y elementos que guarden relación con las características características cuantitativas de los m manantiales, anantiales, tales como: a)  Datos hidrogeológicos de la cuenca a utilizarse y, a falta de ellos datos referentes a cuencas próximas. Utilizar los factores de confianza que corresponden cuando se traspase información de una cuenca con estaciones, a otra que no tiene estaciones; usar también la terminología básica que incluye cuencas y subcuencas.  b)  Registro caudal del cursoadelasagua que se va adel utilizar a falta elementosdeque conciernen oscilaciones nivelyde aguadeenellos, los  períodos de sequía y de crecientes ocasionadas ocasionadas por lluvias torrenciales. •

  Obras de Captación en Manantiales

Las obras de toma en fuentes superficiales, deberán ser estables y permanentes a fin de evitar interrupciones por efectos de crecidas, derrumbes, movimientos sísmicos, etc. y diseñadas tomando en cuenta lo siguiente: a)  Boca-Toma con capacidad suficiente para captar el consumo máximo de diseño y estar provista de válvulas de control y dispositivos para evitar el  paso de elementos flotantes, o sólidos que puedan puedan obstruir la tubería.  b)  Dispositivo de limpieza limpieza con su correspondiente vá válvula lvula de compuerta y vertedero de crecida u otro dispositivo dis positivo similar. c)  Protección contra el fácil acceso de animales o personas. d)  Facilidades para la inspección y operación. e)  Protección contra fuentes posibles de contaminación.  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

6

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE  

f.  Galería de infiltración Generalmente las galerías de infiltración infiltración están ubicadas paralelamente paralelamente a los lechos de los ríos, con el objeto de asegurar un abastecimiento permanente de agua. A continuación se indican los diferentes tipos de galería: •

  Tuberías enterradas:

En diámetros de hasta 0.60 m, pueden utilizarse tubos perforados de concreto, hierro fundido, o tubos de concreto colocados a junta perdida. Los tubos deben instalarse en una zanja dentro de un lecho de grava. Las tuberías a profundidades mayores de 6 m, generalmente resultan antieconómicas. El diseño de las  perforaciones de los tubos, las separaciones de las uniones y el uso de grava,  pueden efectuarse de acuerdo con con la Norma A-100 de la AWWA, última edición edición.. La velocidad del agua en los tubos no deberá exceder de 0.60 m/s. El agua deberá recolectarse en un depósito cubierto. Se deben tener pozos de inspección para la revisión y mantenimiento, separados entre si a una distancia máxima de 100 m. Es conveniente colocar válvulas antes de la entrada al depósito, con el objeto de facilitar, la reparación, limpieza y aumentar la capacidad de la galería. La tubería estará sobre un lecho grava, graduada por diferentes tamaños, el tubo en forma anular; en elde caso de tuberías utilizadas como galerías decubriendo infiltración.

•

  Túneles

Un túnel-galería de infiltración puede ser también un túnel excavado en un estrato acuífero, construido de mampostería (concreto ciclópeo), dejando aberturas a través de sus paredes para que penetre el agua, con el fondo impermeable para trasladar el agua por gravedad a la cámara de recolección. Dependiendo de la estabilidad del túnel, puede requerir recubrimiento de cemento, o con concreto reforzado.

•

  Colector radial

Cerca del área de recarga del agua superficial se instalará un tanque recolector con tubos perforados enterrados que llegan radialmente. Esta clase de obras se adapta específicamente a los acuíferos aluviales permeables y puede dar un buen rendimiento del orden de 300 gpm = 19 l/s. Pueden tener rendimientos variables según el acuífero estudiado; si la ubicación es un aluvión arcilloso el rendimiento será menor y si es en aluvión arenoso con suficiente recarga a la orilla de un río  puede superar los 19 l/s.

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

7

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE  

1.3

Aguas superficiales Para el abastecimiento por aguas superficiales se deberá obtener la siguiente información: a)  Hidráulicos: Caudales máximos y mínimos de los ríos, así como niveles de agua en el cauce del río, en el lago o laguna de estudio.  b)  Estudios de suelo: Para conocer los coeficientes de permeabilidad y el tipo de cultivo, que se siembre en la zona. c)  Hidrológicas: Investigación de datos básicos de precipitación, evaporación, infiltración, estudio de cuenca, subcuenca o microcuenca, para conocer los usos del agua actuales y probables futuros, etc. Realizar balance hídrico. Para determinar los caudales teóricos, máximos y mínimos y flujo base de ríos, o para calcular las masas de agua. d)  Efectuar estudios de calidad y rentabilidad en períodos de invierno y verano. •

  Obras de Toma

Se proyectará la obra de toma de la fuente de agua de manera que pueda tener varias entradas situadas a diferentes niveles, a fin de poder tomar el agua mas  próxima a la superficie. Cada toma unay rejilla formada de acero conmas un espacio libredeberá de 3 atener 5 cm, con una válvulapor debarras compuerta paraolaalambre, operación adecuada de la toma. La velocidad del agua en la entrada de la toma no deberá ser superior a 0.60 m/s. El cálculo estructural deberá ser elaborado por un Ingeniero Estructural.

•

  Ríos

En ríos, las obras de toma deberán llenar las condiciones siguientes.

a)  La bocatoma se localizará en un tramo de la corriente que éste a salvo tanto de erosión como de cualquier descarga de aguas residuales, para aislarla en lo  posible de las fuentes de contaminación.  b)  La toma de agua se situará a un nivel inferior de las aguas mínimas de la corriente. La velocidad del agua a través de la rejilla deberá ser de 0.10 a 0.15 m/s, para evitar, hasta donde sea posible el arrastre de materias flotantes. c)  La estructura inmediata a la transición se proyectará para que la velocidad sea en esta parte de la obra de 0.60 m/s o mayor, a fin de evitar azolves. El límite máximo de velocidad permisible estará fijado por las características del agua y el material del conducto. d)  Si se hace necesaria la construcción de una gran presa de derivación se deberá tomar en cuenta en el diseño, todo lo referente a información geológica, geotécnica, hidrológica y el cálculo estruc estructural. tural.  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

8

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE   e)  Se podrá diseñar estructura de tomas por flotación cuando los niveles del río sean muy variables. •

  Embalses

En los embalses deben tomarse las siguientes consideraciones:

a)  Ubicar las tomas en puntos tales que la calidad del agua se mantenga  b)  Las tomas podrán ser torres dentro de los embalses con entradas de agua a diferentes niveles. c)  Podrán ser obras flotantes si no están expuestas a corrientes d)  Podrán ser tubos sumergido en el fondo del embalse debidamente protegido

CAPITULO II PERIODO DE DISEÑO PARA LAS DE ESTRUCTURAS DE LOS SISTEMAS Y PROYECCIÓN LA POBLACION 2.1 Periodo de Diseño El plazo mínimo de predicción de los diseños se ajustará a la Tabla 2.1 de los Anexos de Agua Potable y en la Tabla 2.2 se muestra la duración del periodo de diseño.

2.2 Población Futura La población futura se calculará de preferencia en base a datos de censo de la zona. De no existir esta información se utilizará la tasa oficial de crecimiento promedio de la región establecida por el Instituto Nacional de Estadísticas (INE) en su informe más actualizado. El cálculo de la población de diseño se podrá realizar utilizando cualquiera de los siguientes métodos conocidos, siempre y cuando se ajusten a la tendencia de crecimiento observada:

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

9

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE   •

  Método Aritmético:

Para un tiempo T cualquiera se tiene la ecuación lineal siguiente: Pf  =  = Pi x (1 + i x n/100) Donde: Pf  =  = Población al final del periodo Pi = Población inicial i = Tasa de crecimiento poblacional expresada en porcentaje n = Periodo de diseño •

  Método Geométrico:

P = P0  eKgt  , donde K G  = (1nP2  -1nP1)/(t2  – t1), K G: Constante de Crecimiento Geométrico, esta ecuación es conocida como de capitalización con interés compuesto, el interés periódico se capitaliza aumentando el capital anterior y usualmente eKg  se representa como (1 + i)t, donde i es la tasa de interés y la ecuación quedaría de la siguiente manera: P = P0 (1 + i)t  •

  Método Logístico:

P = L/ (1+meat) Donde L = (2P0P1P2 – P21(P0+P1)) /( P0P2 - P1), L: Población de saturación se considerará en base a los planos reguladores vigentes en el AMDC m = (L – P0) / P0, constante Regional a= (1 / ∆t) ln [P0(L - P1) / P1(L-P0)], constante Regional 1,P2, población P ∆0t,,Pintervalo entre t0en , t1tiempo , t2  t0, t1, t2 

Como Población de Diseño se utilizará también la población de Saturación del área según los planes reguladores vigentes; de no existir estos, se considerará 6 habitantes por lote. Toda proyección de crecimiento poblacional deberá ser presentada dentro de la memoria técnica acompañada de los cálculos y gráficos de tendencia.

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

10

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE  

CAPITULO III DOTACIONES Y DEMANDA DE AGUA PARA CONSUMO 3.1 DOTACIONES Con el objeto de que los abastecimientos de agua presten un servicio adecuado durante cualquier época del año se deberán tomar en cuenta los requisitos aquí establecidos. •

  Consumo Doméstico

Para la zona comprendida dentro del Plan Maestro de Tegucigalpa, se definen en la Tabla No. 3.1 de los Anexos de Agua Potable, los consumos domésticos conforme con las condiciones socioeconómicas de vivienda. •

  Consumo Comercial.

La estimación de los consumos de complejos comerciales, negocios y/o pequeñas industrias se hará en base a los criterios siguientes: a)  De 230 a 265 litros por persona por día en el caso que se pueda determinar la  población probable del complejo. complejo.  b)  Cuando no se pueda estimar la población del complejo comercial, se utilizará el  parámetro de 0.204 millones millones de litros por hectárea. En ambos casos los consumos comerciales a utilizar en los diseños, no deberán ser menores que los valores especificados anteriormente. •

  Uso Industrial.

Para estimar los consumos de plantas o complejos industriales, se aplicarán los mismos criterios que se enunciaron enunciaron en el consumo comercial. En casos especiales se aplicarán criterios establecidos en normas internacionales de países con características similares al nuestro.

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

11

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE   •

  Uso Gubernamental.

En el diseño de servicios gubernamentales como escuelas, hospitales, oficinas  públicas y sanatorios, se aplicarán factores de consumo especiales especi ales de uso frecuente recomendados por entidades como la American Water Works Association (AWWA). •

  Dotación para incendios / Hidrantes.

En todos los casos la dotación para incendios será de 200 gal / min o 12.62 lt / seg / 2horas. a)  En zonas residenciales los hidrantes deberán ser colocados de tal manera que tengan un radio de acción máximo de 100 metros y deberán ser de un diámetro mínimo de 3 pulgadas (75 mm).  b)  En zonas comerciales o industriales se instalarán de tal manera que tengan un radio de acción máximo de 50 metros y deberán ser de un diámetro mínimo de 4 pulgadas (100 mm). c)  Los hidrantes se instalarán preferentemente en la tubería de mayor diámetro. •

  Variaciones Diarias y Horarias.

a)  Consumo Medio Diario (Qm) Será el caudal medio en 1ts/seg. y se obtendrá utilizando la fórmula siguiente: Qm = D x Pf / 86,400 En donde: Qm.: Consumo Medio Diario en 1ts/seg Pf: PoblaciónenFutura D: Dotación lppd (litros por persona por día)  b)  Consumo Máximo Diario (QMD) De acuerdo a observaciones estadísticas en la ciudad de Tegucigalpa, el valor de CVD varía de 1.2 a 1.5.

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

12

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE   La fórmula a utilizar será: QMD = CVD (Qm) En donde: QMD: Consumo Máximo Diario en 1ts/seg. CVD: Coeficiente de variación diario (1.2 – 1.5 ) usar 1.30 Qm.: Consumo Medio Diario en 1ts/seg. c)  Consumo Máximo Horario (QMH) Para la ciudad de Tegucigalpa de acuerdo a observaciones estadísticas el valor de CVH varia de 1.8 a 2.25. Entonces el cálculo del consumo máximo horario se hará en base a la siguiente formula: QMH = CVH(Qm) En donde: QMH: Consumo Máximo Horario en (1ts/seg) CVH: Coeficiente de variación horaria (1.8 – 2.25) usar 1.95 (es decir el 95% del caudal medio diario) Qm: Consumo Medio Diario en (1ts/seg)

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

13

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE  

CAPITULO IV DISEÑO HIDRÁULICO DE LOS SISTEMAS DE CONDUCCIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL AGUA 4.1 Diseño de la red a)  El análisis hidráulico de la red se calculará utilizando el método de balanceamiento de flujos y cargas de Hardy – Cross, pudiéndose resolver en forma manual o empleando algún modelo de cálculo por computadora.  b)  Para calcular las pérdidas de carga en las tuberías se utilizará la formula de Hazen – Williams. c)  Para efectos de funcionamiento, el sistema de distribución deberá sub-dividirse en un número de redes, de manera que la presión estática máxima sea de 50 mca y la presión dinámica mínima sea de 10 mca. En mca.caso de red única, la presión estática máxima podrá llevarse hasta un máximo de 70  

Parámetros de diseño En estos se incluyen las dotaciones por persona, el periodo de diseño, la población futura y los factores específicos (coeficientes de flujo, velocidades permisibles, presiones mínimas y máximas, diámetro mínimo, cobertura sobre tubería y resistencia de las tuberías). La red de distribución se calculará con el consumo máximo horario y se revisará para el consumo coincidente.

 

Coeficiente de capacidad hidráulica (C) en la fórmula de Hazen Williams, ver en los Anexos de Agua potable, Tabla 4.1

 

Velocidades La velocidad no será mayor de 5 m / seg ni menor que 0.60 m / seg.

 

Presiones a)  La presión estática máxima será de 50 mca (70 psi), se permitirán en puntos aislados presiones hasta de 60 mca (85 psi), cuando el área de servicio sea muy accidentada.

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

14

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE  

 b)  La presión dinámica de servicio no será menor de 15 mca (20 psi) a la entrada del medidor, cuando se considere para el consumo máximo horario (CMH) y de 10 mca (15 psi) para consumo coincidente (CC).  

Diámetros mínimos El diámetro mínimo para tubería matriz será de 75 mm (3”) y para tubería de relleno de 50 mm (2”), las conexiones domiciliarias serán de 12 mm (1/2”), en tramos no mayores a 20 m de longitud.

 

Cobertura sobre tuberías En el diseño de tuberías colocadas en calles de tránsito vehicular se mantendrá una cobertura mínima de 1.20 m, sobre la corona del conducto en toda su longitud, y en calles  peatonales esta cobertura mínima será de 0.70 m.

 

Resistencia de la tubería y su material Las tuberías deberán resistir presiones internas estáticas, dinámicas, de golpe de ariete, y las presiones de rellenos cargas debidou al trafico. sobrepresión por golpe de arieteexternas se calculará con la yteoría de vivas Joukovsky, otra similarLacomo también por fórmulas y nomogramas recomendadas por los fabricantes. T = 2L/a, T es el tiempo de cierre a = 1425/√(1+ (Ea e/Et)) h1 = 145 v/√(1+EaD/Et e) Representando: h1 = sobrepresión de inercia por golpe de ariete en m v = velocidad del agua en la tubería en m/s Ea =modulo de elasticidad del agua, en kg/cm2 (20,738 kg/ cm2) D = diámetro interior de la tubería en cm e =espesor de la tubería en cm Et  = modulo de elasticidad del material de la tubería en kg/cm 2  (30,000 kg/ cm2, si es PVC) L = longitud de la tubería en m a = celeridad de la onda de presión en m/s

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

15

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE    

Trazado de la Red de Distribución a)  Las tuberías principales de la red deberán ubicarse preferentemente por el costado oeste de las avenidas y norte de las calles, a 1.50 metros, de la línea de propiedad, en caso de vías importantes, deberá estudiarse la conveniencia de instalar tuberías en ambos lados.  b)  El diseño de la red deberá contemplar el desarrollo futuro de la zona, a fin de  prever facilidades de ampliación. c)  Las tuberías de agua potable no podrán ir en la misma excavación o zanja que las tuberías de alcantarillados.

 

Selección de la tubería En la selección del tipo de tubería, deben tenerse en cuenta los factores siguientes: a)  Resistencia contra la corrosión  b)  Resistencia contra las cargas, tanto externas como internas. c)  Características hidráulicas d)   e) f)  g) 

Condiciones de instalación y del terreno Condiciones económicas Resistencia contra la tuberculización y la incrustación Protección contra el golpe de ariete

 

Acometidas de Consumo o Conexiones Domiciliarias Con el objeto de lograr el suministro directo de agua a las viviendas, deberán proveerse las correspondientes acometidas de consumo o conexiones domiciliarias. El diámetro mínimo de cada conexión será de ½ (12.5 mm) pulgada. Toda conexión domiciliar deberá estar siempre controlada por su medidor correspondiente o por un regulador de flujos. Las conexiones serán individuales.

 

Llaves Públicas En zonas no servidas por conexiones domiciliarias, deberán proveerse llaves públicas para el abastecimiento de viviendas dispersas, previendo la instalación de un macro m medidor edidor a la entrada de la red (línea de abastecimiento) del lugar. Se colocarán a una distancia mínima mínima de 100 metros y máximo máximo de 300 metros. Toda llave  pública deberá poseer un sistema de protección mediante una caseta. Los pedestales para llaves publicas serán de PVC; en la línea de distribución debe ser de hierro galvanizado  para garantizar la durabilidad. Toda tubería de PVC debe estar protegida contra las inclemencias del tiempo, para garantizar la resistencia de la tubería. 16  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE    

Formulas a utilizarse Para el análisis de una red deben considerarse los aspectos de red abierta y el de malla cerrada. En el caso de red abierta puede usarse el método de la gradiente piezométrica y caudal, usando la fórmula de Hazen-Williams u otras similares. H = S = 10.6742 Q(1.85)  L C(1.85) D(4.87)  Donde: Q = metros cúbicos por segundo D = diámetro en metros L = longitud en metros S = pérdida de carga m/m C = Coeficiente de formula Hazen – Willians, Ver Tabla 4.1 de los Anexos de las  Normas de diseño de Agua Potable. Para el caso de malla cerrada podrá aplicarse el método de Hardy Cross, considerando las diferentes condiciones de trabajo de operación critica. En el análisis hidráulico la gravedad red deberá también tomarse en cuenta el tipo de sistema de suministro de agua ya seadepor o por bombeo.

4.2 Sistema por gravedad El diseño de la red de distribución se hará para tres condiciones de operación: 1)  Consumo máximo horario para el último año del periodo de diseño. En esta condición se asume una distribución razonada de la demanda máxima horaria en todos los tramos y circuitos de la red de distribución, pudiendo llegar el caudal demandado bajo dos condiciones según sea el caso: a)  El 100% del caudal demandado llegará por medio de la línea de conducción, fuente o  planta de tratamiento, siempre y cuando cuando no se contemple tanque de almacenamiento. almacenamiento.  b)  El caudal demandado llegará por dos puntos, 1) la demanda máxima diaria por la línea de conducción y 2) el resto será aportado por el tanque de abastecimiento para completar la demanda máxima horaria. 2)  Consumo coincidente. Ese caudal corresponde a la demanda máxima diaria mas la demanda de incendio ubicado en uno o varios puntos de la red de distribución 3)  Demanda cero. En esta condición se analizan las máximas presiones en la red.

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

17

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE  

4.3 Distribución por bombeo Para el diseño de un sistema por bombeo se tienen dos condiciones de análisis : a)  Sistema de bombeo contra el tanque de almacenamiento y del tanque de almacenamiento a red de distribución por gravedad.  b)  Sistema de bombeo contra la red de distribución, con tanque de almacenamiento dentro de la red o en el extremo de ella.

a)  Sistema de bombeo contra el tanque de almacenamiento En esta condición de análisis el caudal correspondiente al consumo máximo diario es  bombeado hacia el tanque de almacenamiento. La red demandará del tanque el consumo de la máxima hora, o la demanda coincidente. El tanque trabajará con una altura que  permita dar las presiones residuales mínimas establecidas en todos los puntos puntos de la red. b)  Bombeo contra la red de distribución con el tanque de almacenamiento dentro de la red o en el extremo de ella. En los sistemas de bombeo contra la red, deberán considerarse las soluciones mas económicas en cuanto a la distribución; se requiere hacer los análisis necesarios que garanticen un servicio a presión, eficiente y continuo para las siguientes condiciones de trabajo:

Caso I Consumo máximo horario con bombeo para el último año del periodo de diseño. En este caso se debe suponer que los equipos de bombeo están produciendo e impulsando el caudal máximo diario por medio de las líneas de conducción a la red y el tanque de almacenamiento aporta el complemento al máximo horario. Caso II Consumo máximo horario por gravedad para el ultimo año del periodo de diseño. En este caso la red trabaja por gravedad atendiendo la hora de máximo consumo desde el tanque. Caso III Consumo coincidente del máximo día mas incendio. Similar al caso I, pero el gasto del incendio se concentra en el punto de la red m mas as desfavorable. Las estaciones de bombeo producirán el caudal máximo diario y el tanque de almacenamiento aportará el resto del caudal requerido. Todo para el último año del  periodo de diseño.

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

18

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE

  Caso IV Consumo coincidente con bombas sin funcionar. Similar al caso III, pero con la variante del cuadro de presiones originadas por una condición de suministro de un gasto de incendio concentrado en los nudos mas desfavorables. Todo el caudal necesario será aportado por el tanque. Caso V Bombeo del consumo máximo diario sin consumo en la red. Este caso determina la carga dinámica total de las bombas y servirá para dimensionar la potencia de las mismas; aquí el agua va directamente al tanque sin ser consumida, dando las presiones máximas en la red.

CAPITULO V PROCESOS DE POTABILIZACION DEL AGUA  

5.1 Procesos de pretratamiento Los pretratamientos mas simples que pueden utilizarse son la captación indirecta, ya sea como  prefiltro vertical u horizontal, sedimentación laminar, filtración filtración gruesa rápida y desarenadores. Pueden emplearse independientemente, combinados entre sí o con otros procesos para obtener mejores resultados.  

Captación indirecta a)  Prefiltro vertical El prefiltro vertical está conformado por grava de acuerdo a las características indicadas en la Tabla 5.1, de los Anexos de Agua Potable. El sentido del flujo es vertical descendente con una velocidad de filtración de 6 m 3 /m2 d (0.25 m/h) El agua es recogida mediante tuberías perforadas conectadas a una tubería principal que llega hasta la cámara de recolección.

b)  Prefiltro horizontal El prefiltro horizontal consta de un muro de protección constituido por piedras con juntas abiertas. El filtro es un canal con grava como medio filtrante, con las características señaladas en la Tabla 5.2, de los Anexos de Agua Potable. La velocidad de filtración mas conveniente es de 12 m3/m2/d (0.5 m/d)

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

19

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE    

Sedimentación laminar La alta turbiedad del agua de una fuente puede reducirse hasta niveles en que se pueden utilizar filtros lentos mediante el empleo de sedimentadores laminares, sin adición de coagulantes. El sentido del flujo en este tipo de sedimentador es horizontal y combinado con la filtración lenta, puede tratar aguas con turbiedades máximas hasta de 500 UTN, siempre y cuando la turbiedad sea ocasionada por partículas cuyo diámetro sea mayor de una milésima de milímetro.

 

Filtración gruesa rápida La filtración gruesa es un proceso efectuado en una estructura cuyo material filtrante es únicamente grava de ¼ de pulgada, acomodada en una caja de concreto ubicada contiguo al filtro lento y tiene por objeto remover la turbiedad excesiva para la posterior filtración. El sentido del flujo es descendente, con una velocidad de filtración de 14 m3/m2d (0.60 m/h)

 

Desarenadores En los casos en que la fuente de abastecimiento de agua sea del tipo superficial, es inevitable la instalación de un dispositivo que permita la remoción de la arena y partículas de peso especifico similar a 2.65 g / cm3, que se encuentran en suspensión en el agua y son arrastradas por ella, esta es la función que cumplen los desarenadores. Componentes principales de los desarenadores: a)  Dispositivos de entrada y salida que aseguren una distribución uniforme de velocidades en la sección transversal  b)  Volumen útil de agua para la sedimentación de las partículas, con sección transversal suficiente para reducir la velocidad del flujo por debajo de un valor  predeterminado, y con longitud adecuada para permitir el asentamiento de las  partículas en su trayectoria c)  Volumen adicional en el fondo, para almacenar las partículas removidas, durante intervalo entre limpiezas d)  Dispositivos de limpieza y rebose

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

20

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE   Parámetros utilizados para el diseño de los desarenadores:

1.  Velocidad de sedimentación Se calculará con base en la ley de Stokes, que para valores de g = 9.80 m/s 2  y G = 2.65 g / cm3, tiene la siguiente expresión: V s = 90 d

2

 

γ 

En la cual: V s = Velocidad de sedimentación en cm/s d = diámetro de la partícula en cm γ = Viscosidad cinemática en cm2/s (esta en función de la temperatura)

2.  Velocidad de arrastre Va  Se calcula por la fórmula de Camps y Shields V a = 161√d V a = Velocidad de arrastre en cm/s

d = diámetro de la partícula en cm

3.  Velocidad de flujo V h  Tomando en cuenta las variaciones de los límites que sufren, V s  y Va, la velocidad de flujo se determinará como sigue: V h = 1/3 Va (Estructuras corrientes) V h = 1 Va (Estructuras de primer orden)

2.5 V h = cm/s

4.  Sección transversal a=Q V h 

a = m2; Q = m3/s y V h = m/s

5.  Área superficial “A” A = V h a = (m2) V s 

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

21

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE   6.  Dimensiones útiles l, b y h en base a las relaciones: A=lxb a = hx b Se escogerán dimensiones para que el largo (l) sea de 5 a 9 veces la  profundidad (h), considerando que el ancho (b) debe ser reducido al mínimo, ya que mientras mas alargada sea la estructura, mejor se controlará la distribución de velocidades, por medio de dispositivos de entrada y salida sencillos y económicos. Además se requiere un ancho mínimo para evitar velocidades altas cerca del vertedero de salida. Asimismo es necesario  proveer la estructura de dimensiones de suficiente magnitud para permitir el acceso, para fines de limpieza y reparación. A la longitud útil (l) hay que agregarle el espacio que ocupan los dispositivos de entrada y salida. A la  profundidad útil (h ) hay que añadirle la cantidad necesaria, para disponer de un volumen adicional para el almacenamiento de arena removida.

7.  Dispositivos de entrada El dispositivo de entrada, sencillo y económico consiste en un canal  provisto de orificios en el fondo y en uno de los lados. El número y tamaño de los orificios en el fondo será determinado en base al gasto (Q) y velocidad de entrada no mayor de 0.30 m/s y coeficiente de contracción del orden de 0.65

8.  Dispositivo de salida El dispositivo de salida mas conveniente es un vertedero colocado a todo el ancho (b) de la estructura, con la cresta hacia el lado opuesto a la dirección del flujo en el desarenador, para evitar el paso de material flotante y distribuir mejor mejor las velocidades. La distancia (X3) entre el vertedero y la  pared del desarenador se determinará de tal manera que se obtenga una velocidad menor o igual a la velocidad de arrastre y se puede determinar como: X3 ≥ h 3

9.  Volumen adicional El volumen adicional necesario para el almacenamiento de arena removida, se determina en base a las concentraciones esperadas durante crecidas y del intervalo previsto entre limpiezas. Si no se tienen datos específicos, es 22

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE recomendable proveer un volumen de reserva para una concentración de 3000 mg/l, durante una crecida de 24 horas de duración. Para el cálculo se adoptará un peso especifico del sedimento de 350 kg/m3.

10. Dispositivos de limpieza El dispositivo de limpieza consistirá en una tanquilla colocada en el pprimer rimer tercio del desarenador y hacia la cual el fondo del mismo deberá tener una  pendiente no menor de 5%. La tanquilla se conecta con un tubo provisto de una válvula y la limpieza se efectúa aprovechando la carga hidráulica sobre la arena. 11. Cota de rebose El tubo de rebose deberá colocarse cerca de la entrada, para evitar sobre cargas al desarenador. La cota del tubo se fijará en relación con la altura deseada de agua de acuerdo a las condiciones hidráulicas del diseño. 12. Ubicación del desarenador El desarenador deberá ser ubicado lo mas cerca posible de las obras de captación. En todo caso la tubería que une la toma con el desarenador deberá tener una pendiente uniforme entre el 2 y 2.5%. 5.2 Procesos de tratamiento Los procesos de tratamiento para potabilizar el agua que se usarán serán determinados en función de los patrones de potabilidad internacionales, aceptados para el abastecimiento de agua potable y con base en inspecciones y resultados representativos de exámenes y análisis que cubran un período razonable de tiempo. El proceso de desinfección será obligatorio como tratamiento mínimo para todo tipo de fuente  propuesta por el urbanizador. A continuación se presentan los diferentes procesos de tratamiento:

1.  Aireación El proceso se utiliza para conseguir: a)  Remoción de sabores y olores (algas)  b)  Remoción de gases disueltos que perjudican la calidad del agua (gas sulfhídrico y sulfuroso) c)  Elevación de pH del agua por la eliminación de dióxido de carbono hasta su punto de equilibrio (bajar la corrosividad) d)  Oxidación de ciertas sustancias existentes en el agua (bicarbonato ferroso y manganeso)

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

23

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE   Una aireación racional, requiere el proyecto y construcción de unidades (aireadores), cuya eficiencia es variable de acuerdo a la calidad y cantidad del agua. A continuación se dan algunos datos importantes que facilitarán el cálculo y elección del aireador. a)  Remoción de anhídrido carbónico Aguas con menos de 10 g/m3................................. ......................................hasta .....hasta 50 % 3 Aguas con mas de 10 g/m ........................... ..........................................60% ...............60% a 80% Tiempo de aireación mas eficiente.............................15 s  b)  Remoción de gas sulfhídrico-tiempo mínimo de aireación: 3 s c)  Remoción de gas sulfhídrico-tiempo mínimo de aireación: 3 s d)  Remoción de hierro y manganeso Teóricamente: 140g de oxigeno precipitan 1000 g de hierro Prácticamente: 124 g de oxigeno precipitan 1000 g de manganeso  

Tipos de aireadores A continuación se indican los diferentes tipos de aireadores con sus respectivos parámetros de diseño: A.  Aireadores de gravedad a)  De cascada: son tarimas circulares de madera o concreto, que se superponen sobre un mismo eje central, en sentido decreciente de sus diámetros de abajo hacia arriba, sobre las cuales se hace pasar el agua a airear Capacidad...........................................300 a 1000 m3/m2d de la mayor  plataforma  Número de plataformas......................3 plataformas......................3 a 4 Altura total del aireador......................0.80 a 1.60 m Distancia entre plataformas................0.20 a 0.50 m Entrada del agua.................................Por la parte superior (conviene usar un tubo central de llegado) Salida del agua...................................De la plataforma de acumulación mediante un tubo localizado en el fondo de la plataforma  b)  De tableros o bandejas: Está formado por tableros o bandejas perforadas superpuestas, a través de las cuales pasa el agua. La primera o superior, se destina a la distribución del agua, las demás contienen un material poroso 24

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE como: coque, grava o escorias volcánicas, para aumentar la eficiencia de la aireación. Capacidad...........................................300 a 900 m3/m2d Capacidad...........................................300  Número de plataformas......................3 plataformas......................3 a 6 unidades Altura total del aireador......................2.10 a 2.70 m Separación vertical entre tableros.......0.40 a 0.60 m Orificios de distribución: Primer tablero......................................Orificios tablero......................................Orificios Ø 5 a 10 mm Otros tableros......................................Orificios tableros......................................Orificios Ø 8 a 15 mm, cada 80 a 100 mm centro a centro Contenido: Primer tabler tablero..................Solo o..................Solo distribución Demás tableros.................Coque, grava o escoria, Tamaño 0.012 a 0.025 m, Altura del material 0.20 a 0.25 m Depósito inferior...................................Acumulación inferior...................................Acumulación del agua c)  De escaleras: Está formado por varios escalones, sobre los cuales pasa el agua facilitando el contacto con el aire.  Número de escalones.................................2 escalones.................................2 a 5 Espesor de la lámina de agua (máx)..........0.05 m Dimensión de cada escalón: Altura............0.20 Alt ura............0.20 a 0.40 m Ancho............0.25 a 0.45 m Material......................................................Conc Material.......................... ............................Concreto reto o madera Pérdida de carga.......................... carga.........................................1.00 ...............1.00 m Velocidad...................................................1.00 Velocidad........................... ........................1.00 a 1.20 m/s Debe proveerse de un borde o saliente en los escalones para evitar la adherencia de la vena líquida. d)  De plano inclinado: Son plataformas con una cierta pendiente sobre las cuales se colocan pequeños obstáculos para agitar y retardar el escurrimiento del agua. Capacidad.................................................200 a 500 m3/m2d Capacidad.................................................200 Pendiente..................................................1:2. Pendiente.......................... ........................1:2.55 a 1:3.0 Altura de la vena líquida....................... líquida..........................0.05 ...0.05 m (máx) Pérdida de carga........................... carga.......................................1.00 ............1.00 m Velocidad.................................................1.00 Velocidad............................. ....................1.00 m/s  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

25

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE Material...................................................Conc Material.......................... .........................Concreto reto o madera Es necesario colocar y distribuir convenientemente los obstáculos en la  plataforma. B.  Aireadores de boquillas: Son aireadores en los cuales el agua sale a través de varias boquillas con cierta presión, originandovolátiles. la formación de chorros de agua que facilitan el intercambio de gases y sustancias Tiempo de exposición....................... exposición..............................................1.0 .......................1.0 a 2.0 segundos s egundos Carga de agua......................... agua..................................................... ..................................1.25 ......1.25 a 7.50 m Pérdida de carga: En el tubo.................................................................1/3 de la pérdida total calculada como tubo a presión simple En los orificios..................... orificios.................................................... ......................................hf .......hf = (1 - 1) V2  Cv2  2g C.  Difusores de aire: Son aireadores en los cuales el aire es inyectado a través de difusores, en tanques o cámaras construidas para tal fin. Los difusores pueden ser : tubos, placas porosas, campanas o cualquier otro sistema que permita una aireación eficiente. Caudal de aire........................................................0.35 a 1.50 litros de aire por litro de agua Periodo de retención de la cámara........................1 cámara........................100 a 30 minutos Ancho de la cámara........................ cámara...............................................3.00 .......................3.00 a 9.00 m Profundidad de la cámara.......................... cámara......................................3.00 ............3.00 a 3.70 m Entrada del aire................................................. aire......................................................2.70 .....2.70 m bajo el nivel del agua Potencia necesaria.................................................0.3 necesaria.................................................0.3 kw/1000 m3/d D.  Ventilación forzada: Las especificaciones son suministradas por los fabricantes.

2.  Tratamiento por filtración lenta La turbiedad del agua cruda puede limitar el rendimiento del filtro, por lo cual a veces es necesario aplicar algún tratamiento tal como prefiltrado horizontal o vertical sedimentación laminar o prefiltración rápida en medio granular grueso. a)  Criterios de diseño  

Calidad del agua Se deberá verificar que la calidad del agua a filtrarse satisfaga en época seca y lluviosa los límites de aplicación del proceso. Para lo cual el valor máximo de unidades de color y turbiedad debe ser de 50.

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

26

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE b)  Estructura de entrada Consiste en una cámara de distribución con compuertas y rebose. Se instalará un vertedero triangular de pared delgada para aforar el influente. La entrada del agua al filtro se efectuará por medio de un vertedero muy largo de pared gruesa, para obtener una delgada lámina de agua que se adhiera al muro, para evitar que se formen chorros sobre el lecho, que lo dañaría, además se colocará sobre el lecho una placa de concreto para que reciba el impacto del agua. c)  Estructura de salida Consistirá en un vertedero de control, localizado a una altura mayor que la cota del extremo superior del lecho, de tal manera que el lecho filtrante quede siempre sumergido, éste regulará la carga mínima.

d)  Tasa de filtración La tasa de filtración estará dada de acuerdo a la Tabla 5.3 de los Anexos de Agua Potable. La tasa de filtración no será mayor a 5000 litros por metro cuadrado de superficie filtrante por día. Tasa superior al valor anterior solamente podrá utilizarse previo la comprobación experimental por parte del proponente. e)  Medio filtrante   Una capa de arena de 1.20 m de espesor con las siguientes características:   Tamaño efectivo: 0.15 ≤ TE ≤  0.35 mm   Coeficiente de uniformidad: CU ≤ 2.00 •

•

El espesor del lecho deberá fijarse en función de las características del influente y de la granulometría de la arena, no debiendo ser menor de 0.60 m  

El manto sostén o grava se colocará en un mínimo de tres capas graduadas, de acuerdo con las características de la arena y del sistema recolector, en un espesor total no menor de 25cms. Grava de soporte en cuatro capas como se muestra en la Tabla 5.4 de los Anexos de Agua Potable.

f)  Sistema de drenaje El sistema de drenajedepuede de diferentes 1.- Ladrillos barroser cocidos tendidostipos: de canto, con otros ladrillos encima tendidos de plano dejando un espacio de un centímetro entre los lados. 2.- Tuberías (PVC) de drenaje, perforadas con orificios no mayores de 1” (2.54 cm), las cuales pueden desembocar en forma de espina de pescado a un conducto o tubería central o a un pozo lateral con una pendiente del 1% a 2%. 3.- Bloques de concreto poroso en forma de puente, que confluyan a un canal central.  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

27

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE g)  Numero de unidades Se recomienda el uso de dos unidades como mínimo, en cuyo caso cada una de ellas deberá diseñarse para atender el consumo máximo diario. Debe considerarse una capacidad adicional de reserva como se indica en la Tabla 5.5 de los Anexos de Agua Potable.  

h) La Caja de de filtro caja filtro puede ser rectangular o circular con un borde libre de 0.20 m, construida de concreto simple o reforzado y deberá ser resistente a las diferentes fuerzas que estará sometida durante su vida útil, además deberá ser hermética para evitar pérdidas de agua e ingreso de agentes contaminantes. En el caso de cajas rectangulares las dimensiones deberán estar de acuerdo a la relación que se encuentra en la Tabla 5.6 de los Anexos de Agua Potable.

i)  Dispositivos de regulación y control Estos dispositivos estarán constituidos por: vertederos, válvulas u otros accesorios, instalados en la entrada o salida del filtro, para mantener la velocidad de filtración a una tasa constante. 3.  Tratamiento por filtración rápida La filtración rápida es de alta eficiencia remocional se utiliza para tratar aguas con turbiedades entre 250 y 800 UNT; no obstante en picos de muy alta turbiedad, puede ser necesario el empleo de un pretratamiento antes de ingresar el agua a la planta de filtración rápida, al contrario en épocas de turbidez baja, es posible que se puede efectuar un paso directo de coagulación a filtración lo que se conoce como filtración directa. El diseño de los filtros rápidos por gravedad deberán cumplir con los requisitos siguientes:  

Un tratamiento previo de coagulación-sedimentación, salvo en aquellos casos en que la institución no lo considere necesario.

 

La tasa de filtración no deberá ser mayor de 125,000 a 150,000 litros por metro cuadrado de superficie filtrante por día, de acuerdo con la granulometría de la arena y las características del influente.

 

La arena deberá tener un tamaño efectivo comprendido entre 0.40 y 0.75 mm y un coeficiente de uniformidad uniformidad no mayor de 2. El espesor del lecho de deberá berá fijarse en función de las características del influente y de la granulometría de la arena.

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

28

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE   La grava deberá colocarse en cinco o más capas graduadas, de acuerdo con el sistema recolector y la granulometría de la aren arena. a. El espesor total no de deberá berá ser menor de 40 cms.  

El sistema recolector deberá diseñarse en forma tal que garantice una distribución uniforme del agua en toda la superficie filtrante, y que no produzca una pérdida de carga excesiva durante el lavado. Deberán proveerse amplias facilidades para la durante inspección del fondo.

 

El número de filtros deberá ser definido tomando en cuenta los gastos esperados a través de la planta, previendo suficiente flexibilidad para el lavado e inspección de las unidades. La capacidad de todas las unidades m menos enos una, debe deberá rá cubrir el consumo medio de la planta.

 

Deberán proveerse en cada unidad dispositivos para determinar la pérdida de carga, tasa de filtración, tasa de lavado y regulador automático de nivel de agua.

 

El lavado de los filtros deberá hacerse con agua tratada.

Entre los procesos que se llevan a cabo en un tratamiento por filtración filtración rápida están: coagulación, floculación, sedimentación y filtración.

A.  Coagulación Este proceso se logra con la aplicación de sustancias químicas y su selección deberá hacerse en base a pruebas de laboratorio (Pruebas de Jarras). Las principales sustancias con propiedades coagulantes utilizada en el tratamiento de las aguas son: el sulfato de aluminio, cloruro férrico, sulfato ferroso y férrico, y el cloro sulfato férrico. La dosificación de las sustancias químicas deberá hacerse mediante equipos de tipo y capacidad adecuados, que garanticen las tasas de aplicación dentro del rango de las variaciones previstas. También son utilizados como ayudantes de coagulación los  polímeros, que son sustancias de alto peso molecular, de origen ya sea natural o sintético. Pueden ser catiónicos, aniónicos o no aniónicos. Pueden ser sólidos o líquidos. 1.  Mezcla rápida En una planta de tratamiento la mezcla rápida se puede realizar de dos maneras:   Por la turbulencia provocada por dispositivos hidráulicos por dispositivos mecánicos.    por la turbulencia provocada por

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

29

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE  

a)  Mezcladores Parámetros generales de diseño   La intensidad de agitación, medida a través del gradiente de velocidad “G” puede variar de 500 a 2000 s -1 según el tipo de  

unidad. El tiempo de retención (mezclado) puede variar de décimas de segundo a varios segundos dependiendo del tipo de unidad.

Unidades hidráulicas Dentro de este tipo de mezcladores, los mas utilizados por su simplicidad y eficiencia son los siguientes:  

 

 

 

 

Canales con cambios de pendiente Canaleta Parshall Vertederos rectangulares y triangulares Difusores Inyectores

En los tres primeros mezcladores, la turbulencia que ocasiona la mezcla es  producida por la generación de un resalto hidráulico. Las unidades mas ventajosas son la canaleta Parshall y los vertederos, porque además miden el caudal de ingreso a la planta. La Tabla 5.7 de los Anexos de Agua Potable, muestra el rango de aplicación. La Tabla 5.8 de los Anexos de Agua Potable presenta la clasificación de las unidades de mezcla rápida en mecánicos e hidráulicos. Cuando se requiera el acondicionamiento del floculo, deberá proveerse un sistema de agitación lenta que garantice la formación de partículas, cuyo tamaño y densidad aseguren una clarificación razonable, en un período de retención determinado por ensayos de laboratorio.  

Mezcladoresdedediseño: resalto hidráulico Parámetros 1.  Gradiente de velocidad: 1000 s-1 < G < 2000 s-1  2.  Tiempo de mezcla: T < 1 s 3.   Número de Froude: 4.5 < F < 9 para conseguir un salto estable; excepto la canaleta Parshall que funciona mejor con número de Froude entre 2 y 3. 4.  El coagulante debe aplicarse en el punto de mayor turbulencia, en forma constante y uniformemente distribuido en toda la masa de agua.

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

30

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE    

Difusores (mezcladores) Parámetros de diseño: 1.  El gradiente de velocidad (G) puede variar entre 500 s-1 y 1000 s-1 

  2. retención (T)dos puede variarnunca entredebe 1 y 10 s 3.  El tiempo espaciode máximo entre orificios sobrepasar los 10 cm 4.  Los chorros de coagulante deben tener una velocidad de 3 m/s y deben

dirigirse en sentido perpendicular al flujo 5.  Los orificios deben tener un diámetro mínimo de 3 mm 6.  La velocidad de flujo donde se distribuyen los chorros, debe ser igual o mayor a 2 m/s 7.  Debe proveerse de facilidades para la limpieza o para la rápida sustitución del difusor.

 

Inyectores Parámetros de diseño: 1.  La velocidad de los chorros (µ) debe ser por lo menos cinco veces la velocidad del flujo del agua 2.  La eficiencia máxima se consigue cuando el área cubierta por los chorros es  por lo menos 80% de la sección del tubo

 

Unidades mecánicas Parámetros de diseño: 1.  Gradiente de velocidad “G” de 500 s-1 a 2000 s-1  2.  Tiempo de mezcla “T” de 1 s a 10 s

B.  Floculación Clasificación: Se acostumbra clasificar a los floculadores en mecánicos e hidráulicos de acuerdo al tipo puede de energía utilizada para agitar la masa de agua. Una clasificación mas amplia hacerse teniendo en cuenta el modo como se realiza la aglomeración de las partículas. De acuerdo a este principio, podemos clasificarlos en: 1.  Floculadores de contacto de sólidos, y 2.  Floculadores de potencia o de disipación de energía.

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

31

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE  

Parámetros generales de diseño: a)  Los gradientes de velocidad que optimizan el proceso normalmente varían entre 70 y 20 s -1. En todo caso, el gradiente máximo dentro de la  b)  c)  d)  e)  f) 

 

unidad no debe mayor que el que se da en las interconexiones entre el mezclador y elser floculador. El gradiente de velocidad debe variar de manera uniformemente decreciente, desde que la masa de agua ingresa a la unidad hasta que sale. El tiempo de retención puede variar de 10 a 30 minutos dependiendo del tipo de unidad. Para que el periodo de retención real de la unidad coincida con el de diseño, la unidad debe tener el mayor número posible de compartimiento o divisiones. El paso del mezclador al floculador debe ser instantáneo evitándose los canales o interconexiones largas. El tiempo de retención y el gradiente de velocidad varían con la calidad del agua; por consiguiente, estos parámetros deben seleccionarse simulando procesos en el laboratorio con una muestra del agua a tratar.

Floculadores hidráulicos Floculadores de pantallas a)  Unidades de flujo horizontal

Parámetros y recomendaciones de diseño: 1.  Recomendables para caudales menores de 100 l/s pueden diseñarse para caudales mayores (1000 l/s) siempre que se disponga de un terreno de suficiente área y de bajo costo 2.  Se recomienda utilizar pantallas removibles de madera, plástico, asbestocemento, o cualquier otro material de bajo costo y sin riesgo de contaminación. 3.  Cuando se usen pantallas de madera esta debe ser machihembrada, tratada con un producto impermeabilizante. La unidad puede tener una profundidad de 1.50 a 2.00. 4.  Se puede usar tabiques de asbesto-cemento, siempre y cuando no se tengan aguas ácidas o agresivas. 5.  Con pantallas de asbesto-cemento se recomienda una profundidad de agua de 1.00 m, colocando las pantallas con la dimensión de 1.20 m en el sentido vertical. 32

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE 6.  Utilizando pantallas de asbesto-cemento onduladas se consigue disminuir la diferencia de gradientes de velocidad entre los canales y las vueltas. En este caso el coeficiente de fricción (n=0.03) para calcular las pérdidas de carga en los canales. Cuando se utilicen placas de AC planas o de maderas, los coeficientes, serán 0.013 y 0.012 respectivamente. 7.  El coeficiente de pérdida de carga en las vueltas varía entre 1.5 y 2.0. Se recomienda yusar 2 para turbulencias fricción en elincluir canal. algunas pérdidas adicionales debidas a 8.  El espaciamiento entre el extremo de la pantalla y la pared del tanque deberá ser igual a 1.5 veces el espaciamiento (e) entre pantallas 9.  El ancho de la unidad debe ser por lo menos igual a tres veces el ancho de una pantalla ondulada, mas el espaciamiento entre el extremo de los tabiques y la pared del tanque en el último tramo. En todo caso las pantallas deben cruzarse como mínim mínimoo en 1/3 del ancho de la unidad. 10. Las láminas planas de AC tienen 1.22 x 2.44 m, las onduladas 0.85 x 2.44 m. Considerando un traslape de una onda, el ancho útil de las láminas onduladas es 0.825 m  b)  Unidades de flujo vertical Parámetros y recomendaciones de diseño: 1.  Recomendables para plantas de más de 100 l/s 2.  Profundidad entre 3.00 y 4.00 m, con lo cual ocupan un área menor que las unidades de flujo horizontal. 3.  Las pantallas pueden ser madera o AC 4.  Altura máxima de agua de 2.00 a 3.00 m 5.  La sección de cada paso se calculará para una velocidad igual a los 2/3 de la velocidad en los canales 6.  El gradiente de velocidad en el canal no debe ser menor de 20 s-1  7.  Para evitar acumulación de lodos en el fondo y facilitar el vaciado del tanque, se dejará en la base de cada tabique que llega hasta el fondo, una abertura equivalente al 5% del área horizontal de cada compartimiento 8.  Estructuralmente, es mas seguro el uso de pantallas de madera machihembradadede4.00 2.0”mde espesor, pudiendo adoptarse en este caso  profundidades 4.01.5 0 aa5.00 9.  Debe tenerse especial cuidado en la adopción del ancho de la unidad, para que en el diseño de los tramos con bajos gradientes de velocidad las  pantallas se entrecrucen en 1/3 de su longitud longitud

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

33

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE    

Floculador tipo Alabama o Cox Parámetros y recomendaciones de diseño: 1.  La profundidad de la unidad debe ser de 3.00 a 3.50 m para que la altura del agua sobre/ largo los orificios del orden de 2.40 2.  total La relación ancho de cadasea compartimiento debemser 1 a 1.33 3.  La sección de cada compartimiento deberá diseñarse con una tasa de 0.45 m2 por cada 1000 m3/d 4.  Los criterios para diseñar los puntos de paso entre los compartimientos son los siguientes: a)  Relación de la longitud del niple, con respecto a su diámetro (l/d) será igual a 5  b)  La velocidad en las boquillas variará entre 0.25 y 0.75 m/s c)  La tasa para determinar la sección de las boquillas será de 0.025 m 2   por cada 1000 m3/d 5.  El diseño de estas unidades debe realizarse cuidadosamente para evitar la formación de corto circuitos y espacios muertos.

 

Floculadores de medios porosos Parámetros y recomendaciones de diseño: 1.  En esta unidad el agua flocula al pasar a través de los espacios o poros de un material granulado, los cuales desempeñan la función de pequeños compartimientos. 2.  Es una unidad hidráulica con una número casi infinito de cámaras o compartimentos, lo cual hace que sea de gran eficiencia. 3.  Como material granular puede utilizarse: piedra, bolitas de plástico, residuos de las fabricas de plástico, segmentos de tubo tuboss o cualqui cualquier er otro tipo de material similar no putrescible ni contaminante.  

4. Se con flujo ascendente manteniendo y en forma tronco-cónica fin recomienda de escalonardiseñarlas los gradientes de velocidad, el tamaño dela material constante y facilitar la limpieza 5.  Tiempo de retención total es de 5 a 10 minutos (por efecto de la compartimentalización) 6.  La información disponible sobre floculadores de piedras, solo permite diseñar unidades para caudales de 10 a 15 l/s.

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

34

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE    

Floculadores de mallas o telas Parámetros de diseño: 1.  El proceso se consigue colocando en una unidad, mallas de hilo de nylon,

2.  3.  4.  5.  6. 

las que son atravesadas por el de flujo, produciéndose gradiente de velocidad deseado, como función la perdida de carga. elDependiendo la floculación de las características de las mallas y de la l a velocidad del flujo. La velocidad óptima en cm/seg es igual al doble del espaciamiento (e) entre los hilos de nylon (v = 2e) El espaciamiento entre hilos (e) deberá ser de 5 a 15 cm El grosor de los hilos (d) mas adecuado es de 1.5 a 4 mm. Hilos mas delgados (d ≤ 1 mm) tienden a romper el flóculo rápidamente Se recomienda velocidades de flujo entre 2 y 5 cm, para evitar sedimentación excesiva de los flóculos Cuando las mallas se emplean en canales de mezcla rápida, los parámetros de diseño recomendados son: a)  Velocidades de flujo (V) de 1.0 a 1.5 m/s  b)  Diámetro de los hilos (d) de 1 a 3 mm c)  Espaciamiento entre hilos (e) de 1 a 3 cm

 

Floculadores mecánicos Floculadores de paletas Parámetros y recomendaciones de diseño: 1.  El gradiente de velocidad no es afectado por el número de paletas que ocupan una misma posición con respecto al eje. La ventaja de tener un número grande de paletas es que se sigue una mejor homogenización. El efecto es similar al de un floculador hidráulico con un numero muy grande de canales. 2.  El tiempo de retención estará entre 30 y 40 minutos, para compensar la de espacios 3.  tendencia El numeroa ladeformación compartimientos o muertos. cámaras en serie debe ser igual o  preferiblemente superior a tres. 4.  Altura de las cámaras 3 a 4 m 5.  Los gradientes de velocidad entre 75 y 10 s-1 mas comúnmente entre 65 y 25 s-1  6.  El área de las paletas debe ser de aproximadamente el 20% del área del  plano de rotación de las paletas 7.  La velocidad en extremo de las paletas o velocidad tangencial, debe ser menor de 1.20 m/s en la primera cámara y menor de 0.60 m/s en la última 35

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE 8.  La relación óptima largo / ancho de las paletas es de 18/20 9.  La sumergencia de las paletas deberá ser de 0.15 a 0.20 m 10. Cada agitador debe tener de 2 a 4 brazos de paletas para producir una mezcla homogénea En la Tabla 5.9 de los Anexos de Agua Potable se muestra la Clasificación de los Floculadores. C.  Sedimentación (Decantación) En una planta de filtración rápida, la sedimentación se aplica después de los  procesos de coagulación y floculación, tomando el nombre de sedimentación floculenta o decantación.

Decantadores (Parámetros generales de diseño) El parámetro de diseño mas importante en las unidades de decantación es la velocidad de sedimentación de los flóculos, la cual depende fundamentalmente de las características del agua cruda y de la eficiencia del pretratamiento. Por lo que es importante que la velocidad de diseño deba determinarse experimentalmente para cada caso. Los decantadores diseñados para la clarificación de agua coagulada, deberán cumplir los siguientes requisitos: 1.  El período de retención se calculará en función de la tasa de sedimentación experimental que mejor se ajusta a las características del agua a tratar, así como a las facilidades técnicas y clorimicas para su aplicación. 2.  La velocidad horizontal del agua para el consumo máximo diario no deberá exceder de 1.00 metros por minuto. 3.  Se deberá proveer espacio adicional para almacenar los lodos, cuando se haya  previsto sistema de remoción continua. 4.  Los dispositivos de entrada y salida deberán garantizar una distribución uniforme del flujo.  

Decantadores rectangulares de flujo horizontal o tipo convencional Parámetros y recomendaciones de diseño:

a)  Zona de decantación 1.  El periodo de retención se relaciona con la tasa de decantación, tal y como se muestra en la Tabla 5.10 de los Anexos de Agua Potable. 2.  La profundidad útil (H) de la unidad es función del periodo de retención y de la velocidad de arrastre de los flóculos 3.  La relación longitud (L) / ancho (B) deberá estar entre 2 y 5 y longitud (L) / altura (H) entre 6 y 20 36  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE 4.  La velocidad de escurrimiento deberá ser inferior a 0.75 cm/s, para no crear condiciones de arrastre del lodo depositado, lo cual deberá comprobarse después de determinar (H) y (B)

b)  Zona de entrada 1.  El canal de distribución de agua floculada a los decantadores, debe diseñarse un múltiple de unidades distribución para asegurar una repartición equitativa como del caudal a todas las 2.  La zona de entrada que reduce la incidencia de espacios muertos, corto circuitos y flujo mezclado, se compone de un vertedero a todo lo ancho de la unidad, seguido de una pantalla difusora 3.  La pantalla (perforada) difusora tiene la función de distribuir uniformemente las líneas de flujo, por lo cual debe diseñarse el máximo de orificios que la estructura permita 4.  El gradiente de velocidad en los orificios deberá estar comprendido entre 15 y 20 s-1  o en todo caso deberá ser menor que el último tramo del floculador. No deberán colocarse orificios en el primer quinto de la pantalla  para evitar corto circuitos entre los vertederos de entrada y salida, ni en el quinto inferior de su altura, a fin de evitar el arrastre de lodos 5.  Se recomienda colocar un aliviadero ya sea en el canal de entrada a cada unidad o en el canal de distribución

c)  Zona de salida 1.  La recolección del agua decantada puede hacerse a través de un vertedero en el extremo final del decantador (en unidades pequeñas) y mediante canaletas transversales o longitudinales, o tuberías perforadas. En el caso de canaletas o tuberías, éstas se dispondrán en el 25% final de la longitud del decantador 2.  Cualquiera que sea el sistema utilizado, el cau caudal dal por metro lineal de recolección debe ser igual o inferior a 3 l/seg 3.  Se recomienda que la separación entre canaletas o tubos perforados, sea del orden de 0.25 a 0.60 de la altura (H) del decantador  

d) Zona 1. deLalodos remoción de lodos puede hacerse en forma continua o periódica, dependiendo del tamaño de la planta, así como de la concentración de turbiedad y materia orgánica en el agua cruda 2.  Cuando la limpieza del decantador sea periódica, el fondo de la unidad debe tener una pendiente del orden del 4% hacia la zona de entrada, para facilitar la remoción de los lodos, o disponer una tolva con inclinación de 45° a 60°

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

37

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE   3.  El 80% del volumen de lodos se deposita en el primer tercio de la unidad,  por lo que en decantadores pequeños se recomienda ubicar la descarga muy cerca de la entrada 4.  La remoción continua se recomienda para aguas que presentan muy alta turbidez durante periodos largos y/o elevada cantidad de materia orgánica.   Decantadores laminares o de alta tasa Parámetros y recomendaciones generales de diseño: 1.  Las cargas superficiales varían entre 120 y 185 m3/m2d, con una eficiencia de remoción arriba del 90% 2.  Las unidades se pueden diseñar con numero de Reynolds (Nr) de hasta 500, sin que se obtengan disminuciones apreciables en las eficiencias logradas 3.  Al utilizarse (Nr) en límite máximo del rango laminar, se consigue ampliar la separación de las placas o la sección de los módulos, disminuyendo el numero de los mismos, con lo cual se disminuyen los costos de las unidades 4.  La velocidad longitudinal media (Vo) en los elementos tubulares generalmente adoptada varía entre 10 y 25 cm/min 5.  Ya que se requiere de gran cantidad de módulos o placas, el material de estos debe ser de bajo costo unitario y resistente a la permanencia bajo el agua. Los materiales que se han utilizado con éxito actualmente son el asbesto cemento, la madera y el  plástico 6.  También se pueden utilizar módulos de tela de plástico, tensada en bastidores de madera asegurados con pernos. Las laminas de plástico pueden colocarse a lo ancho o a lo la largo rgo del deca decantador, ntador, dependiendo de si el flujo es ascendente u horizontal. Al elegir este material, debe consultarse con el fabricante su resistencia a la exposición directa a los rayos solares. •

  Unidades de flujo ascendente

Parámetros y recomendaciones especificas:

a.  La Zona de entrada 1. forma de ingreso del agua floculada por debajo de las placas, deberá efectuarse mediante estructuras repartidoras longitudinales, provistas de orificios circulares o cuadrados 2.  El gradiente de velocidad en los conductos no debe ser inferior a 10 s -1 para evitar depósitos, ni mayor de 20 s-1 para evitar la posible rotura del floculo 3.  El gradiente de velocidad en la compuerta de ingreso al conducto y en los orificios de distribución debe establecerse entre 20 y 15 15 s-1, o ser menor que el del último tramo del floculador  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

38

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE   b.  Zona de decantación 1.  La relación entre el ancho “e” del conducto o sea la longitud relativa

 

(L = l no ddebe ebe ser mayor de 20) e

2. La θ  ) de las placas con respecto a la horizontal deberá estarinclinación entre 40 y (60°

c.  Zona de salida 1.  La uniformidad en la ascensión del flujo depende tanto de las características de la zona de entrada como de la de salida 2.  Para conseguir una extracción uniforme, se puede diseñar ya sea un canal central colector y canales laterales, como también un canal central y vertederos laterales 3.  Los vertederos deberán ser de cresta viva, por medio de laminas de acero lisas o dentadas (vertederos en V), apernadas en el concreto y que se puedan nivelar. Deberán trabajar con tirantes de agua de 5 a 10 cm 4.  Tubos perforados con orificios de igual diámetro con una carga de agua sobre estos de 5 a 10 cm, y descarga libre dentro del canal central, el tubo no deberá trabajar a sección llena 5.  El diámetro de los tubos de recolección deberá ser igual al caudal correspondiente a cada tubo elevado a la 0.40 6.  El nivel máximo del agua en el canal central no debe ser mayor que el de la cota del fondo de las tuberías de recolección, con el propósito de asegurar una descarga libre. Lo mismo en el caso de canales laterales de recolección d.  Zona de lodos Se pueden distinguir en esta zona las tolvas y el sistema de evacuación Tolvas Se pueden proyectar dos tipos de tolvas para la remoción hidráulica de los lodos: tolvas continuas y tolvas separadas para cada orificio de descarga Tolvas separadas 1.  Las mejores condiciones hidráulicas se consiguen “atolvando” los fondos de tal manera que se tenga una tolva por cada boca de salida, con lo cual se consigue además tener orificios de descarga de mayor diámetro, disminuyendo el riesgo de atascamiento. 2.  La inclinación de las tolvas debe estar entre 45° y 60° 3.  Para cada dren debe proyectarse una hilera de tolvas, con una sección aproximadamente cuadrangular 39

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE 4.  El volumen total de almacenamiento disponible en las tolvas, función de la producción de lodos, determinará la frecuencia de descargas que será necesario efectuar

Tolvas continuas 1.  En este caso se proyecta una sola tolva en el sentido longitudinal de la unidad. Ladeextracción de ellosfondo lodos se puede hacer mediante sifones o  por medio orificios en fondo 2.  Se debe considerar el numero, diámetro y espaciamiento de los orificios de drenaje 3.  La distancia entre los orificios de descarga debe ser tal que la velocidad mínima de arrastre no sea menor de 1 cm/s

Canal central colector con sifones laterales de recolección 1.  El canal debe funcionar con la superficie expuesta a la presión atmosférica, para que los sifones trabajen con de descarga scarga libre al canal y la recolección se realice equitativamente, al estar todos los pequeños sifones sometidos a la misma carga hidráulica 2.  La distancia máxima entre (sifones) tubos laterales deberá ser de 0.90 m 3.  El diámetro mínimo de los sifones laterales deberá ser de 1 ½” 4.  El caudal mínimo por lateral (sifón) deberá ser de 3 l/s 5.  La velocidad mínima en el lateral deberá ser de 3 m/s 6.  Para mantener el régimen de descarga libre en el canal, se debe diseñar un ducto de entrada de aire de sección adecuada, para qque ue compense el volumen de aire arrastrado por el agua 7.  El manual de operación del proyectista debe indicar la necesidad de cerrar el ingreso del agua floculada a la unidad en el momento de efectuar la descarga ya que, en caso contrario, se puede formar un cortocircuito directo con el drenaje de lodos. Múltiple de recolección de lodos 1.  El diámetro del múltiple se incrementa en función de la longitud total del mismo como se muestra en la Tabla 5.11 de los Anexos de Agua 2.  Potable. La extracción de lodos debe ser equitativa, pudiéndose admitir una desviación máxima del 10% 3.  La distribución del flujo entre los orificios depende de la relación (R) entre la suma de las secciones de todos los orificios (n A o) y la sección del dren (Am). 4.  Las velocidades mínimas de arrastre en las tuberías de extracción de lodos deberá ser de 0.30 m/s para lodos sin arena ni poli electrolitos, y de alrededor de 1.00 m/s ppara ara el caso contrario  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

40

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE 5.  El diámetro de los orificios se determina en función del diámetro del dren (D), de la relación (R) y del número de orificios (n) 6.  La distancia es función de la velocidad de arrastre (V a) de los lodos en la tolva, del diámetro de los orificios (d) y de la altura de agua en el decantador (H)

Sistema de lodos Puede serdededescarga tipo mecánico o hidráulico; ambos pueden operarse en forma  periódica, intermitente o continua. a.  Descarga mecánica automática Válvulas automáticas que pueden ser accionadas mediante aire comprimido o agua, como también por medio de un programador electrónico o electroválvula que abre y cierra el circuito para descargar según intervalos programados o mediante sifones de accionamiento mecánico y de carga automática. Este método requiere de buenos recursos para operación y mantenimiento. b.  Descarga mecánica manual Mediante válvulas de compuerta o tipo mariposa. Método recomendado  para plantas medianas o pequeñas. c.  Descarga hidráulica Por medio de sifones, de accionamiento hidráulico, similares a los indicados para decantadores convencionales. Número de unidades En toda planta debe haber por lo menos dos unidades de decantación, de tal manera que cuando se saque de servicio una, ya sea por lavado o por reparación, se pueda seguir trabajando con la otra. Teniendo en cuenta lo anterior, el área total (el caudal nominal) debe incrementarse en un Potable. porcentaje tal y como se muestra en la Tabla 5.12 de los Anexos de Agua En la Tabla 5.13 de los Anexos de Agua Potable se muestra la clasificación de los sedimentadores y decantadores.

D.  Filtros rápidos La selección del tipo de filtro deberá hacerse tomando en cuenta las características del agua cruda, el tratamiento mínimo requerido y la capacidad de la planta.

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

41

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE  

Criterios de diseño generales A.  Lavado con agua en sentido ascendente Habitualmente la cantidad de agua empleada en este caso es elevada pues la expansión está comprendida entre 30 y 50%. El agua de lavado puede ser  proveniente dedemás (1) tanque elevado, (2) bombeo directo y (3) efluente de los filtrosdedealmacenamiento la batería.  

Tanque de almacenamiento elevado 1.  El volumen del tanque de almacenamiento elevado depende del número de filtro y el volumen necesario para ejecutar el lavado de uno de ellos. 2.  El nivel del fondo del tanque de almacenamiento se ubicará a partir de la cota de la cresta de las canaletas de recolección de agua de lavado y en función de las  pérdidas de carga involucradas.  

Bombeo directo 1.  El caudal de bombeo deberá ser igual al necesario para lavar un filtro. 2.  A partir de una derivación del caudal de agua tratada se construye el pozo de succión de la bomba 3.  La altura manométrica manométrica sumándose al desnivel geom geométrico étrico entre las crestas de las canaletas de recolección del agua de lavado y el nivel mínimo de agua en el pozo de succión con todas las pérdidas de carga involucradas

 

Lavado con agua proveniente de los demás filtros 1.  La salida de los filtros puede ser prevista de modo que cuando una compuerta de descarga de agua de lavado de un filtro sea abierta, el agua filtrada de los demás es encaminada hacia dicho filtro. 2.  A través del uso de un vertedero general ajustable en el canal común de agua tratada, es posible regular el caudal requerido para promover la expansión deseada 3.  Se deberá instalar una compuerta individual para cada filtro, para aislarlo en caso de que haya necesidad de efectuar mantenimiento  

Lavado con aguas en sentido ascendente y lavado auxiliar superficial o subsuperficial Con el propósito de evitar la formación de bolas de lodo, se emplea el lavado superficial por medio de torniquetes hidráulicos o tuberías perforadas fijas.

Lavado superficial 1.  Los equipos son fabricados con diámetros que varían en cada 0.10 m lo que facilita adaptación de los mismos con las dimensiones de los filtros 2.  Se colocarán a una distancia de 0.05 a 0.10 m sobre el lecho filtrante y dispondrán de boquillas con orificios de 2 a 3 mm de diámetro. 42  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE 3.  El caudal por unidad de área (en planta) en el filtro variará entre 80 y 150 l/min/m2, con una presión disponible, requerida en el aparato, entre 30 y 70 m 4.  El sistema de tuberías perforadas fijas, se colocarán entre 0.20 y 0.50 m sobre la superficie del medio filtrante, deberán tener de 20 a 30 orificios por metro cuadrado de filtro en planta 5.  Las tuberías se deben fijar adecuadamente, ya que la presión disponible en los orificios entre 3 y deberá 6 m/s variar entre 30 y 60 m, produciendo chorros con una velocidad

Lavado subsuperficial 1.  El lavado subsuperficial es recomendado cuando se tiene un medio filtrante constituido de antracita y arena. 2.  Los equipos de agitación o las tuberías perforadas fijas se deberán ubicar de tal forma que, cuando ocurra la expansión del medio filtrante, estos dispositivos se localicen en el medio de la capa de antracita. 3.  Tanto los agitadores como las tuberías fijas deberán estar provistas de boquillas especiales para evitar obstrucciones.  

1.  2.  3.  4.  5. 

Lavado con aire y agua Existen tres posibilidades de efectuar el lavado con agua y aire, las cuales están  principalmente en función de las características del medio filtrante. Lavado con aire y agua independientemente El nivel de agua en el interior del filtro es rebajado hasta que permanezca cerca de 0.10 a 0.30 m arriba de la superficie del medio filtrante Se introduce el aire a una tasa de 15 a 30 m 3/m2/hora, durante un periodo de 3 a 7 minutos El lavado con agua en contra corriente deberá producir un mínimo de expansión de la arena del 10% mantenida por un periodo de 10 a 15 minutos La tasa de aplicación del agua de lavado deberá variar de 10 a 15 l/s por metro cuadrado de arena (en planta) del filtro fi ltro El aire puede provenir de compresores o cualquier otro equipo fabricado para tal fin. Estos equipos deben ser especificados para el caudal deseado y la

contrapresión con que van a trabajar. Lavado con agua y aire simultáneamente 1.  El lavado con agua y aire simultáneamente requiere un diseño cuidadoso, pues  puede ocurrir la pérdida del material filtrante, si la tasa de aplicación del aire o del agua en contra corriente fuera mayor que la l a recomendada 2.  El lavado superficial se realiza con agua decantada, durante el lavado con aire y agua 3.  Con la introducción de agua decantada por las canaletas, ese aire deberá ser insuflado a una tasa de 6 a 10 l/m 2/s y el agua en contra corriente a una tasa inferior 43  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE 2 a 1 l/m /s (que no se produzca una expansión global del medio filtrante superior a 5%). Esta fase deberá durar de 4 a 5 min. 4.  En seguida se interrumpe la introducción de aire, se mantiene el lavado superficial y se aumenta el caudal de agua en contra corriente con una tasa de aplicación entre 10 y 13 l/m2/s (que no se produzca una expansión superior a 20% en el medio filtrante) durante un periodo de 4 a 7 minutos 5.   para Los valores las tasas de aplicación de aguadeenarena contra sugeridos medios de filtrantes constituidos solamente concorriente tamaño son efectivo entre 0.95 y 1.35 mm.

Lavado con aire y agua con fondo constituido de bloques Leopold especiales Cuando se usen bloques especiales se recomienda el lavado en tres etapas: 1.  Disminuir el nivel de agua en el interior del filtro hasta que alcance cerca de 20 cm. Por encima de la superficie del medio filtrante, e introducir aire con una tasa de 10 a 25 l/m2/s, durante un periodo del orden de 2 minutos 2.  Mantener el aire e introducir agua en contra corriente con una velocidad ascendente inferior a 25 cm/min hasta que el nivel de agua en el filtro se aproxime aproxime al fondo de las canaletas de recolección, en este momento se deberá cesar la introducción de aire 3.  Mantener en no mas de 25 cm/min, la velocidad ascensional del agua por mas de dos minutos y posteriormente, aumentar gradualmente a una velocidad ascendente comprendida entre 50 y 809 cm/min por un periodo de 7 a 10 minutos B.  Sistemas de drenaje El sistema de drenaje de un filtro está relacionado con la naturaleza y granulometría de la capa soporte. En el caso en que la capa soporte no exista se empleará bloques porosos para soportar el medio filtrante. Se debe seleccionar un sistema sist ema de drenaje que distribuya uniformemente el agua de lavado, que no ocasione una pérdida de carga demasiado alta y que conjuntamente sea de bajo costo. Para obtener una distribución proporcional, la pérdida de carga no debe ser menor de 0.30 m  

 

Fondo falso con boquillas

1. Boquillas simples solamente para distribución de agua de lavado 20 a 30 unidades por metrousadas cuadrado 2.  Boquillas especiales para lavado con aire y agua 50 a 60 unidades por metro cuadrado 3.  La capa soporte generalmente adoptada esta constituida de cinco subcapas, como se indica en la Tabla 5.14 de los Anexos de Agua Potable.  

Fondo Wheeler Cuando se emplee el fondo Wheeler, la capa soporte estará constituida como se muestra en la Tabla 5.15 de los Anexos de Agua Potable. 44  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE     Tuberías perforadas Cuando se emplee tuberías perforadas, la capa soporte estará constituida como se indica en la Tabla 5.16 de los Anexos de Agua Potable.  

Bloques Leopold Cuando fondo Leopold, la capade soporte estará constituida como se indica enselasemplee Tablas el 5.17 y 5.18 de los Anexos Agua Potable.

 

Vigas prefabricadas Cuando se usen vigas de concreto prefabricadas, la capa soporte deberá cumplir con las características indicadas en la Tabla 5.19 de los Anexos de Agua Potable.

 

Canaletas recolectoras En general a las canaletas se les debe dar una pendiente longitudinal en el fondo, del orden del 1% La separación entre bordes de canaletas será de 1.5 a 2.0 veces la distancia entre la superficie del lecho filtrante y la altura máxima alcanzada por el agua durante el lavado La distancia máxima entre la superficie del lecho filtrante y el borde libre de la canaleta deberá ser mayor que: (0.75 del espesor del lecho filtrante mas la  profundidad total de la canaleta) y menor que: (el espesor del lecho filtrante mas la  profundidad total de la canaleta)

C.  Expansión del medio filtrante y velocidad ascendente De manera general se fijará una velocidad ascendente entre 0.7 y 1.0 m/min para filtros de flujo descendente y entre 0.9 y 1.3 m/min para filtros de flujo ascendente. La expansión total del medio filtrante deberá estar entre 30 y 50% D.  Pérdida de carga total La pérdida de carga total será la suma de las pérdidas en (1) lecho filtrante expandido (2) capa soporte durante el lava lavado do (3) tipo de drenaje utilizad utilizado, o, (4) tuberías y accesorios (5) pérdida de carga en el sistema de drenaje. E.  Filtros de flujo descendente Este tipo de unidades son las mas comúnmente usadas en las plantas de tratamiento de agua de los sistemas públicos de abastecimiento.  

Calidad del agua cruda Este tipo de tratamiento es recomendable para aguas con turbiedad hasta 1500 UT (Unidades de Turbiedad), 150 unidades de color y menos de 10 000 coliformes fecales / 100 ml de muestra. Aguas con mas de 1000 UT se recomienda someterlas 45  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE a presedimentación y con mas de 10 000 coliformes fecales / 100 ml de muestra cambiar de fuente.  

Medio filtrante 1.  El medio filtrante puede ser simple o doble. Los medios simples están normalmente constituidos por arena o en algunos casos se utiliza únicamente antracita. Las características principales de la arena utilizada en los filtros de medio simple son: Espesor (m) Tamaño efectivo (mm) Coeficiente de uniformidad Tamaño del grano menor (mm) Tamaño del grano mayor (mm)

0.60 – 0.80 0.45 – 0.60 ≤ 1.70 0.42 1.41

2.  También suele colocarse una capa de arena gruesa, entre la capa filtrante y la capa soporte, denominada capa torpedo con las características siguientes: Espesor (m) Tamaño efectivo (mm) Coeficiente de uniformidad Tamaño del grano menor (mm) Tamaño del grano mayor (mm)

0.10 – 0.20 0.90 – 1.00 ≤1.70 0.84 2.00

3.  En los filtros con lecho doble de antracita y arena las características recomendadas son las mostradas en la Tabla 5.20 de los Anexos de Agua Potable. 4.  Para que se obtenga una intermezcla limitada entre los granos mayores de antracita y los mas finos de la arena y se pueda garantizar una expansión mínima de los granos mayores de los dos materiales, se recomienda seleccionarlos de acuerdo a los siguientes criterios: a)  (TE) El tamaño grueso de la antracita (d 90), debe ser igual a tres veces el tamaño de la arena  b)  El tamaño efectivo (TE) de la antracita (d 10), debe ser la mitad del tamaño mas grueso seleccionado para el mismo material c)  La velocidad ascensional, que expande en un 10 % el tamaño mayor de la antracita, no debe ser menor de 80% a 90% de la velocidad ascensional que expande en 10% al tamaño ma mayor yor de la arena.

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

46

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE     Tasa de filtración Es recomendable realizar una investigación experimental con el objeto de optimizar el diseño y la operación de los filtros. Sin embargo a continuación se muestra algunos valores recomendados: 3 filtración Tasa (mde /m2d) : 120 - 240

1.  Para agua decantada en medio filtrante único de arena con espesor inferior de 0 - 80 m 2.  Para agua decantada en medio filtrante doble, Con espesor total inferior a 0.80 m

: 180 - 360

F.  Filtración directa o filtración de agua coagulada Esta opción es aconsejable para aguas de muy buena calidad y de características constantes. 1.  Es adecuado para aguas con menos de 20 UT, con valores máximos de 50 UT solamente durante algunos días del año. El color verdadero debe ser meno menorr de 40 unidades y el contaje de algas menor de 2000/ml. Deben ser aguas con poca contaminación siendo ideal que el NMP (número mas probable) de coliformes totales sea inferior a 1000/100 ml de muestra 2.  El proceso está constituido básicamente por dos operaciones: mezcla rápida y filtración de flujo descendente 3.  Con aguas de calidad variable se hace necesario una floculación corta de 8 a 12 minutos para mejorar la eliminación de turbidez 4.  Para la mezcla rápida se recomiendan gradientes de velocidad G = 1000 s-1  y tiempo de retención mayores de 5 segundos 5.  Para la floculación se recomiendan valores de (G) mayores de 500 s -1,  preferiblemente de 100 s-1  y tiempos de retención de 5 a 20 min,  preferiblemente de 8 a 12 min  

Dosificación 1.  Se logran condiciones de operación adecuadas con dosis optimas menores de 3

10 mg/l carreras y contajede de algas menor demas 200cortas. mg/m , con valores mayores se obtienen filtración cada vez 2.  El método mas recomendable para determinar la dosis optima de coagulante es el uso de un filtro piloto con características idénticas al de la planta de tratamiento 3.  La determinación de la dosis óptima de polielectrolito, o polímero natural, debe ser investigada a través del análisis de la curva de desarro desarrollo llo de la pérdida de carga y de la calidad de agua filtrada en la interfase antracita-arena cuando el lecho es mixto, o doble. El rápido desarrollo de la pérdida de carga con  producción de agua de buena calidad indica una dosis excesiva de polímero, 47  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE mientras que la tendencia a traspase (ruptura del floculo) indica que la dosis usada es inferior a la óptima. 4.  Ya que en este caso el principal mecanismo de coagulación es el de adsorción, en el que se utilizan dosis de coagulante muy por debajo de las utilizadas en  plantas convencionales (en estas plantas se requiere que el mecanismo sea de  barrido para optimizar la sedimentación), el potencial zeta y el pH del agua coagulada tratamiento.son parámetros importantes en el control de del proceso de  

Medio filtrante Para este caso se recomienda un m medio edio filtrante de gran granos os gruesos para asegurar la obtención de carreras de filtración mas largas.

1.  Lecho simple de arena: Espesor (m) Tamaño efectivo (mm) Coeficiente de uniformidad Coeficiente de esfericidad Tamaño del grano mayor (mm) Tamaño del grano menor (mm)

0.70 – 2.00 0.70 – 2.00 ≤ 1.60 0.70 – 0.80 2.00 0.59

2.  Lecho simple de antracita: Espesor (m) Tamaño efectivo (mm) Coeficiente de uniformidad Coeficiente de esfericidad Tamaño del grano mayor (mm) Tamaño del grano menor (mm)

1.00 – 2.00 1.00 – 2.00 ≤ 1.60 0.60 – 0.70 2.40 0.70

Este tipo de lecho deberá utilizarse cuando se necesita operar con tasas de filtración muy elevadas 3.  Lecho doble de arena y antracita, de acuerdo a la Tabla 5.21 de los Anexos de Agua Potable.  

Tasa de filtración 1.  La tasa de filtración debe fijarse en relación con la granulometría del medio filtrante, la calidad de agua cruda y las dosis de sustancias químicas a ser utilizadas. Esta decisión debe ser tomada con base en los resultados de un estudio con filtro piloto  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

48

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE 2.  Tomando en consideración el periodo de retención tan corto de éste tipo de planta (solo mezcla y filtración) y lo vulnerable que son los filtros a una operación y mantenimiento deficientes, se recomiendan tasas de filtración conservadoras del orden de 120 a 160 m3/m2d, para lecho simple de arena y de 170 a 240 m 3/m2d para lechos dobles de antracita y arena

G.  Filtros tasa declinante y lavadofiltros mutuo Este tipo dedefiltros, también llamados hidráulicos, son recomendados como tecnología apropiada para los países en desarrollo. El sistema se basa en dos ideas básicas: (1) El lavado de un filtro con el flujo de las otras unidades (2) El empleo de tasa declinante de filtración la cual se considera el modo de operación mas racional. Para el correcto diseño de este tipo de filtros debe tenerse en cuenta: 1.  Para que el lavado sea posible, se requiere que el caudal suministrado por la planta sea por lo menos igual al flujo necesario para el lavado de un filtro y  preferiblemente mayor 2.  Se debe diseñar como mínimas cuatro unidades para que trabajen con una carga de filtración de 240 m3/m2d con el fin de que puedan producir una velocidad de ascenso no menor de 0.60 m/min. En lo posible utilizar lechos de arena y antracita 3.  Al cerrar la válvula afluente de un filtro, los otros tienen que aumentar su velocidad de filtración ya que continúa entrando el mismo gasto a la planta; por consiguiente debe de proponerse construir el mayor número de unidades que sea económicamente aceptable, para distribuir mejor la carga adicional en ellas, cuando se lave una 4.  El canal de entrada debe poder llevar el agua a cualquier filtro, en el momento que lo necesite, con un mínimo de pérdida de cargas 5.  En el diseño de las unidades debe contemplarse la posibilidad de aislar cada unidad cuando se requiera repararla, sin impedir la libre circulación del flujo de lavado entre los demás filtros que están en operación 6.  Hay que dar suficiente profundidad a la caja del filtro para que pueda haber una variación libre de los niveles de no menos de 1.60 m (entre nivel mínimo y máximo) con el fin de asegurar carreras de filtración suficientemente largas

H.  Filtros de flujo ascendente La eficiencia de estos filtros es mayor que la de los descendentes, debido a que el flujo penetra en el lecho filtrante en el sentido decreciente de la granulometría aprovechándose íntegramente todo el lecho de arena. El crecimiento de la pérdida de carga es menos acentuado que en los filtros de flujo descendente, obteniéndose carreras de mayor duración.

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

49

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE  

 

Filtración directa Limites recomendados Color: 90% del tiempo inferior a 40 UC, con periodos cortos hasta 60 UC Turbiedad:  90% del tiempo in inferior ferior a 200 UT y 80% inferior a 50 UT con  periodos cortos hasta 250 UT

 

Dosificación 1.   No se requiere del uso de polímeros ni tratamiento previo, la prefloculación se realiza en el lecho de grava y el sulfato de aluminio solo es muy eficiente. 2.  La producción de un efluente con baja turbidez no depende del mecanismo de coagulación y sí de la dosis de coagulante y respectivo pH de coagulación. 3.  La dosis optima debe seleccionarse a través de ensayos en filtros pilotos 4.  Con la mayor parte de las aguas superficiales que contienen turbiedad y color, el mecanismo de adsorción ocurrirá con dosis de sulfato de aluminio de 1 a 30 mg/l 5.  Las aguas coaguladas a pH altos son mas susceptibles a la ocurrencia de traspase, (finalización de la carrera de filtración por rotura del floculo, o incremento de turbiedad y/o color)  

Medio filtrante 1.  Cuando se hace filtración directa ascendente el lecho filtrante recomendado es el siguiente: Espesor (m) Tamaño efectivo (mm) Coeficiente de uniformidad Tamaño del grano menor (mm) Tamaño del grano mayor (mm)

1.60 – 2.00 0.75 – 0.85 ≤ 1.60 0.59 2.00

2.  Las características de la capa soporte han sido definidas mediante estudios de investigación, siendo las recomendaciones dadas en la Tabla 5.22 de los Anexos de Agua Potable.  

Sistema de drenaje 1.  Para que la filtración direc directa ta pueda ser utilizada con buen resultado en el tratamiento de agua con turbiedad mayor de 50 UT, es necesario el adecuado fondo del filtro y la modificación de la constitución de la capa soporte, de modo que  puedan ser realizadas las descargas de fondo. 50  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE   2.  Se puede usar sistemas de tolvas con tuberías verticales perforadas lateralmente siendo el diámetro mínimo de los orificios de distribuci distribución ón igual a 12.7 mm, para caudal máximo por filtro menor 3.  Para filtros mas grandes se recomienda el sistema de vigas de concreto 4.   prefabricadas El fondo falso en general general debe ser diseñado de tal forma que la velocidad del ag agua ua  para lavado en la sección transversal sea inferior inferior a 0.20 m/s  

Tasa de filtración 1.  Para una batería de filtro con pocas unidades a tasa constante, esta deberá ser de 180 m3/m2d 2.  Con operación discontinuada, pocos filtros y bajo contenido de color y turbiedad de 240 m3/m2d 3.  Con mas de seis filtros en operación continua de 180 a 240 m3/m2d 4.  Con tasa declinante y por lo menos seis filtros, la tasa promedio podrá ser 200 m3/m2d 5.  La tasa máxima cuando se opere con tasa declinante deberá ser un 30% mayor que la promedio 6.  La filtración ascendente con tasa declinante solo se recomienda para aguas con  bajo contenido de: turbidez, color color verdadero y algas 7.  Para aguas con alto contenido de hierro o manganeso, se recomienda aireación, cloración, adición de cloruro férrico y filtración ascendente de tasa constante 8.  Si se diseñan dos filtros para que funcionen en paralelo con la misma tasa de diseño, es recomendable que dicha tasa no sea mayor de 150 m3/m2d Otros criterios a considerarse: a)  La altura mínima de la capa de agua sobre la arena, deberá ser similar a la altura de expansión de la arena durante el lavado.  b)  La carga hidráulica disponible para perder durante la carrera será de 80% a 90% de la altura del lecho filtrante. c)  Las velocidades lavado recomendadas para los rangos de tamaño efectivo indicados de fluctúan entre 0.9 a 1.3 m/min.

I.  Filtración ascendente de agua decantada En este caso la decantación preliminar asegura la obtención de un afluente de muy buena calidad y características constantes. Las características del filtro son las mismas indicadas anteriormente salvo el medio filtrante que puede ser mas superficial y con menos granos gruesos:

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

51

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE   Espesor (m) 1.00 – 2.00 Tamaño efectivo (mm) 0.75 – 0.85 Coeficiente de uniformid ≤ 1.60 Tamaño del grano menor (mm) 0.59 Tamaño del grano mayor (mm) 1.68

J.  Número, forma y dimensiones de los filtros  Número El número mínimo de unidades depende del tamaño que se quiera dar a cada una y la tasa de filtración para un determinado caudal de la planta. Por razones de operación deben de existir varias unidades, de tal manera que el caudal que filtra una unidad cualquiera pueda ser distribuido entre las demás, en caso de mantenimiento o limpieza, sin que se sobre pase el valor máximo de la tasa de filtración; además con varias unidades se reduce el caudal de agua de lavado  por unidad necesario para producir producir una determinada expansión expansión del lecho. Existen varias fórmulas para calcular el número de filtros, tal como la  propuesta por Morril y Wallace:  N = 0.044 √Q 

Donde:  N  =  = Número de filtros 3 Q = Caudal total de filtración (m /día) Forma y dimensiones Los filtros usualmente son de planta cuadrada o rectangular. Las dimensiones en planta serán establecidas tomando en consideración que la geometría de los filtros debe adecuarse al esquema general de la planta. El largo y ancho del área superficial pueden definirse utilizando las relaciones siguientes: B = N2 N  + 1  L

1 ≤ L ≤ 3  B

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

52

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE   Donde: B = Ancho del filtro en (m) L = Largo del filtro en (m)  N = Número de filtros El área superficial total de filtros se determinará como sigue:  At  = Q  V

Donde: At = Área total de filtración (m2) Q = Caudal de la planta (m 3/día) V = Velocidad de filtración (m/día)

CAPITULO VI DESINFECCIÓN DEL AGUA  Desinfección Cuando la desinfección forma parte de un complejo proceso de tratamiento, su empleo normalmente se basa en los siguientes criterios: a)  Para reducir el contenido inicial de contaminantes microbiológicos en el agua cruda (predesinfección). Este proceso se efectúa únicamente en casos especiales.  b)  Como desinfectante final, luego del tratamiento principal efectuado al agua (postdesinfección). Este es el uso mas importante. La clasificación los aparatos cloradores se muestran en la Tabla 6.1 de los Anexos de Agua de potable. El equipo de desinfección debe protegerse adecuadamente contra la intemperie, y estar instalados de tal forma que los componentes químicos no dañen a otros equipos e instalaciones.

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

53

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE   Tipo de cloro a utilizar El cloro usado para desinfección del agua puede ser como solución de Hipoclorito de Sodio (líquido) o como cloro gas. En general el hipoclorito se recomienda para abastecimiento de pequeñas poblaciones. La selección del tipo de cloro a utilizar debe hacerse tomando en cuenta los siguientes aspectos: La capacidad requerida de la estación de cloración: Ca = (QxC)/1000 Donde: Ca = Capacidad de diseño de la estación de cloración Kg cloro/día Q = Caudal de agua, máximo horario m3 / día C = Dosis de cloro a aplicar mg / l En general se recomienda hipocloración para capacidades menores de 1 kg/día y caudales de 130 gpm como máximo (8.20 l/s). l/s ). Capacidad de sostén de la tecnología a instalar, una pequeña comunidad puede reparar por sus propios medios un hipoclorador de carga constante. El tiempo de almacenamiento del hipoclorito no debe ser mayor de un mes. Concentración de cloro en el envase; el hipoclorito tiene 120 g/l de cloro; en el caso de los cilindros, se puede considerar que su peso neto corresponde al cloro puro.

Selección de la capacidad de los envases de cloro gaseoso El cloro gas se consigue comercialmente en cilindros de 68 kg y contenedores de 908 kg. El tamaño de los envases a utilizar depende de la capacidad de la estación, como guía se mencionan: La extracción de cloro de un cilindro de 68 kg no debe sobrepasar los 18/kg/día. La extracción de cloro de un contenedor de 908 kg no debe sobrepasar los 182/kg/día. Instalar varios cilindros de 68/kg/día en serie implica una cantidad considerable de cilindros llenos, vacíos y en reserva. Se recomienda utilizar cilindros de 68 kg para estaciones con capacidad máxima de 25 kg/día, de cloro y contenedores de 1 Ton para capacidades mayores. El inventario mínimo de cloro en la estación, debe ser suficiente para suplir la demanda de 15 días de operación, normalmente debe ser suficiente para un mes. 54

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE  

Criterios de diseño para casetas o salas de desinfección El diseño de las casetas o salas de desinfección deben cumplir los siguientes requisitos:      

 

 

 

     

Deben lo maspara cerca posible alo punto de aplicación Deben estar tenerubicados fácil acceso camiones carretillas de manodel( cloro. para cilindros cuando se usen contenedores) Preferiblemente debe ubicarse en una edificación totalmente independiente de las otras; si esto no es factible, las paredes comunes entre la estación de cloración y los otros cuartos deben ser herméticos. La puerta de acceso debe comunicar a un patio o local bien ventilado. Cerca de la estación de cloración no existirán fuentes externas que generen altas temperaturas o chispas. Se diseñará de tal forma que la ventilación natural diluya cualquier fuga de cloro sin causar daños a la estación o edificaciones cercanas. La luz solar no debe incidir directamente sobre los cilindros. Las paredes se deben construir de concreto, bloques, de concreto o ladrillo cuarterón, el techo de asbesto cemento, en general deben ser de materiales resistentes e incombustibles. Las puertas deben poder abrirse sin dificultad desde el interior del local. El almacenamiento del cloro estará ubicado en un local independiente del cuarto de cloradores. Para estaciones grandes, de mas de 50 kg Cloro/día se requiere un sistema de ventilación forzada capaz de hacer un cambio de aire del local en 4 – 5 minutos y su descarga se ubicará a una altura suficiente para garantizar una buena disolución del cloro sin efectos perjudiciales en caso de fugas. De ser factible se colocará en la puerta de acceso una ventanilla de inspección de vidrio. Es deseable que a nivel de piso se proporcione un sistema de drenaje para el cloro que se puede fugar. El área requerida se estimará considerando los equipos a instalar, espacio para mantenimiento y manipulación, inventario de cilindros llenos, vacíos y en operación, bodega de herramientas, ampliaciones futuras, etc.

Equipos de protección Como condiciones mínimas de seguridad las estaciones de cloración deben  poseer: Una carretilla de mano para manipulación de cilindros o un sistema de izaje de 2T, según el caso.  

Máscaras anticloro especiales   Amoniaco para detección de fugas   Herramientas adecuadas para la operación de los recipientes y equipos  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

55

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE   Herramientas adecuadas para eliminar fugas de cloro   Extinguidor de incendios

Formas de aplicación del cloro El hipoclorito de sodio se aplicará diluyendo previamente la solución concentrada de fábrica (130 gr/l) con agua limpia hasta una concentración máxima a 3%. Para su dosificación se usarán hipocloradore hipocloradoress de carga constantedede1% fabricación nacional. La aplicación de cloro gas puede realizarse en dos formas:   Alimentación directa del gas con la presión interna del cilindro, este sistema se recomienda para sitios donde no hay energía eléctrica ni agua con la suficiente presión para lograr una buena operación de un inyector, y  por otra parte, es imprescindible comprobar que la sumergencia del difusor y la contrapresión en el punto de aplicación caen dentro del rango especificado por el fabricante del equipo.  

Alimentación por succión de vacío con inyector: Es un sistema mas eficiente ya que se logra la extracción de todo el gas contenido en los cilindros; debe usarse siem siempre pre que se puedan obtener con un costo razonable, las condiciones necesarias de presión de agua en el inyector, ya sea con una toma de un tanque con la suficiente carga, con una bomba reforzadora o con una derivación de la descarga de una bomba a la presión adecuada.

Punto de aplicación  

Para estación de bombeo con una bomba de eje vertical se recomiendan dos diseños típicos: 1.  Con bomba reforzadora: Una derivación de la línea de descarga, tomada después de la válvula cheque, se lleva a la succión de la bomba reforzadora, la cual elevará su presión a un valor tal que pueda crear el vacío suficiente en el inyector y vencer la contrapresión de la línea reinyectaresladesolución de cloro. La concentración mínima admisible de laal solución 1% de cloro.

 

En la línea de la descarga de un campo de pozos o de una estación de bombeo se recomienda la aplicación del cloro en la tubería que recibe la descarga de todas las bombas.

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

56

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE Debe preverse un sistema de control del cloro residual de forma tal que se regule la cantidad de cloro a aplicar en función del caudal bombeado. En este caso, es necesario instalar bombas reforzadoras para la inyección de la solución.

Tiempo de contacto Se recomienda que el tiempo de contacto entre el cloro y el agua sea de 30 minutosaceptar antes de lleguede al primer consumidor; en de situaciones adversas se  puede unque mínimo 10 minutos. En caso ser necesario, debe diseñarse tanques de contacto que garanticen el tiempo mínimo mencionado. La concentración de cloro residual que debe permanecer en los puntos mas alejados de la red de distribución deberá ser 0.20 – 0.5 mg/l después del  periodo de contacto antes señalado.

Método de dosificación de cloro Se recomienda el método de dosificación de cloro sobre el punto de quiebre, recomendado por análisis de laboratorio de agua. CAPITULO VII ALMACENAMIENTO 7.1 Calculo de la capacidad de almacenamiento Para el calculo de la capacidad de Almacenamiento se deberá tener en cuenta las condiciones que a continuación se detallan: a.  Almacenamiento para Cubrir Variaciones Horarias del Consumo. La capacidad requerida para compensar las variaciones del consumo, deberá determinarse mediante el estudio de sus fluctuaciones horarias. Esta capacidad no deberá ser menor en ningún caso al 35% de consumo medio diario.

Reserva para eventualidades y/o emergencias Este volumen será igual al 15% del consumo medio diario. b.  Almacenamiento para Combatir Incendios. El volumen adicional para combatir incendios será el que resulte de considerar un incendio con duración de dos (2) horas para un gasto en los los hidrantes de 12.62 lts/seg. Se tomará en cuenta siempre y cuando la población sea mayor a los 2,000 habitantes.

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

57

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE  

c.  Almacenamiento por Interrupciones por daño en la línea de aducción o bombas. Se considerará un almacenamiento adicional por interrupciones en el suministro de energía eléctrica o por interrupciones en las líneas de aducción o conducción equivalentes a tres (3) o (4) cuatro horas del caudal medio diario. En cualquiera de los casos el volumen de almacenamiento no debe ser menor que el calculado con la siguiente formula: V = 35% Qm + Qincendio + 3 – 4 horas Q m  Qm = Es el caudal medio diario Qincendio = Es el caudal de incendio que equivale a 12.62 l/s durante 2 horas o 24,000 galones  Nota: El Qincendio se agrega siempre que la población es mayor de 2,000 habitantes, la  población a utilizar para el calculo del caudal medio diario será la población de la urbanización más la población de las áreas de influencia.

7.2 Ubicación La ubicación de los tanques de almacenamiento deberá ser tal, que mantenga en lo  posible un rango de presiones uniformes en toda la red a la cual sirve, tomando en cuenta los factores económicos que puedan influir en la selección del sitio.

7.3 Almacenamiento Domiciliar Si el diseño habitacional considera la construcción de tanques para cada vivienda estas deberán tener un volumen mínimo de 50 5000 litros y como m máximo áximo de 2000 litro litros. s. Este último valor es válido par paraa el caso de cisternas de uso doméstico.

7.4 Componentes Los tanques de almacenamiento deberán dotarse de los siguientes dispositivos: 1.  La tubería de entrada debe tener el diámetro definido por la línea de aducción y deberá colocarse una válvula de paso de igual diámetro a la entrada del tanque tanque y colocar un by-pass ppara ara situaciones de em emergencia ergencia y tubería de salida cuyo diámetro será el correspondiente al diámetro de la matriz de distribución deberá deberá estar provista de uuna na válvula de paso. Tanto la tubería de entrada com comoo la de salida deberán estar colocadas una con 58

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE respecto a la otra de tal manera que se reduzca a un mínimo la posibilidad de corto circuitos. 2.  Tubería de desagüe con su correspondiente válvula de compuerta de diámetro tal que sea capaz de vaciar el tanque en un período máximo de dos a cuatro horas. Este diámetro no deberá ser menor de 100 mm. La  pendiente mínima de fondo será de 2% orientada hacia la boca de entrada de la tubería de desagüe. 3.  La tubería de rebose se conectará con descarga libre a la tubería de limpieza  permitiendo la descarga en cualquier momento, además no se colocara válvula de compuerta. El diámetro de la tubería de rebose estará determinado por la altura de la cámara de aire en el tanque, o permitiendo un gasto igual al de entrada al tanque y evitando presión sobre la tapa; pero en ningún caso el el diámetro de la tub tubería ería de rebose será menor a que el diámetro de la tubería de entrada. 4.  Boca de visita con diámetro o dimensión mínima no menor a 90 cms, para los efectos de inspección y reparación. Dicha boca deberá estar provista de tapa hermética y cierre de seguridad. Se recomienda que la boca de visita este aledaña al tubo de entrada, para realizar aforos. 5.  Dispositivos para ventilación, en número no menor de dos, convenientemente protegidos contra la entrada de insectos y desperdicios. Es aconsejable la utilización de tubos en “U” invertida, protegidos a la entrada con rejillas o telas metálicas y separadas del techo del tanque a no menos de 30 cm. 6.  Escaleras interiores y exteriores, en caso de que los desniveles excedan 1.20 metros. 7.  La tubería de salida deberá colocarse a una altura del piso no menor de 0.15 metros, y deberá estar provisto de un colador o malla. 8.  Deberán proveerse indicadores de nivel, interruptores o equipo telemétrico de control de presión, con alarmas y avisos en lugares adecuados a fin de que puedan detectar los niveles altos y bajos. 9.  Deberá contar con un revestimiento adecuado para la superficie interior y exterior del tanq tanque ue de almacenamiento. Los tipos de ppintura intura serán seleccionados por la institución.

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

59

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE 10. Se deberá hacer una instalación directa entre la tubería de conducción y la de distribución (BY-PASS), para cuando se haga la limpieza del tanque no interrumpir servicio.  Nota: Los accesorios que cruzan la estructura del tanque y tuberías utilizadas en los tanques deberán ser Hierro Galvanizado o Hierro Fundido.

7.5 Materiales de construcción para Tanques. Los materiales a usarse en la construcción de los tanques de almacenamiento dependerá de las siguientes condiciones: 1.  Para capacidades de 380 m3 o menos los tanques deberán construirse de ladrillo armado con el fondo y la cubierta de concreto armado. 2.  En los sitios donde el transporte de materiales resulte difícil y caro o donde la obtención de agua para el proceso de construcción sea un problema, se usarán  preferentemente tanques metálicos. 3.  Los tanques con capacidad mayor que 380 m3 se construirán de concreto armado, se recomienda que su profundidad sea menor de 7.00 metros para evitar problemas con el diseño estructural y la permeabilidad.; podrán usarse tanques metálicos cuando las condiciones propias del lugar así lo exijan. 4.  Los tanques elevados podrán ser de concreto armado o metálicos. 5.  Ferrocemento: reduce los costos y tiempos de construcción. 6.  Ladrillo reforzado: de alta resistencia y con capacidad de 100,000 galones.

7.6 Protección de los Tanques. Los tanques deberán estar protegidos contra cualquier peligro de contaminación, para lo cual se recomienda que: 1.  El sitio del tanque esté protegido contra eell acceso de personas y anim animales, ales, por medio de una cerca provista de su correspondiente puerta y cerradura. 2.  Los extremos de las tuberías de ventilación, rebose y desagüe estén protegidos con tela metálica, para impedir el paso de insectos y otros animales pequeños. 3.  Evitar la entrada de aguas superficiales mediante un adecuado sistema de interceptores y drenaje. 60  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE   4.  Los tanques deberán estar convenientemente alejados de depósitos de basura y otras fuentes de contaminación como letrinas, sumideros, etc. 5.  Los tanques deberán estar provistos de una caseta para albergar a los operadores la cual se construirá de ladrillo rafón, puertas de madera, ventanas con celosías de vidrio, techo de asbesto cemento o similar, una sala, su respectivo baño y energía eléctrica. 6.  El área donde se construirán los tanques deberán contar con las luminarias necesarias de energía eléctrica para la iluminación nocturna, las calles de acceso deberán estar por lo menos empedradas. e mpedradas. 7.  La arquitectura del tanque y caseta de vigilancia deberá co corresponder rresponder con los anteproyectos arquitectónicos y diseños finales aprobados por el SANAA. 

7.7 Tipos de tanques  

Tanques sobre el suelo (superficiales) Se recomienda este tipo de tanques en los siguientes casos: 1.  Cuando lo permita la topografía del terreno 2.  Cuando los requisitos de capacidad sean mayores de 250 000 galones

En el diseño de los tanques superficiales debe tenerse en cuenta lo siguiente: 1.  Cuando la entrada y salida de agua sean mediante tuberías separadas, se ubicarán en los lados opuestos a fin de permitir la circulación del agua. 2.  Debe proveerse un paso directo tipo puente (by pass) que permita mantener el servicio mientras se efectúe el lavado o la reparación del tanque. 3.  Siempre deben estar cubiertos 4.  Las tuberías de rebose descargarán libremente, sobre obras especiales de concreto para evitar la erosión del suelo 5.  tuberías Se instalarán válvulas compuertas todas tuberías con excepción las de rebose y sedeprefiere que en todos loslas accesorios de las tuberíasdesean tipo brida. 6.  Se recomienda una altura mínima de 3.00 metros, incluyendo un borde libre de 0.50 metros. 7.  Deben incluirse los accesorios como escaleras, respiraderos, aberturas de acceso, marcador de niveles.  

Tanques elevados En el diseño de tanques elevados, debe tenerse en cuenta lo siguiente:  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

61

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE  

1.  Que el nivel mínimo del agua en el tanque sea suficiente para conseguir las  presiones adecuadas en la red de distribución. distribución. 2.  Debe utilizarse la misma tubería para entrada y salida del agua solo en el caso que el sistema sea fuente-red-tanque. 3.  La tubería de rebose deberá ser llevada hasta el nivel del terreno y conducirla a un sitio su descarga, previendo la erosión del suelo mediante obras de adecuado protecciónpara adecuadas. 4.  Se instalarán válvulas de compuerta en todas las tuberías a excepción de las tuberías de rebose. Todos los accesorios de las tuberías serán tipo brida. 5.  Debe incluirse los accesorios como escaleras, dispositivos de ventilación, abertura de acceso marcador de niveles y en algunos casos una luz roja que  prevenga accidentes de vuelos de aviones. aviones. 6.  La escalera exterior deberá tener protección adecuada y dispositivos de seguridad. 7.  Se diseñarán los dispositivos que permitan controlar el nivel máximo y mínimo del agua en el tanque.  

 

Tanques compensadores de presión (sobre suelos y elevados) En los casos de almacenar grandes volúmenes de agua compensador se diseñarán dos almacenamientos uno sobre suelo cisterna y otro elevado para proporcionar las  presiones. Estos tanques se construyen de tal manera que se pueda ahorrar espacio de terreno y operar el sistema con redes separadas alta y baja. Tanques modulares (pendiente Inf. Operaciones) CAPITULO VIII LINEAS DE CONDUCCIÓN

8.1 Líneas de Conducción De acuerdo a la naturaleza y características de la fuente de abastecimiento de agua, se distinguen dos tipos de línea de conducción. a)  Conducción por gravedad  b)  Conducción por bombeo El material y clase de tubería para conducciones, deberán seleccionarse tomando en cuenta la topografía y calidad del terreno, las presiones y esfuerzos a que pueden estar sometidas, 62  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE las características químicas del agua y del suelo, y otros factores tales como disponibilidades del mercado, costos etc. Las líneas de conducción, deberán tener capacidad para conducir el consumo máximo diario al final del período de diseño. La capacidad de de bombeo,deserá calculada en función de las yhoras de bombeo y cumplimiento conlasloslíneas requerimientos velocidad económica, mínima máxima.

8.2 Conducción por gravedad Debe tenerse en cuenta los siguientes aspectos fundamentales: 1.  2.  3.  4.  5. 

Carga disponible o diferencia de elevación Si la conducción será a través de canales abiertos o en tuberías. La capacidad deberá ser suficiente para transportar el gasto máximo diario del diseño. La clase de tubería capaz de soportar las presiones hidrostáticas dinámicas y estáticas. La clase de tubería en función del material (HF, HG, ACP, HFD, PVC), que la naturaleza del terreno exige; necesidad de excavaciones para colocar tubería enterrada o dificultades o excavaciones antieconómicas. 6.  La selección de la clase de los materiales y las dimensiones de los conductos a emplearse deberán ajustarse a la máxima economía. En la selección de los materiales para tuberías, deben tenerse en cuenta los factores siguientes: • • • • • • •

  Resistencia contra la corrosión   Resistencia contra las cargas, tanto externas como internas.   Características hidráulicas        

Condiciones de instalación y del terreno Condiciones económicas Resistencia contra la tuberculización y la incrustación Protección contra el golpe de ariete

7.  La línea de conducción deberá dotarse de los accesorios necesarios para su correcto funcionamiento, conforme a las presiones de trabajo especificadas para las tuberías. Deberá tomarse en cuenta su protección y su mantenimiento. 8.  Diámetros  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

63

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE   a)  CASO I (Línea de conducción en canales a cielo abierto) Si se trata de canales a cielo abierto, deberán localizarse siguiendo las curvas de nivel que  permitan una pendiente apropiada, a fin de que la velocidad del agua no produzca erosiones ni azolves. El cálculo Los hidráulico de la tubería trabajando canal, se hará empleando la fórmula de Manning. coeficientes de rugosidad quecomo se recomiendan para los proyectos son los siguientes: Concreto liso Concreto áspero Acero galvanizado Hierro fundido Acero soldado sin revestir Acero soldado con revestimiento Interior a base de epóxico plástico PVC

n = 0.012 n = 0.016 n = 0.014 n = 0.013 n = 0.013 n = 0.011 n = 0.009

Cuando el estudio económico determine que la conducción puede realizarse por medio de un canal, éste podrá ser abierto siempre que el costo de la capacidad de conducción adicional sea mínimo y que las perdidas de agua no produzcan deficiencias en el caudal que se pretende entregar. Para ayudar a preservar la calidad del agua, en conducciones mediante canales abiertos, estos deberán ser revestidos.

b)  CASO II (Líneas de conducción por tuberías) El empleo de tuberías en conducciones (caso mas común), permite hacer el análisis hidráulico de los conductos a presión, dependiendo de las características topográficas que se tengan. Cuando la tubería trabaje a presión, el cálculo hidráulico de la línea consistirá en utilizar la energía disponible para vencer las pérdidas por fricción únicamente, ya que en este tipo de obras las pérdidas secundarios no se toman en cuenta por ser muy  pequeñas. Se empleará la reconocidas. fórmula de Hazen - Williams en la que se despeja la gradiente hidráulica, u otras similares En el perfil de la conducción, se hará el trazo de la línea piezométrica que corresponde a los diámetros que satisfagan la condición de que la carga disponible sea igual a la pérdida de carga por fricción.  

Accesorios y válvulas Las líneas de conducción por gravedad requerirán de accesorios y válvulas para su debida operación, protección y mantenimiento. Todos los accesorios a ser  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

64

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE considerados en el diseño deberán soportar, al menos la presión de trabajo de la tubería. Deberán tomarse en cuenta las observaciones siguientes: 1.  Tanque rompecarga o válvula reductora de presión con el objeto de no exceder la máxima presión de trabajo recomendada por los fabricantes para el tipo de tubería seleccionada.. 2.  En el caso de tuberías de acero, deberán instalarse juntas de dilatación, tipo flexible, debidamente soportadas y atracadas. 3.  En caso de topografía plana se provocaran pendientes del 3% en el sentido  positivo y 6% en el sentido negativo de la dirección del flujo y se ubicarán válvulas de aire en los puntos de inflexión. 4.  Cuando la topografía sea accidentada se localizarán válvulas de aire y vacío en los puntos más altos a lo largo de la línea. El tipo de válvula a utilizar en el  proyecto deberá ser sometida a consideración consideración del SANAA.  5.  En el caso de la topografía regular o plana, estas válvulas estarán localizadas cada 2.5 kilómetro como máximo y en las partes más altas del perfil. perfil. 6.  El diámetro de las válvulas de aire y vacío se determinará en función del diámetro de la línea de conducción, en la Tabla 8.1 se muestran los diámetros de las válvulas de aire manual y automática. 7.  En los puntos mas bajos de la línea se instalarán válvulas de limpieza con diámetro mínimo equivalente a ¼” del diámetro de la línea de conducción o según las tablas que a continuación se presentan. En la Tabla 8.2 y 8.3 se muestran los diámetros de las válvulas de limpieza. 8.  En el diseño de sistemas de abastecimiento, válvulas automáticas de alivio, tienen la función de proteger a las tuberías de sobre presiones. Estas válvulas  pueden ser de dos tipos: Válvulas reductoras de presión y Válvulas reguladoras de presión. A fin de disminuir la presión por golpe de ariete se emplean algunos dispositivos especiales tales como: 1.  Válvulas de alivio: se instalan generalmente en derivación, con salida a descarga libre en el sitio de estación de bombeo. 2.  Torres : la ubicación debe ser tal de quefuncionamiento su altura este por de la equilibrio encima de línea definida por la piezométrica del sistema. Esto hace prohibitivo la utilización de chimeneas cercanas a la estación de bombeo, o donde la dinámica de funcionamiento alcance alturas mayores. 3.  Cámaras de aire: consiste en un dispositivo instalado en la estación de  bombeo, el cual consta de un compartimiento que contiene agua en compresión con una columna de aire. 4.  Válvulas de cierre lento: son dispositivos sencillos y complementarios de otras previsiones para disminuir la presión por golpe de ariete. 65

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE  

9.  Se instalarán válvulas para control del flujo, como mínima dos, una en la salida de la captación y otra en la llegada a la planta de tratamiento o tanque de almacenamiento, de cierre lento para evitar que se produzca el golpe de ariete durante la operación.   como producto de la revisión de los diseños pondrá la instalación de SANAA válvulas y accesorios adicionales que contribuyan al control de la operación o mejor funcionamiento del futuro sistema.  

Velocidad: La velocidad mínima en las líneas de Conducción será de 0.45 m / s para agua limpia y de 0.60 m / s para agua que que lleve materiales en suspensión. Las velocidades máximas no serán mayores de 5 m / seg.

 

Soportes y Anclajes: En el caso de tuberías enterradas, la profundidad de la zanja debe ser tal que garantice una protección adecuada contra cualquier esfuerzo externo a que la tubería pueda estar sometida, ver anexos de Normas de Diseño de Agua Potable, Tabla 8.4. Se deberán construir anclajes en todos los cam cambios bios de dirección podrán ser de concreto armado o simple según las solicitaciones ejercidas en el punto. Las tuberías colocadas sobre el terreno deberán apoyarse sobre soportes espaciados, de tal manera, que se eviten esfuerzos o deformaciones que puedan  provocar ruptura o afectar afectar su funcionamiento norma normal.l.

 

Obras de Arte: Las obras de arte que sirven para salvar pasos de ríos, quebradas o depresiones apreciables del terreno, deberán diseñarse en forma tal que garanticen la durabilidad, la permanencia permanencia y el buen funcionamiento de las tuberías. Estas obras de arte pueden ser puente-canales, puentes colgantes, sifones invertidos, etc. Los diseños de este tipo de obras deberán ser sometidos a aprobación del SANAA acompañados de las correspondientes especificaciones de construcción.

8.3 Líneas de conducción por bombeo En el cálculo hidráulico de estas líneas de conducción, las pérdidas por fricción serán determinadas mediante el uso de la fórmula de Hazen – Williams o similar. Para la determinación del mejor diámetro, deberá elaborarse el análisis económico correspondiente, tomando en cuenta los costos anuales del consumo de ene energía, rgía, costo de las 66  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE tuberías y los costos totales de operación y mantenimiento a través del tiempo. La alternativa que presente los menores menores costos fijará el diámetro m mas as económico. Se recomienda el uso de válvulas aliviadoras de presión, torres de oscilación o tanques neumáticos, para la protección de las tuberías contra el golpe de ariete. También deberán instalarse válvulas de aire y vacío y de drenaje, de acuerdo con las mismas recomendaciones dadas para las líneas de conducción por gravedad. Para el diseño de las líneas de bombeo se debe proceder desde el tanque de distribución hacia cada uno de los pozos, para encontrar en cada caso la piezometrica necesaria y así evitar interferencias entre estaciones elevadoras; también deberán realizarse análisis de flujo,

 

Criterios de Diseño para Líneas de Conducción por Bombeo

1.  Gasto de diseño, será el correspondiente al consumo máximo diario para el periodo de diseño este gasto será igual a Qb, Qb = Qm 24/N, en donde N es el numero de horas de bombeo. 2.  Selección del diámetro, se puede hacer un predimensionamiento a través de la formula de Bresse en donde D = K 4 √Q , cuando N es igual a 24 horas, el valor de K 4 oscila entre 0.7 y 1.6, siendo 1.20 un valor normalmente usado; D = 1.3 λ ¼ √Q,  para N < 24 horas, λ = N/24, Q es el gasto en m3/s, D diámetro en m, N numero de horas de bombeo. Con el valor encontrado se escogen 3 o 4 diámetros en torno al valor mediante la formula de Bresse y se determinan las perdidas de carga. Una vez obtenidas las perdidas de carga se determinan para cada caso la potencia requerida para el equipo de bombeo mediante la formula siguiente HP = QHρ . 76ε  En donde HP es la potencia en Horse Power, Q el gasto en litros por segundo, H la altura dinámica en metros, ε es la eficiencia, ρ es la densidad del liquido. 3.  a) Velocidades de diseño:   En líneas de bombeo, se procurará que la velocidad no exceda de 1.50 m/s. Se determinará el diámetro mas conveniente de la tubería mediante el análisis económico correspondientes.  b)  Cuando haya suficiente altura de carga o energía de posición, pueden utilizarse las siguientes velocidades máximas para evitar erosión, ver Tabla 8.5 de los Anexos de Agua Potable.

8.4 Trazado  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

67

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE En la selección del trazado de la línea de conducción deben considerarse los siguientes factores: 1.  Que la conducción sea por gravedad cuando sea posible. 2.  Que sea cerrada y a presión. 3.  Que el trazado de la línea sea lo mas directo posible desde la fuente a la red de distribución. 4.  Evitar que la línea atraviese por terrenos extremadamente difíciles o inaccesibles. 5.  Que esté por debajo de la línea piezométrica un mínimo de 10 metros, y a la vez que se eviten presiones mayores de los 50 metros. 6.  Evitar que la línea pase por zonas de probables deslizamientos o inundaciones. 7.  Para proteger la tubería en el caso de paso obligado bajo carreteras, ríos, etc, efectuar obras de protección de la tubería.

8.5 Formulas a utilizar en el calculo de líneas de conducción: Las tuberías se dimensionarán utilizando formulas conocidas y las unidades en el sistema métrico decimal. A continuación las formulas a util utilizarse: izarse: DARCY – WEISBACH: hf = f (L/D) (V 2/(2g)) En donde: hf: pérdida ddee carga ppor or ficción en m metros. etros. f: coeficiente de fricción. l: longitud del tramo en metros. d: diámetro de la tubería en mm. v: velocidad media en m/seg. g: aceleración de la gravedad en m/seg2

CHEZY V = k Rh Sf En donde: V: velocidad m media edia en m/seg. k: coeficiente de chezy = 8x 8x(g/f) (g/f) g: aceleración de la gravedad en m/seg2. f: coeficiente de fricción. Rh: radio hidráulico en metros. Sf: pendiente hidráulico en m/m

HAZEN - WILLIAMS  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

68

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE Ver Formula en en Capitulo 4, inciso 4.1.

MANNING. V = (1/n) Rh2/3  Sf 1/2. En donde: V: velocidad media en m/seg. n: coeficiente de rugosidad de MANNING. Rh: radio hidráulico en metros. Sf: pendiente hidráulica en m/m.

BARR. 1/ f = -2 Log (k/3.71 D + 5.1286 / Re0.89) En donde: f: coeficiente de fricción. k: coeficiente de CHEZY = 8xg/f. g: aceleración de la gravedad en m/seg2  D: diámetro e la tubería en mm. Re: número de Reynold = V D/ ν  V: velocidad media en m/s  ν: viscosidad cinemática del agua en m2/seg.

COLEBROOK - WHITE 1/ f= 210g (k / 3.71D + 2.52 / Re * f) En donde: f: coeficiente de fricción. k: coeficiente de CHEZY D: diámetro de la tubería en mm. Re: número de Reynold.

Ecuación de Continuidad Q=V A  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

69

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE   En donde: Caudal en m3/s velocidad media en m/s área de la sección en metros cuadrados.

Q: V: A:

CAPITULO IX ESTACIONES DE BOMBEO  9.1

Consideraciones generales de Estaciones de Bombeo En el diseño de toda estación de bombeo se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones básicas:  

Localización y Ubicación En la selección del sitio para la estación de bombeo debe considerarse lo siguiente: 1.  Protección de la calidad del agua 2.  Eficiencia hidráulica del sistema de distribución o conducción 3.  Peligro de interrupción del servicio por incendio, inundación, etc. 4.  Disponibilidad de energía eléctrica o de combustible 5.  Topografía del terreno 6.  Facilidad del acceso en todo el año 7.  Área necesaria para la estación, transformadores, cloradores, futuras ampliaciones y áreas de retiros.

Las estaciones de bombeo de agua cruda en fuentes superficiales se localizarán aguas arriba de cualquier descarga de desechos. Deberá protegerse en caso de riesgo por inundación; el suelo de la zona deberá garantizar la estabilidad y seguridad de las estructuras. Se analizará la disponibilidad de energía eléctrica o de combustible y el acceso a las instalaciones. 70  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE Si la fuente tiene variaciones considerables de nivel, se deberá proyectar por economía la captación sobre una estructura flotante fijada al fondo o a las orillas. La impulsión tendrá conexión flexible con la aducción o conducción, para absorber los alargamientos debidos a las variaciones de nivel.  

Equipo de bombeo para pozos Los equipos de bombeo que se instalen en los pozos deben cumplir los siguientes requisitos: 1.  La capacidad de la bomba y la potencia del motor deberá ser suficiente para elevar el caudal de bombeo previsto contra la carga máxima esperada. 2.  La eficiencia de la bomba debe ser la mayor posible tratando de que no sea menor al 60%. 3.  El equipo de bombeo se seleccionará de acuerdo con el máximo nivel de abatimiento previsto en el pozo para el caudal de diseño. Para el funcionamiento y operación de los equipos de bombeo, deberá proveerse como mínimo de los siguientes dispositivos: 1.  2.  3.  4.  5.  6.  7. 

Manómetros en la descarga Tubería de limpieza y aforo Válvula de retención y de paso en la línea de descarga Tubería para mantener el engravillado del pozo Junta flexible en la línea de descarga Medidor de caudal Elementos que permitan determinar en cada caso la altura del nivel de  bombeo

La capacidad del motor deberá calcularse para suministrar la potencia requerida por la  bomba (considerando el rendimiento del conjunto), más una capacidad del 10% para los eléctricos y el 25% para los de combustión, con el fin de compensar el desgaste normal del equipo.  

Capacidad y características de las estaciones Cuando el sistema incluye almacenamiento posterior a la estación de bombeo, la capacidad de ésta se calculará sobre la base del consumo máximo diario. Cuando el sistema no incluye almacenamiento, la capacidad de la estación se calculará en base al consumo máximo horario. Las estaciones de bombeo podrán ser de dos tipos: 1.  Estaciones elevadoras 2.  Estaciones de pozos profundos  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

71

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE a)  Estaciones elevadoras Las estaciones elevadoras de bombeo tienen las características de bombear el agua de tanques cisternas o sobre el suelo así como servir de estaciones de relevo (booster) ubicados entre la línea de conducción. Los tipos de equipo de  bombeo a usar en esta clase de estación pueden ser bombas turbinas de eje vertical, sumergible, o bombas de eje horizontal (se requiere la instalación de un equipo adicional ), Norma E 101, AWWA última edición. En el diseño de estaciones elevadoras, se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones: 1.  Deberá diseñarse con una capacidad mínima equivalente a 20 minutos de  bombeo máximo. 2.  Sus dimensiones deben ser tales que facilite el acceso y colocación de los accesorios y evite velocidades altas y turbulencia del agua. Se recomienda que la velocidad del agua en la tubería de succión este entre 0.60 m/s y 0.90 m/s. 3.  La sumergencia mínima de la parte superior de la coladera será de 1 m, para lograr la sumergencia se hará una depresión en el tanque t anque con la profundidad adecuada. 4.  La entrada del agua al pozo deberá ser por medio de compuertas o canales sumergidos para evitar turbulencia. 5.  Debe existir una distancia libre, entre la abertura inferior de la coladera y el fondo del pozo equivalente a 0.5 el diámetro de la tubería de succión. 6.  Cuando el pozo sea de sección circular, la entrada del agua no debe ser tangencial para evitar su rotación. 7.  El pozo tendrá un área transversal mínima de 5 veces la sección del conducto de succión. 8.  Se debe proveer dispositivos de desagüe y limpieza del pozo 9.  Para bombas de eje horizontal: Se recomienda que cuando sea posible el eje de la bomba, éste por debajo del nivel mínimo del agua en el pozo.

b)  Las Estaciones de bombeo de pozos profundos características de éstas son las de bombear el agua de pozos perforados  profundos. Los equipos usados normalmente son bombas turbinas de eje vertical o de motor sumergible. La profundidad e instalación de la bomba debe estar definida por las condiciones hidráulicas del acuífero y el caudal de agua a extraerse, tomando en consideración las siguientes recomendaciones: 1.   Nivel de bombeo, de acuerdo acuerdo a prueba de bombeo  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

72

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE 2.  Variaciones estacionales o niveles naturales del agua subterránea en verano e invierno 3.  Sumergencia de la bomba 4.  Medidas de seguridad para el equipo 5.  El diámetro del ademe del pozo debe estar relacionado al caudal a extraerse de acuerdo a la Tabla 9.1 de los Anexos de Agua Potable. La longitud de columna de bombeo dentro del pozo acoplado a la bomba será diseñada con una pérdida por fricción no mayor del 5% de su longitud. Se recomiendan los siguientes diámetros para columnas de pozos en relación al caudal, ver Tabla 9.2 de los Anexos de Agua Potable. La longitud de columna se establece para que se sumerja 6 m bajo el nivel mínimo de  bombeo.

9.2

Diseño de estaciones de bombeo con bombas centrífugas  

Diámetro económico de la tubería de impulsión a.  Para instalaciones que funcionan en forma continua, se utilizará la formula de BRESSE, que para pequeñas instalaciones conduce a diámetros aceptables: D = K √Q b D = diámetro del tubo de impulsión, en metros Q b = caudal a bombear, en m3/s; Q b = Qm x 24/N, N = numero de horas a bombear K = coeficiente que en términos generales varía entre 0.7 a 1.6. Un valor medio usual es 1.2  b.  Para instalaciones que no son operadas continuamente: D = 1.3 (x)1/4 √Q D = diámetro del tubo de impulsión, en metros x = No. de horas de bombeo por día 24 Q b = caudal a bombear, en m3/s c.  El diámetro de la succión será igual al inmediatamente superior de la impulsión calculado de acuerdo a lo anteriormente indicado.  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

73

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE d.  El cálculo de los diámetros debe hacerse para el periodo de diseño de 20 años. El equipo de bombeo se calculará para el periodo inicial escogido dentro del margen de 5 a 10 años.  

Selección de la bomba Para la selección de la unidad de bombeo se indicarán los siguientes datos: 1.  Caudal de bombeo: litros/segundos 2.  Turbidez del agua: p.p.m. 3.  Altura dinámica de succión (estática + pérdida): metros 4.  Altura dinámica total de bombeo (succión + impulsión): metros 5.  Temperatura del lugar: grados centígrados (0 °C) 6.  Altura sobre el nivel del mar: metros 7.  Presión atmosférica del lugar, expresado en metros columna de agua (mca) 8.   NPSH (columna de succión neta positiva) positiva) requerida: metros Para la especificación de las bombas se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones:   1. y modificaciones de las bombas 2.  Curvas Tipo decaracterísticas operación 3.  Columna de succión neta positiva (NPSH) (NPS H) disponible y requerido.

El NPSH requerido y el NPSH disponible se definen así: 1.   NPSH requerido (N (NPSH PSHr ). ). Es una característica de la bomba, determinada  por pruebas de laboratorio o cálculo, que tiene por objeto evitar la cavitación y asegurar el correcto funcionamiento de la bomba, con la eficiencia prevista. Este dato figura en los catálogos y curvas características de cada bomba. 2.   NPSH disponible (NPSHd). Es una característica del sistema. Se define como la energía que un líquido posee, en un punto inmediatamente anterior a la boca de succión de la bomba, ppor or encima de su presión de vvapor. apor. Puede ser calculado u obtenido mediante lecturas manométricas en el lado de aspiración de la bomba. Está dado por la fórmula:  NPSHd = Z + (P a + Pv) x 10 – hf   (en metros) γ  Z = altura o carga estática de aspiración en metros. Positiva si el eje de la  bomba esta por debajo del nivel del líquido a bombear. Negativo en caso contrario. Pa = presión atmosférica, en Kg/cm2  74

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE Pv = presión del vapor de agua a la temperatura de bombeo, en Kg/cm2  γ = peso especifico del líquido, 1 para el agua hf  =  = pérdida de carga en la succión, en metros Para el buen funcionamiento de la bomba es condición imprescindible que:  NPSHd ≥ NPSHr   La presión atmosférica en función de la altura sobre el nivel del mar y la  presión del vapor de agua a una temperatura dada se obtienen de la Tabla 9.3 de los Anexos de Agua Potable.

9.3

Calculo de la potencia La potencia del conjunto elevatorio se calculará por la fórmula: P = Q b x H x γ  75 x e P = potencia en caballos de fuer fuerza za (horse power) Q b= =altura caudalmanométrica de bombeo, total, en l/sen metros H γ  = peso especifico del agua (1.0 kg/l)  x e  bomba e = eficiencia del conjunto eleva torio (e motor  x  bomba) La potencia del motor deberá siempre ser mayor a la requerida, sugiriéndose una reserva del 10 al 20%  

El cárcamo de bombeo deberá diseñarse para el consumo máximo diario futuro  previsto y construirse en una sola etapa. La capacidad mínima no será inferior al volumen correspondiente a un tiempo de bombeo de 5 minutos.

 

Se proyectaran como mínimo dos unidades de bomba, siendo una de reserva.

 

El diámetro de la tubería de succión debe ser mayor o igual al diámetro de la tubería de descarga. La velocidad en la tubería de succión estará comprendida entre 0.60 y 0.90 m/s.

El montaje correcto de las tuberías deberá contemplar: a.  En la succión: que sea absolutamente estanque; est anque; si hay reducción entre la bomba y la tubería esta debe ser excéntrica, una válvula de pie (para el caso de succión negativa), coladera que impida la entrada de cuerpos extraños que dañen la  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

75

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE  bomba y cuya área sea de 3 a 4 veces la de la tubería de succión, prever una sumergencia adecuada.  b.  En la descarga: primero primero una válvula de retención seguida de una válvula de compuerta, universales, codos de radio corto, flanges, manómetro con escala coherente con la presión de descarga de la bomba.

9.4

Equipos de bombeo En la selección de las bombas se deben tener en cuenta los siguientes factores: 1.  Operación en serie o en paralelo 2.  Tipo de bombas 3.   Número de unidades: Se proyectarán dos unidades como mínimo, siendo una de reserva. Las unidades de bombeo (incluyendo el equipo auxiliar) debe tener una capacidad suficientemente amplia, en cuanto al número de unidades que permitan la reparación de al menos una unidad sin serias reducciones en el servicio. Para facilidad de mantenimiento cuando se proyecten 3 o mas unidades se recomienda que las  bombas sean de igual capacidad. 4.  Capacidad de las unidades 5.  Eje horizontal o vertical   6.  Tipo Succión única o doble 7. de impulsores 8.  Características del arranque y puesta en marcha 9.  Posibles variaciones de la altura de succión 10. Flexibilidad de operación 11. Curvas características y modificadas de las bombas 12. NPSH  NPSH disponible y requerido 13. Golpe de ariete 14. La carga total dinámica en todas las estaciones de bombeo, cuando éstas trabajen en

serie se dividirá en partes iguales y de acuerdo a las presiones mínimas y máximas. De tal forma que cada estación trabaje a la misma capacidad, con el motivo de normalizar los tipos de equipos a instalar. 15. Velocidades recomendadas: la velocidad mas adecuada es de 1760 revoluciones por minuto (rpm) sólo que no sea posible conseguir ésta se recomienda usar 2900 y 3450 rpm.

9.5

Tuberías y válvulas en succión y descarga de las bombas   Succión 1.   Nunca deberá utilizarse tuberías de diámetros menores a los diámetros de descarga de la bomba. 2.  En el extremo de la tubería de succión se instalará una válvula de pie con coladera. El área libre de las aberturas de la coladera deberá ser de 2 a 4 veces la sección de la tubería de succión.  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

76

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE 3.  La línea de succión debe ser lo mas corta y recta posible, debe evitarse los cambios de dirección, especialmente cerca de la l a bomba. 4.  La línea de succión debe llegar hasta la succión de la bomba evitando codos o tees horizontales. 5.  Si el diámetro de la tubería de succión es mayor que el de la admisión de la  bomba, debe conectarse por medio de una reducción excéntrica con su parte superior horizontal. 6.  Se debe proporcionar una línea de succión separada para cada bomba. Si esto no es posible, y se utiliza un múltiple de succión, las derivaciones se harán por medio de yees. El diámetro de la tubería de succión, será igual o mayor que el diámetro de la tubería de impulsión, será por lo menos el diámetro comercial inmediatamente superior.  

Descarga Debe elaborarse un estudio económico comparativo entre varios diámetros para escoger el mas apropiado de la tubería de impulsión. Las ampliaciones en la descarga serán concéntricas. En la descarga o tasas de la bomba debe proyectarse una válvula de compuerta y una válvula check, para el diseño del diám diámetro etro se recomienda los valores m mostrados ostrados en la Tabla 9.4 de los Anexos de Agua Potable. El diámetro de la tasa está definido por el diámetro del medidor de agua. Según especificaciones AWWA C-704. La válvula check debe colocarse entre la bomba y la válvula de compuerta. Cuando sea necesario, debe proyectarse una válvula de alivio para proteger la instalación del golpe de ariete. Se recomiendan los siguientes diámetros en la Tabla 9.5 de los Anexos de Agua Potable. Toda tasa llevará:

1.  Medidor de agua 2.  Manómetro de medición con llave de chorro ½ ” 3.  Derivación de descarga ppara ara pruebas de bombeo y limpieza del mismo diámetro de la tasa. 4.  Las tuberías deben anclarse perfectamente y se hará el cálculo de la fuerza que actúa en los atraques para lograr un diseño satisfactorio 5.  Unión flexible tipo Desser o similar para efecto de mantenimiento.

9.6

Equipo eléctrico En la elaboración del proyecto de las instalaciones eléctricas se debe tener en cuenta los siguientes puntos: 1.  Estudiar cuidadosamente las alternativas para determinar la fuente de energía mas económica y eficiente para el funcionamiento de las bombas. 77  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE 2.  Que sea posible suministrar suficiente energía para operar las bombas a su máxima capacidad en caso de emergencia, (exceptuando la bomba de reserva). 3.  Cuando el caso lo requiera se proveerá una fuente eléctrica de emergencia.  

Motores Los motores eléctricos serán del tipo jaula j aula de ardilla, de eje hueco y las capacidades de uso estándar elaborados por los fabricantes son: 3, 5, 7.5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 75, 100, 125, 150, 200 HP Potencia requerida

La potencia neta requerida del motor estará regida por: 1.  La potencia neta demandada por la bomba 2.  Pérdidas por fricción mecánica en rotación del eje 3.  Pérdidas en el cabezal de descarga Las pérdidas por fricción en el eje, para v = 1760 rpm y/o ¾”, 1 ½” varían entre 0.30 y 1.15 HP/100´ de columna. Se tiene por norma usar un factor de 1.15 para calcular los HP del motor en base a los HP de la bomba. Este factor cubre ampliamente las pérdidas mecánicas por fricción en el eje y cabezal de descarga de la bomba. Velocidad de operación

Se acostumbra usar la misma velocidad de operación de la bomba, y de ser posible se solicita que su velocidad no sobrepase las 1800 rpm.  

Energía De acuerdo a la capacidad de los motores se recomienda el siguiente tipo de energía: 1.  Para motores de 3 a 5 HP usar 1/60/110 2.  Para motores mayores de 5 HP y menores de 50 HP se usará 3/60/220 3.  Para motores mayores de 50 HP, usar 3/60/440

 

Cuarto de maquinas y caseta del operador: La arquitectura y alrededores de la estación deben ser agradables y armonizar con las edificaciones vecinas. Su estructura debe ser construida con materiales a prueba de humedad e incendio. En el interior del edificio debe considerarse en el diseño los requerimientos de espacio para cada pieza del equipo, su localización, iluminación, ventilación y desagüe. Debe estar protegida de las personas con cercas apropiadas y tener un buen acceso durante todo el año, de igual forma estarán acondicionadas; cuando las circunstancias lo ameriten se debe considerar las posibles ampliaciones y modificaciones. Los equipos de cloración tendrán sus instalaciones en una caseta especialmente diseñada para tal fin con suficiente ventilación.  Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

78

 

SERVICIO AUTÓNOMO NACIONAL DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS (SANAA)  NORMAS DE DISEÑO PARA PARA SISTEMAS DE A AGUA GUA POTABLE En las estaciones de bombeo los techos podrán ser removibles para el cambio del equipo de bombeo.

 Preparó:  Ing. Flor de María Solórzano Solórzano Mondragón – Unidad Normas Normas y Supervisión  Fecha: 9 de marzo de 2004

79

 

   BIBLIOGRAFÍA  NORMAS DE DISEÑO DE AGUA POTABLE  POTABLE 

1.  Documento Normas para Diseño y Construcción de Sistemas de Alcantarillado Sanitario para el Distrito Metropolitano, Normas SANAA DM 1 - 89, Departamento de Operación y Mantenimiento Distrito Metropolitano, 2001 2.  Norma Técnica Nacional Para la Calidad del Agua, según Acuerdo 084, del 31 de julio de 1995.

3.  Abastecimiento de Agua Potable, Volumen 1, Enrique Cesar Valdez, Universidad Nacional Autónoma de México, Facultad de Ingeniería, 1990 . 4.  Manual V, de la Serie Tratamiento Filtración Rápida, Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente –CEPIS-, Programa regional HPE/OPS/CEPIS de Mejoramiento de la Calidad del Agua para Consumo Humano, Ing. José Pérez Carrión, Ing. Carlos Richter, Ing. Lidia Cánepa de Vargas.

5.  Abastecimiento de Agua, Fair, Geyer & Okum 6.  Normas de Diseño para Sistemas de Abastecimiento de Agua, ENACAL,  Nicaragua, Managua.

 

 

 

 Anexos de Normas de Diseño de Agua Potable

TABLA 1.1 ADEMES MINIMOS DE POZOS SEGÚN CAUDAL  Capacidad del pozo gpm (l/s) 125 7.90 300 18.90 600 37.80 900 56.78 1300 82.00 1800 113.55

Diámetro de ademe pulg (mm) 6 150 8 200 10 250 12 300 14 350 16 400

TABLA 1.2 SEPARACIÓN MÍNIMA ENTRE POZOS  Tipo de acuífero Libre Confinado

Distancia mínima (m) 300 300 a 500

 

 Anexos de Normas de Diseño de Agua Potable

TABLA No. 2.1 PERIODO DE DISEÑO PARA LAS ESTRUCTURAS DE LOS SISTEMAS Tipo de estructuras Presas, ductos grandes

Características especiales Difíciles y costosos de agrandar Pozos, tanques, plantas de a)  Fáciles de ampliar  potabilización cuando el crecimiento y las tasas de interés son bajas. Menor del 3% anual.  b)  Cuando el

Periodo de diseño / años 25-50 20-25

10-15

crecimiento y las tasas de interés son altas. Mayor del 3% anual. Equipos de bombeo Tuberías mayores de 12” Ø

Reemplazar tuberías  pequeñas es mas costoso a largo plazo Laterales y tuberías Los requerimientos pueden secundarias menores de 12” cambiar rápidamente en áreas Ø limitadas

10 20-25 Para el desarrollo completo

 NOTA: Para Construcciones de plantas nuevas, deberán incorporar un estudio específico. Así mismo para plantas de tratamiento tipo paquete.

 

 Anexos de Normas de Diseño de Agua Potable

TABLA No. 2.2 DURACIÓN DEL PERIODO DE DISEÑO

DESCRIPCIÓN

Obra de Toma  Líneas de Conducción  Tanques de Almacenamiento  Líneas de distribución  Estaciones de Bombeo Estructuras  Equipos  Red de Distribución  Pozos de Agua Subterránea  Plantas de Tratamiento Agua Potable Estructuras  Equipos  Plantas de Tratamiento Aguas Negras Estructuras  Equipos 

DURACIÓN (años)

20 A 25  15 A 20  15 A 25  15 A 25  20 A 25  10 A 15  15 A 25  10 A 15  20 A 25  10 A 15  20 A 25  10 A 15 

 

 Anexos de Normas de Diseño de Agua Potable TABLA No. 3.1 DOTACIONES PARA EL DISTRITO METROPOLITANO SEGUN CATEGORIA SOCIO – ECONÓMICA

DOTACIÓN CATEGORÍA R-1 Altos Ingresos (Área 400 m2, frente de 15 m (mínimo)) R-2 Altos Ingresos (Área 300 m2, frente de 15 m (mínimo)) R-3 Medios Ingresos (Área 120 m2, frente de 10 m (mínimo)) R-4 Bajos Ingresos (Área 75 m2, frente de 7 m (mínimo)) R-5 Barrios en Desarrollo(Área de 60 a 400 m2; frente de 6 a 15 m (mínimo))

Litros por persona  por día (lppd) 300

Galones por persona  por día (gppd) 80

230

60

190

50

150

40

100 a 120

25 a 30

TABLA 4.1 COEFICIENTE HAZEN - WILLIANS Material del conducto Cloruro de Polivinilo (PVC) Hierro fundido corriente (interior y exteriormente) Hierro fundido revestido de cemento o esmalte  bituminoso Hierro “dúctil” Tubería de hormigón Duelos de madera

Nuevos C 150 130

Edad

Inciertos C 130 100

130

100

130 130

100 120

120

120

 

 Anexos de Normas de Diseño de Agua Potable

TABLA 5.1 ESPECIFICACIONES DE GRAVA PREFILTRO VERTICAL  Capa

Espesor (m) 0.10 0.20 0.50

1 2 3* *Capa de fondo

Diámetro (mm) 15 – 25 10 –15 5 –10

TABLA 5.2 ESPECIFICACIONES DE GRAVA PREFILTRO HORIZONTAL  Capa 1* 2 3 *Capa Aguas Arriba

Espesor (m) 1.00 4.50 4.50

Diámetro (mm) 80 – 250 30 –70 5 –12

TABLA 5.3 TASA DE FILTRACIÓN DE ACUERDO A LAS UNIDADES DE TURBIEDAD DEL AGUA (FILTROS LENTOS) Turbiedad (UNT) 10 50 50 - 100

Tasa (m3 /m2d) 7.20 – 20.40 4.8 2.4

 

 Anexos de Normas de Diseño de Agua Potable TABLA 5.4 GRAVA DE SOPORTE PARA EL MEDIO FILTRANTE (FILTROS (FILT ROS LENTOS)  Capa *1

Tamaño (pulg) 1-2

Espesor (m) 0.10 – 0.12

2 3 4

½-1 ¼-½ 1/8 – ¼

0.08 – 0.10 0.05 – 0.10 0.05 – 0.10

* Fondo

TABLA 5.5 UNIDADES DE RESERVA (FILTROS LENTOS) 

Población < 2000 2000 – 10,000

Número de unidades 2 3

Unidades De reserva 100% 50%

TABLA 5.6 RELACIÓN LARGO / ANCHO EN CAJAS DE FILTROS RECTANGULARES (FILTROS LENTOS)  Número de unidades 2 3

Largo/Ancho 1.33 1.50

4

2.00

TABLA 5.7 TIPO DE ESTRUCTURA DE ACUERDO A LA CAPACIDAD DE LA PLANTA  Capacidad de la planta Q ≥ 500 l/s Q: 100 a 500 l/s

Estructura Canaleta Parshall Vertedero rectangular o canal con cambio de pendiente

Q ≤ 50 l/s

Es posible utilizar el Qvertedero  preferiblemente para < 30 l/s triangular

 

 Anexos de Normas de Diseño de Agua Potable

TABLA No. 5.8 CLASIFICACIÓN DE LAS UNIDADES DE MEZCLA RÁPIDA  MECÁNICOS

Retromezclador en línea

Resalto Hidráulico

Canaleta Parshall Canal de Fondo Inclinado Vertedero Rectangular En tuberías Difusores

En línea

 HIDRAULICOS

Inyectores Estáticos Orificios Caídas Vertederos triangulares Medidor Venturi Contracciones Reducciones Orificios ahogados Velocidad o cambio Línea de bombeo de flujo Codos

En canales

 

 Anexos de Normas de Diseño de Agua Potable TABLA No. 5.9 CLASIFICACIÓN DE FLOCULADORES  CONTACTO DE SÓLIDOS

MECÁNICOS HIDRAULICOS HIDRÁULICOS

POTENCIA

MECANICOS

PANTALLAS HELICOIDALES MEDIOS POROSOS TUBERÍAS PALETAS TURBINA OSCILANTES

TABLA No. 5.10 PERIODO DE RETENCION DE ACUERDO A LA TASA TAS A DE DECANTACION  Tasa de decantación (m3 /m2d) 20 – 30 30 – 40 35 – 45 40 – 60

Periodo de retención (horas) 3.0 – 4.0 2.5 – 3.5 2.0 – 3.0 1.5 – 2.5

TABLA No. 5.11 DIÁMETRO DEL MÚLTIPLE DE RECOLECCIÓN DE LODOS EN FUNCIÓN DE LA LONGITUD TOTAL DEL MISMO (DECANTACIÓN) L (m) 2.0 – 3.5 3.5 – 6.5 6.5 – 12.0

D (pulg) 4 6 8

 

 Anexos de Normas de Diseño de Agua Potable

TABLA No. 5.12 INCREMENTO DEL CAUDAL NOMINAL DE ACUERDO AL NUMERO DE UNIDADES DE DECANTACION Número de unidades 2 3 4 Mayor o igual a 5

Porcentaje de incremento 100 33 25 20

TABLA No. 5.13 CLASIFICACIÓN DE SEDIMENTADORES Y DECANTADORES  Desarenadores Sedimentadores Estáticos o Decantadores Estáticos Sedimentadores

Flujo horizontal

Decantadores Dinámicos

Suspensión hidráulica Suspensión mecánica

Flujo vertical Flujo helicoidal Agitación Separación

Decantadores Laminares

Flujo ascendente

Pulsante o vacío

 

 Anexos de Normas de Diseño de Agua Potable TABLA No. 5.14 ESPESOR Y TAMAÑO DE LAS SUBCAPAS DE SOPORTE DEL FONDO FALSO Sub capa 1a  2a  3a  4a  5a 

Espesor (cm) 5.0 – 7.5 5.0 – 7.5 7.5 – 10.0 7.5 – 10.0 10.0 – 15.0

Tamaño (mm) 4.8 – 2.4 12.5 – 4.8 19.0 – 12.5 38.0 – 19.0 63.0 – 38.0

TABLA No. 5.15 ESPESOR Y TAMAÑO DE LAS SUBCAPAS DE SOPORTE DE FONDO TIPO WHEELER Sub capa 1a  2a  3a  4a 

Espesor (cm) 7.5 7.5 7.5 12.5

Tamaño (mm) 4.8 – 9.5 9.5 – 15.9 15.9 – 25.4 25.4 – 31.7

TABLA No. 5.16 ESPESOR Y TAMAÑO DE LAS SUBCAPAS DE SOPORTE SOP ORTE CUANDO SE UTILIZAN TUBERÍAS PERFORADAS Sub capa 1a  2a  3a  4a 

Espesor (cm) 10.0 7.5 7.5 12.5

Tamaño (mm) 2.4 - 4.8 4.8 - 9.5 9.5 – 19.0 19.0 – 38

 

 Anexos de Normas de Diseño de Agua Potable TABLA No. 5.17 PARA LAVADO CON AGUA, BLOQUES LEOPOLD COMUNES Sub capa

Espesor (cm)

Tamaño (mm)

15.0 5.0 5.0 5.0

1.6 3.2 –– 3.2 6.4 6.4 – 12.7 12.7 – 19.0

a

12a   3a  4a 

TABLA No. 5.18 PARA LAVADO CON AGUA Y AIRE, BLOQUES LEOPOLD ESPECIALES Sub capa 1a  2a  3a  4a  5a  6a  7a 

Espesor (cm) 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0

Tamaño (mm) 19.0 – 12.7 12.7 – 6.4 6.4 – 3.2 3.2 – 1.6 3.2 – 6.4 6.4 – 12.7 12.7 – 19.0

TABLA No. 5.19 CAPA SOPORTE CUANDO SE UTILIZAN VIGAS PREFABRICADAS Sub capa 1 2 3 4 Fondo Total

Espesor (cm) 7.5 7.5 7.5 10.0 12.5 45.0 TABLA No. 5.20

Tamaño (mm) 1/8 – 1/4 1/4 – 1/2 1/2 - 3/4 3/4 – 1 ½ 1½-2

 

 Anexos de Normas de Diseño de Agua Potable CARACTERÍSTICAS DE LOS LECHOS DOBLES DE ANTRACITA Y ARENA (FILTROS DE FLUJO DESCENDENTE) Características

Arena

Antracita

Espesor de la capa(mm) (m) Tamaño efectivo Coeficiente de uniformidad Tamaño del grano menor (mm) Tamaño del grano mayor (mm)

0.15 –– 0.20 0.45 0.60 ≤ 1.50 0.42 1.41

0.45 –– 0.60 0.80 1.10 ≤ 1.50 0.70 2.00

TABLA No. 5.21 CARACTERÍSTICAS DE LOS LECHOS DOBLES DE ANTRACITA Y ARENA (FILTRACIÓN DIRECTA O FILTRACIÓN DE AGUA COAGULADA) Características Espesor (m) Tamaño efectivo (mm) Coeficiente de uniformidad Tamaño del grano mayor (mm) Tamaño del grano menor (mm)

Arena 0.30 – 0.50 0.40 – 0.70 ≤ 1.50 1.41 0.42

Antracita 0.50 – 1.00 0.90 – 1.30 ≤ 1.50 2.40 0.70

TABLA No. 5.22 CARACTERÍSTICAS DE LA CAPA SOPORTE PARA FILTROS DE FLUJO ASCENDENTE Espesor (cm) 7.50 7.50 10.00 12.50 20.00 12.50 10.00

Tamaño (mm) 31.70 – 25.40 25.40 – 15.40 15.90 - 9.50 9.50 – 4.80 4.80 – 2.40 9.50 – 4.80 15.90 – 9.50

 

 Anexos de Normas de Diseño de Agua Potable TABLA No. 6.1 CLASIFICACIÓN DE APARATOS CLORADORES 

Capacidades Tipo

De presión

De vacío

Sistema de montaje

En pedestal Directamente los cilindros En pedestal En la pared Directamente los cilindros

kg/día

lb/día

en

2 a 140 1 a 34

4 a 300 2 a 75

en

2 a 8000 1.4 a 100 1.4 a 230

4 a 8000 3 a 200 3 a 500

TABLA 8.11  DIÁMETROS DE LAS VÁLVULAS DE AIRE CON RELACIÓN AL DIÁMETRO DE LA TUBERÍA Ø Tubería 12” 14” 16” 18” 20” 24” 30”

Ø Válvula de aire  Manual 4” 4” 6” 6” 6” 8” 8”

Ø Válvula de aire  Automática ¾” ¾” 1” 1” 2” 2” 2”

Para diámetros menores a 12” pueden usarse válvulas de aire automáticas de ½” de diámetro.

TABLA 8.22  1

 Abastecimiento de agua. Teoría y Diseño. Simon Arocha R. Caracas Noviembre de 1977.  Idem.

2

 

 Anexos de Normas de Diseño de Agua Potable DIÁMETROS DE LAS VÁLVULAS DE LIMPIEZA CON RELACIÓN AL DIÁMETRO DE LA TUBERÍA (2”-10”) Ø Tubería 2” 2 ½” 3” 4” 6” 8” 10”

Ø Válvula de  Limpieza 2” 2” 2” 2” 4” 4” o 6” 6”

TABLA 8.33  DIÁMETROS DE LAS VÁLVULAS DE LIMPIEZA CON RELACIÓN AL DIÁMETRO DE LA TUBERÍA (12”-30”) Ø Tubería 12” 14” 16”

Ø Válvula de  Limpieza 6” 6” 6”

18” 20” 24” 30”

6” 8” 8” 10”

TABLA 8.44  3  Idem. 4

 Especificaciones para instalación de tubería del Servicio Autónomo Nacional de Acueductos y Alcantarillados.

 

 Anexos de Normas de Diseño de Agua Potable ANCHOS Y PROFUNDIDAD DE LAS ZANJAS PARA COLOCACIÓN DE TUBERÍAS Diámetro interior del tubo mm Pulgadas

Profundidad del zanjo (cms)

Ancho del zanjo (cms)

50 80 100 150 200 250 300 350 400 450

2 3 4 6 8 10 12 14 16 18

80 90 100 105 110 115 120 125 140 140

50 50 50 75 80 85 90 95 100 100

500 600 900

20 24 36

140 150 180

110 120 150

TABLA 8.5 VELOCIDAD MÁXIMA EN M/S Y CAUDAL MÁXIMO EN L/S, DE ACUERDO AL DIÁMETRO DE LA TUBERÍA Diámetro mm 75 100 150 200 250 300 350 400 450 500 600 750

Pulgadas 3 4 6 8 10 12 14 16 18 20 24 30

Velocidad Máxima (m/s)

Qmax   (l/s)

0.70 0.75 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.25 1.30 1.40 1.60 1.60

3.05 5.89 14.14 28.27 49.09 77.75 115.45 157.10 206.78 274.90 452.39 729.60

 

 Anexos de Normas de Diseño de Agua Potable

TABLA 8.6 VELOCIDAD MÁXIMA EN M/S DE ACUERDO AL TIPO DE TUBERÍA Tipo de Tubería De concreto simple hasta 18” de diámetro De concreto reforzado De acero sin revestimiento De acero con revestimiento De polietileno de alta densidad De PVC (Cloruro de Polivinilo) Túneles sin revestimiento

Velocidad máxima m / s 3.0 3.0 5.0 5.0 5.0 5.0 2.0

TABLA 9.1 DIÁMETRO DEL ADEME DEL POZO DE ACUERDO AL CAUDAL DE BOMBEO Diámetros internos ademe o forro del pozo pulgada (mm) 6 (150) hasta 8 (200) 10 12 14 16 20 24 30

(250) (300) (350) (400) (500) (600) (750) más de

Caudal de bombeo gpm l/s 160 (10) 240 (15) 400 630 950 1270 1900 3000 3000

(25) (40) (60) (80) (120) (189) (189)

TABLA 9.2 DIÁMETROS PARA COLUMNA DE POZOS EN RELACIÓN AL CAUDAL

 

 Anexos de Normas de Diseño de Agua Potable Caudal

Diámetro

gpm 0 50 100 600

l/s (0 - 3.15) (3.15 – 6.3) (6.3 – 37.8) (37.8 –75.7)

50 100 600 1200

pulgada 3 4 6 8

(mm) (75.0) (100) (150) (200)

TABLA 9.3 PRESIÓN ATMOSFÉRICA EN FUNCIÓN DE LA ALTURA SOBRE EL NIVEL DEL MAR Y PRESIÓN DE VAPOR DE AGUA A UNA TEMPERATURA DE AGUA

 Altura sobre sobre el nivel del  mar en  metros 0.0 304.8 609.6 1219.2 1828.8 2438.4

 Presión  atmosféricaa en  atmosféric  metros

Temperatura del  Presión vapor vapor  agua – 0°C  de agua en  Kg/cm 2 

10.3 10.0 9.6 8.9 8.3 7.8

0.0 4.4 10.0 15.6 21.1 26.7

0.0056 0.0077 0.0119 0.0183 0.0253 0.0358

3048.0 4572.0

7.2 5.8

32.5 37.8

0.0492 0.0675

 

 Anexos de Normas de Diseño de Agua Potable -

-

49.0 66.0 82.0 100.0

0.1195 0.2601 0.5273 1.033

TABLA 9.4 DIÁMETRO DE TASAS DE CONEXIÓN DE BOMBAS   Diámetro de tasa Pulgada (mm) 2 (50) menor de 3 4 6 8 10

(75) (100) (150) (200) (250)

Rango de caudales gpm (l/s) 80 (5.0) 80 – 200 200 – 400 400 – 900 900 – 1200 1200 - 1600

(5.0 –12.6) (12.6 – 25.2) (25.2 – 56.8) (56.8 – 75.7) (75.7 – 101)

TABLA 9.5 DIÁMETRO DE VÁLVULAS DE ALIVIO DE ACUERDO AL CAUDAL Diámetro de tasa

Rango de caudales

 

 Anexos de Normas de Diseño de Agua Potable pulgada 6 4 3 2 1

(mm) (150) (100) (75) (50) (25) menor de

gpm 1000 –2000 500 – 1000 250 – 500 60 – 250 - 60

(l/s) (63 –126) (31 – 63) (15 – 31) (3.78 – 15) (3.78)