3ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL FERNANDO ARMINDO LUGO MNDEZPresidente de la RepblicaESPERANZA MARTINEZMinistra de Salud Pblica y Bienestar SocialEFRAN ALEGRE SASIANMinistro de Obras Pblicas y ComunicacionesBERNARDO ESQUIVEL VAESKENSecretario Ejecutivo-Ministro de la SecretaraTcnicadePlanificacinOSMAR LUDOVICO SARUBBIPresidente del Comit de Administracin del EnteRegulador de los Servicios SanitariosLORENZO JIMNEZ DE LUISCoordinador Residente del Sistema de NacionesUnidas y Representante Residente de PNUDRUBN FIGUEROARepresentante OPS/OMS en ParaguayPAULO SASSARAORepresentante Residente de UNICEFGUILLERMO MIRANDADirector de la Oficina Subregional para el Cono Surde Amrica Latina de OITSERVICIO NACIONAL DE SANEAMIENTO AMBIENTALADA BEATRIZ VERNA ACOSTADirectora General del SENASAILSE BEATRIZ PERALTA RESQUNDirectora de Asuntos Sociales y Organizacin Comunitaria - DASOCPROGRAMA FORTALECIENDO JUNTAS DE SANEAMIENTOAMOMBARETE Y MEHRAPECon el apoyo tcnico y financiero delPROGRAMACONJUNTOFORTALECIENDOCAPACIDADESPARALADEFINICINYAPLICACINDEPOLTICASDEAGUA POTABLE Y SANEAMIENTO - PNUD, UNICEF, OPS/OMS Y OITALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURALElaboradopor:Ing. William Carrasco Mantilla, Consultor Internacional OPS/OMS - ParaguayIng. Carlos G. Pavn Cano, Consultor AIDIS ParaguayAbog. Mnica Mariza Portillo y Abog. Julio Cesar Villanueva.Asesores Jurdicos del SENASA:Desarrollo metodolgico y pedaggico del Programa:Ing. William Carrasco Mantilla, Consultor OPS/OMS - ParaguayCoordinadoresTcnicos:Ing. Patricia Segurado; Asesora en Ambiente y Desarrollo SostenibleIng. Roberto Lima Morra; Consultor Nacional en Agua y SaneamientoDiseo y Diagramacin: Violeta Doldn ReImpresin:QuintoPrincipio2011,Asuncin-Paraguay5ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURALCONTENIDOPRESENTACIN..............................................................................................................71. SOLUCIONES TECNOLGICAS COLECTIVAS..........................................................111.1 SISTEMAS COLECTIVOS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA......................................111.1.1 SISTEMAS CONFUENTE DE AGUAS SUBTERRNEAS..........................................111.1.2 SISTEMAS CONFUENTE DE AGUAS SUPERFICIALES...........................................191.2 SISTEMASCOLECTIVOSDESANEAMIENTO........................................................221.2.1 REDESDEALCANTARILLADOSSIMPLIFICADOS..................................................231.2.2 ALCANTARILLADOSCONDOMINIALES...............................................................281.2.3 TRATAMIENTODELASAGUASRESIDUALES.......................................................341.2.4 ALCANTARILLADOSDEFLUJODECANTADO.......................................................352. SOLUCIONESTECNOLGICASINDIVIDUALES.....................................................432.1 ABASTECIMIENTO DE AGUA PARA VIVIENDAS DISPERSAS....................................432.1.1 CAPACIN DE AGUA SUBTERRNEA COMO SOLUCIN INDIVIDUAL...................432.1.2 CAPTACIN Y ALMACENAMIENTO DE AGUA LLUVIA............................................482.1.3 BOMBEODEAGUA............................................................................................572.2 AGUA SEGURA PARA VIVIENDAS DISPERSAS......................................................632.2.1 PRETRATAMIENTOS..........................................................................................632.2.2 CLARIFICACIN................................................................................................652.2.3 FILTRACIN......................................................................................................672.2.4 DESINFECCIN.................................................................................................702.3 SOLUCIONESINDIVIDUALESDESANEAMIENTO................................................762.3.1 TRATAMIENTO DE LAS AGUAS GRISES................................................................802.3.2 SISTEMASSEPTICOS..........................................................................................822.3.3 POSTRATAMIENTOS..........................................................................................872.3.4 LETRINAS.........................................................................................................89BIBLIOGRAFA...................................................................................................................997ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURALPRESENTACINEste manual hace parte integral de la serie depublicacionesdesarrolladasenelmarcodelprograma de Fortalecimiento de las Juntas deSaneamientoAMOMBARETEYMEHRAPE,cuyoobjetivoesbrindarasistenciatcnicaycapacitacinalasJuntasde Saneamiento, con el propsito de fortalecersu gestin y mejorar su capacidad institucionalpara garantizar su sostenibilidadAMBOMBARETEYMEEHARAhasidodesarrollado con el apoyo tcnico y financierodel PROGRAMA CONJUNTO FORTALECIENDOCAPACIDADESPARALADEFINICINYAPLICACIN DE POLTICAS DE AGUA POTABLEYSANEAMIENTO,delPNUD,UNICEF,OPS/OMSYOIT,aplicandolasexperienciasdelPrograma Cultura Empresarial desarrollado e implementado exitosamente en Colombia,desde principios del ao 2000.Con el desarrollo de este manual y la implementacin del Programa AMOMBARETE YMEHRAPE el Servicio Nacional de Saneamiento Ambiental SENASA da cumplimientoa lo establecido en el Artculo 46 del Decreto reglamentario 8910 de 1974, mediante elcual se ordena al SENASA prestar asesoramiento tcnico y administrativo a las Juntas,para el mejor desenvolvimiento de sus funciones.Para su elaboracin, se tomaron como referencia diferentes publicaciones, investigacionesy documentos desarrollados en Pases como Colombia, Per, Bolivia, Paraguay, Hondu-ras, Nicaragua, Guatemala, El Salvador, Bolivia y Suecia, teniendo en cuenta los siguientesaspectos de la poblacin: Tipo de fuente disponible Ingreso comunitario Disponibilidad de mano de obra Disponibilidad de materiales producidos en el mercado local y colindante.La principal referencia para la elaboracin de este documento es el Ttulo J del ReglamentoTcnicodelSectordeAguaPotableySaneamientoBsicoRAS,denominadoALTERNATIVASTECNOLGICASENAGUAYSANEAMIENTOPARAELSECTORRURAL,elaboradoporelIngenieroArmandoVargasLivanoparaelMinisteriodeAmbiente,Vivienda y Desarrollo Territorial de Colombia.Este manual tienepor objeto suministrarinformacin terica yprctica a las AutoridadesSanitarias, Ambientales, Tcnicas yPolticas, incluidas las Juntas deSaneamiento, acerca de lasalternativas tecnolgicasdisponibles de abastecimiento deagua y saneamiento bsicopara las comunidades quehabitan en la zonarural del Pas.ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL8Paraguay es un pas con una alta ruralidad. La zona urbana se define como todas aquellasreas amanzanadas de los distritos, mientras que las reas restantes no amanzanadasconstituyenlapoblacinrural.En2008,lapoblacintotaldeParaguayascendaa6.164.082 habitantes, 41% de la cual viva en reas rurales y 59% en reas urbanas1.Dosregionesnaturalesoccidentalyoriental,seencuentrandivididasporelroPara-guay2:La regin occidental, con 246.925 km2, tambin conocida como Chaco, es una reginsemiridayconstituyeunaplaniciealuvionalcontopografaplana,casientodasuextensin. Esta regin presenta condiciones extremas de humedad y sequedad, ademsde un subsuelo impermeable hace inundable gran parte de la ribera de los ros Paraguayy Pilcomayo. El Chaco tiene una poblacin que representa el 1,7% del total de la poblacindel pas, resultando una densidad demogrfica de 0,2 habitantes por km2.La regin oriental, comprende parte de las cuencas de los ros Paraguay y Paran, tieneuna superficie de 159.827 km2, y representa el 39% de la superficie total del pas.Con una topografa ondulada, esta regin es habitada por el 98% de la poblacin, lo quele da una densidad demogrfica de 18,6 habitantes por km2.El sistema de asentamientos humanos contiene la poblacin rural que habita en centrosde vivienda nucleada y viviendas dispersas, los cuales conservan formas de vida ruralalrededordesusactividadesproductivas.Ladensidaddelapoblacinruralysuconfiguracin espacial est estrechamente relacionada con el clima, la oferta hdrica, laprecipitacinpluvialylacalidaddelsueloporsusatributosparalaproduccinagropecuaria.Porsuparte,lasalternativastecnolgicasparaabastecimientodeaguaysaneamientobsico en las reas rurales estn directamente relacionadas con el tipo de poblamiento enfuncin de la densidad poblacional, cuyas configuracones tpicas se pueden agrupar as:ZONA RURAL DISPERSA:Grupo 1: Poblamiento con muy baja densidad poblacional: Menos de 15 Hab/km2Grupo 2: Poblamiento con baja densidad poblacional: Entre 15 y 30 Hab/km2ZONA RURAL NUCLEADA:Grupo 3: Poblamiento con regular densidad poblacional: Entre 30 y 60 Hab/km2Grupo 4: Poblamiento con alta densidad poblacional: Mas de 60 Hab/km2Las alternativas tecnolgicas ms frecuentes e indicadas para zona rural dispersa, sonabastecimientodeaguamediantesolucionesindividuales,ysaneamiento(aguasresiduales y disposicin de residuos slidos) a travs de sistemas individuales, tambin.1Fuente: DGEEC, EPH 2008. Base Sistema de Datos PARINFO.2Documento bsico comn, DGEEC, Abril 20109ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURALPara la zona rural nucleada, aplican soluciones colectivas para la provisin de agua y parala recoleccin de las aguas residuales domsticas pueden emplearse soluciones colectivascon alcantarillados convencionales o no convencionales. El servicio de aseo puede serprestado mediante recoleccin peridica de los residuos slidos en camiones recolectoresusando las vas de acceso que disponen en estas zonas.Teniendoencuentalaclasificacindescrita,estemanualsedivideendospartes:Laprimera incluir las soluciones alternativas COLECTIVAS para abastecimiento de agua ysaneamiento, en tanto que en la segunda parte se presentarn tecnologas INDIVIDUALESms indicadas para zonas rurales dispersas.1. SOLUCIONES TECNOLGICAS COLECTIVAS1.1 SISTEMAS COLECTIVOS DE ABASTECIMIENTO DE AGUAUn sistema de provisin o abastecimiento de agua es un conjunto de instalaciones queseconstruyeparacaptar,conducir,tratar(opotablizar)ydistribuirelaguaaunacomunidad, en forma continua, en cantidad suficiente y con la calidad y presin necesariaspara garantizar un servicio adecuado a todos los usuarios.Lossistemascolectivosdeabastecimientodeaguaseclasificansegnlafuentedesuministro en dos tipos: DefuentesSubterrneas:pozos,manantiales.(estaeslaprincipalenelsectororiental, ms del 90% de los sistemas enservicio). De fuentes Superficiales: ros, arroyos, canales.1.1.1 SISTEMAS CONFUENTE DE AGUAS SUBTERRNEASLossistemasdeabastecimientodeaguamscomunesennuestroPas,sonlosqueutilizan como fuente las aguas subterrneas y emplean equipos de bombeo para elevarel agua desde un acufero o manto de agua subterrneo hasta una caseta de cloracin yluego desde all hasta untanque de almacenamiento. Desde el tanque elevado, el aguallega a las viviendas, generalemte por gravedad.Es el sistema de abastecimiento de agua, ms utilizado por el SENASA, tiene los siguientescomponentes: Captacin: Pozo tubular profundo Equipamiento electromecnico: electrobomba sumergible y bomba dosificadorade productos qumicos Extensin elctrica y transformador Caseta de operaciones Tanque Elevado Red de distribucin1.1.1.1 OBRA DE CAPTACIN: POZO TUBULAR PROFUNDOElaguaaproveerescaptadadelacuferomedianteunaperforacin(pozotubularprofundo), que generalmente es de 150 m de profundidad, y de pequeo dimetro (0.15a 0.25 m segn el tipo de terreno)ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL12a) Estudios previos y seleccin del sitioTodo proyecto de captacin de agua subterrnea mediante la perforacin de un pozoprofundodebercontarprevioasuejecucinconundocumentoconocidocomoanteproyectodelaperforacindelpozo.Elanteproyectoservirparaprepararladocumentacin tcnica que constar de: Estudio hidrogeolgico. Certificado de permisos necesarios. Seleccin del sitio de perforacin y legalizacin del terreno para la perforacin. Prediseo del pozo. Elaboracin de las especificaciones tcnicas para su construccin.El estudio hidrogeolgico deber contener como mnimo los siguientes puntos: Informacin geolgica e hidrogeolgica de la zona. Aspectos geogrficos fisiogrficos y geomorfolgicos de la zona. Datos relevantes de los pozos existentes en la zona (caudal extrado, profundidad,dimetrodeperforacinyrevestimiento,perfileslitolgicos,nivelesttico,abatimientos, calidad del agua, etc.). Datos de estudios geofsicos realizados. Riesgos de contaminacin. Cantidad de pozos necesarias para cubrir la demanda. Conclusiones. Recomendaciones.Para la seleccin del sitio, debe tenerse en cuenta: Dimensiones adecuadas para albergar todas las instalaciones. Transferenciadeterrenoalaasociacinojuntaquetendrasucargolaadministracin, operacin y mantenimiento del sistema. Disponibilidad de energa elctrica y facilidad de acceso al sitio. No inundable. Alejado de posibles fuentes contaminantes (vertederos, tratamiento de efluentes,utilizacin de agroqumicos).b) Construccin del PozoLa construccin del pozo se concebir de acuerdo a las siguientes etapas: perforacin,instalacindetubosciegosyfiltros(incluyeelfiltrodegrava),selladosanitario,yeldesarrollo para obtener un funcionamiento libre de arena a un rendimiento mximo.Lospozosdebernserperforadoshastaalcanzarlasprofundidadesycaractersticasfsicassealadasenelanteproyectoyenlasespecificacionesdondeseindicarlainformacin geolgica de la regin en que se encuentra el sitio de la perforacin.13ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURALLos dimetros mas comnmente utilizados para las perforaciones y los entubados, seindican en el siguiente cuadro:La proteccin de la cabeza del pozo (sello sanitario) deber ser realizada con hormignenelespaciocomprendidoentreelrevestimientoylapareddelpozohastaunaprofundidad mnima de 15 m, o hasta superar la profundidad del ingreso de contaminante.c) Revestimiento del pozoTubosciegosytubosfiltros.Basndoseenloselementosdelpre-diseodelpozo,elcorte litolgico, en las grficas del registro elctrico, por las observaciones personales ylas reportadas en los informes de trabajo diarios, se disear el revestimiento del pozo,estipulndose el dimetro, longitudes y espesores de tubera ciega y filtros, especificandoasimismo los niveles y profundidades a que se deber instalar la tubera de acuerdo a suscaractersticas.Una vez concluida la construccin del pozo, se proceder a la limpieza, que consiste enbombear agua mediante la utilizacin de un compresor, hasta lograr que el agua salgatotalmente limpia, (10 horas como mnimo).d) Prueba de Bombeo y RecuperacinSe proveer, instalar y mantendr un equipo de bombeo con capacidad para extraer loscaudales y niveles de carga dinmica sealados en el anteproyecto, el cual deber sercapaz de mantenerse trabajando por lo menos 24 horas sin paros por mantenimiento oreparaciones.Esteequipotambindebetenercapacidadparaajustarladescargaavalores mnimos, mediante vlvulas o control de velocidades.Serealizarnlasmedicionesdeniveldurantelapruebadebombeo.Alterminarlaprueba de bombeo se harn las mediciones de niveles de recuperacin.e) DesinfeccinLuegodeconcluidalalimpiezaydesarrollodelpozoyconunaanticipacindecmomnimo 24 horas,seprocedealadesinfeccin,vertiendounasolucindecloro.Estaoperacinserealiza paraeliminarlaprobablecontaminacinbacterialproducidadu-rante los trabajos de perforacin, evitando as errores de apreciacin, cuando se realicela toma de muestra para el anlisis bacteriolgico.ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL14f) Informe final del pozoPor ultimo se realiza el informe final del pozo, el cual deber contener como mnimo lasiguiente informacin: Nombre y No del Pozo Localizacin exacta con coordenadas geodsicas Descripcin del Pozo con todos sus detalles (longitud y ubicacin de tubos ciegos yfiltros, empaque de grava, sello sanitario, cimentacin, posicin de la bomba, etc.) Corte transversal del Pozo Dimetro de perforacin y revestimiento Nivel esttico y Nivel dinmico Fechas de Referencia Perfil Geolgico Informe sobre el desarrollo del pozo Resultados de las Pruebas de Bombeo Anlisis de agua y otros realizados Prueba de verticalidad y registro elctrico1.1.1.2 ELECTROMECNICAa) Electrobomba sumergibleEselequipoqueelevarelaguadesdeelacuferohastaeltanqueelevado.Sudenominacin obedece a que tanto la bomba como el motor, se sumergen en la fuentemisma. La bomba es centrfuga vertical, especialmente diseada para trabajar en dentrodel entubamiento del pozo, accionada por un motor elctrico a travs de un acoplamientodirecto.En el caso de que el tanque elevado no se encuentre en el mismo predio que el pozo, sedeber dimensionar una tubera de impulsin.El cable de conexin del motor ser con cable sumergido flexible y apto para trabajarbajo severas condiciones de funcionamiento. Para evitar que la bomba sumergible trabajeen vaco, se protegern mediante tres electrodos, uno para posicin superior, el segundopara referencia y el tercero para la posicin inferior, que actuarn de guarda niveles.b) Bomba dosificadoraEl mtodo usual para la desinfeccin del agua cruda, es mezclarla con un desinfectante(solucin de cloro (%) y que la mezcla permanezca un cierto tiempo dentro del tanqueelevado antes de enviarla a la red.La tecnologa usual para incorporar el cloro al agua y permitir un mezclado homogneoes inyectar la solucin de cloro en la tubera de impulsin, esto hace que debido a laturbulencia se logre una mezcla uniforme. Esta tarea la realiza la bomba dosificadora.(Ver Manual No. 4. Operacin y mantenimiento)15ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL1.1.1.3 CASETA DE OPERACIONESLa caseta de operaciones es el recinto que albergar los tableros de comando y, controldel equipamientodebombeo,comoastambin,elequipodosificadordeproductosqumicos, para la desinfeccin.Lainclusindeesterecintoesestrictamentenecesaria,debidoaqueloselementosmencionados deben ser protegidos de la intemperie y posibles actos de vandalismo y/ohurtos. Es condicin fundamental que el predio est muy bien iluminado y cuente con unadecuadocercodeproteccin.Lasuperficiecubiertadeesterecinto,serelmnimonecesario para albergara los elementos mencionados. Generalmente son de 4 m2.Normalmente las casetas son construidas con mampostera de ladrillo comn revocadoen ambas caras y cubierta de losa de hormign. No obstante, a continuacin se planteanalgunas alternativas no convencionales que pueden ser utilizadas en casos especiales:a) Construcciones en MaderaEn laszonas donde exista abundancia la madera y aserraderos para elaborar tablas yvigas, puede plantearse la alternativa de construir con este tipo de material, empleandola mano de obra local. La condicin fundamental, es darle a la madera un tratamientopara hacerla resistente al fuego y al ataque de los insectos.Para conservar la madera hay que protegerla qumicamente. El mtodo ms importantees impregnarla con creosota o cloruro de cinc. Este tratamiento siguesiendo uno de losmejores,apesardeldesarrollodenuevoscompuestosqumicos,sobretododecompuestos de cobre.Tambin se puede proteger la madera de la intemperie recubriendo su superficie conbarnices y otras sustancias que se aplicancon brocha, pistola o bao. Pero estas sustanciasno penetran en la madera, por lo que no previenen el deterioro que producen hongos,insectos y otros organismos.As mismo, es posible incrementar la resistencia al fuego mediante tratamientossimplesde impregnacin de sustancias retardantes al fuego.b) Construcciones con ladrillos de suelo cementoEsta es una excelente alternativa, en los lugares (la mayora), donde el tipo de suelo seaarenoarcilloso.Elladrillodesuelocementoesunelementodemuybajocostoysufabricacinnonecesitamanodeobraespecializada,bastacondarunacharladecapacitacin y algunas prcticas, para que cualquier persona pueda elaborar este tipo deladrillo. Esto trae aparejado un valor agregado a la comunidad.La condicin necesaria para este tipo de mampostera es realizar un tratamiento exte-rior con algn tipo de pintura hidrfuga.ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL16c) Casetas Prefabricadas de Hormign ArmadoPara ciertas condiciones (zonas de difcil acceso, plazos de ejecucin reducidos, escasezde ladrillo comn, etc), resulta conveniente emplear este tipo de construccin. Se puedenrealizar diseos muy sencillos ylas piezas son livianas fciles de transportar y montar.1.1.1.4 PUESTO DE DISTRIBUCINDebido a que en los sistemas de agua potable de las comunidades rurales, las lneas deenergaelctricadebajatensinsonprecariasoestnsobrecargadas,losproyectosdebenincluirestospuestosdedistribucin,quesonnecesariosparagarantizar,medianamente, una provisin adecuada de energa elctrica.Estas instalaciones permiten tomar la corriente de las lneas de media tensin (13.200Voltios)ytransformarlaenbajatensin(220o380Voltios)paraproveerdeenergaelctrica a la caseta de operaciones.En el diseo del Puesto de Distribucin,se preveruna reserva de cargas, considerandofuturas ampliaciones y se restringir la potencia inicial mediante una llave limitadora.Las reservas previstas sern, de acuerdo a las potencias estimadas de las bombas a serinstaladas:Potencia > 30 HP: 25% de reserva15 HP < Potencia < 30 HP: 50% de reservaPotencia < 15 HP:100% de reserva1.1.1.5 TANQUE ELEVADOEl tanque elevado cumple dos funciones:Permitir que la distribucin de agua se haga por gravedad. Normalmente la fuente deagua (Pozo Tubular Profundo) est ubicado en un lugar bajo de la poblacin, entonces,para hacer llegar el agua a las viviendas (o a los centros de consumo), sera necesario quelabombagenerelapresinnecesariaparaelevarelaguadesdeelpozohastaestoscentrosdeconsumo,locualseraunaprcticanorecomendableporloscostosdeoperacin que se produciran con el bombeo. Por esta razn, la bomba sumergible elevael agua al tanque, que normalmente est en el punto mas alto de la comunidad, y estopermite que el agua escurra por accin de la gravedad, y llegue a todas las viviendas ocentros de consumo.Almacenar cierto volumen de aguay tenerla disponible para su utilizacin. El tanque dealmacenamiento debe garantizar la cantidad de agua necesaria para que se suministreel servicio a la poblacin durante todo el da. Para tal efecto, es necesario conocer lavariacin del consumo durante las horas del da3.3Para efectos prcticos, no se considerarn los coeficientes k1 y k2 de mximos consumos.17ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURALPara entender este concepto vamos a emplear un ejemplo: Supongamos que las perso-nas de la comunidad consumen en total, 100.000 litros de agua durante el da (promediodurante todo el ao).Consumo medio diario. Si dividiramos este volumen de agua por las 24 horas que tieneelda,tendramosquedeltanquedeberasalirenformacontinua4.167litros/horadurante las 24 horas del da. Pero ocurre que en realidad el consumo no es continuo, sinoque vara durante las distintas horas del da; a estas horas y los consumos que ocurrendurante ese tiempo se denominan horas pico y consumos pico.Las horas pico de consumo se presentan en tres momentos del da: Pico de la Maana. Ocurre a la maana temprano (ejemplo desde la 5 a las 7 de lamaana) cuando las personas inician sus actividades diarias. Luego el consumodisminuye notablemente. Pico del Medio Da. Nuevamente cerca del medio da y la siesta: cuando comienzanlas actividades de la cocina por ejemplo desde las 11 a las 2 de la tarde se generaun nuevo pico de consumo y despus disminuye nuevamente. Picodelatardecer.Elltimopicosegeneraalatardecer,cuandolaspersonasregresan de sus actividades y el agua es utilizada para la higiene personal, estoocurre generalmente entre las 6 de la tarde y las 9 de la noche.Luego,hastaelamanecerdelnuevodaprcticamentenoexisteconsumodeagua.As las cosas, el volumen de almacenamiento del tanque debe garantizar que no falteagua en la red durante todo el da.Tradicionalmentelostanqueselevadossonconstruidosenhormignarmado(paravolmenesmayoresa20m3),ysonempleadostanquesdefibradevidriomontadossobre torres metlicas encaso que el volumen de almacenamiento sea igual o menor a10 m3.Tanque de Mampostera de ladrillo. Si el balance entre los costos del hormign armadoyelladrillocomnesfavorable,paravolmenesdehasta15m3podranconstruirsetanques elevados de mampostera de ladrillo comn (la cubay latorre de este material)Paravolmenesde20m3,podraemplearseunacombinacindetorredehormignarmado y cuba de ladrillo comn.Tanquesmontadossobretorredemadera.Paralassituacionescomolasplanteadasparalascasetas,podrandisearsetorresdemadera,sobrelascualessemontarantanques de fibra de vidrio. Ofrece las mismas ventajas que las indicadas para las casetas,pero el diseo y dimensionamiento debe ser realizado por un especialista.ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL181.1.1.6 RED DE DISTRIBUCINLafuncindelareddedistribucin,estransportarloscaudalesdeagua,hastalospuestos de consumo (grifo pblico o viviendas de los usuarios).Para la construccin de la red de distribucin, es normal el empleo de tuberas de PVCsoldable, debido a que su instalacin es sencilla y por lo tanto esta actividad se puedeconstituirenunaportecomunitario,previacapacitacinalosplomerosybajolasupervisindeunprofesional.Normalmente,elaportecomunitariosereducealaprovisin de mano de obra para la excavacin y relleno de zanjas; de incluirse la provisinde mano de obra. De otra parte, este material tiene un costo adecuado en relacin conotros materiales y adems son elementos seguros en cuanto a su resistencia y durabilidad.En el Manual No. 4 de Operacin y Mantenimiento, se incluye un en donde se explica endetalle el funcionamiento de la red de distribucin y la forma de instalar las tuberas.1.1.1.7 ACCESORIOS DE LA RED DE DISTRIBUCINa) Elementos Reductores de PresinEnalgunascomunidades,debidoaloaccidentadodelatopografalaspresionesenalgunossectoresdelareddedistribucinpodranalcanzarpresionesmayoresalasrecomendables (60 metros de columna de agua), en esos casos es necesario reducir laspresioneshastaestevalor.Aesteefecto,escomnlautilizacindeelementosdenominados cmaras rompe presin en otros casos se utilizan vlvulas reductoras depresin.El funcionamiento de estas cmaras rompe presin, se explica en detalle en el ManualNo. 4 de Operacin y Mantenimiento.b) HidrmetrosEl uso indebido del agua por parte de algunos miembros de las comunidades (riego dehuertas, utilizacin en oleras, bebederos de ganado, etc) genera grandes conflictos enlas comunidades, que en algunos casos lleva a que el sistema no sea sostenible.Debido a lo mencionado, resulta imprescindible incluir estos elementos en los programasde construccin de sistemas de provisin de agua.c) Limitadores de CaudalEn algunos casos, debido a que debido a la topografa, existe mucha diferencia entre laspresiones de servicio de los distintos sectores, permitiendo que los usuarios de estossectores tengan a disposicin, mayores caudales en sus viviendas lo cual desfavorece aotros sectores ubicados a cotas mayores.19ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURALAnteestasituacin,enestossectores,ycuandoeldimetrodelaredeselmnimorecomendable (40 mm), se deben generar prdidas de carga adicionales, mediante lainstalacin (en los puntos claves) de elementos limitadores de caudal.Normalmenteestoselograracerrandoparcialmentelasvlvulasexclusasdeesossectores, pero esto no resulta debido a que las mismas son de fcil acceso y genera elcontinuomanipuleodelasmismasgenerandoconflictosentrelosdistintossectoresinvolucrados,porlotantounamanerasencilladelimitarelcaudalesinstalarenloslugares claves de la tubera un buje con un orificio calibrado, de manera que limite elcaudal hasta el valor deseado, pero deben identificarse perfectamente los lugares dondeestn instalados, para que en el caso que se obturen puedan ser fcilmente desobstruidos;adems deben ser instalados con accesorios que permitan su desmontaje para la limpieza.d) ConexionesDomiciliariasLa conexin de las viviendas a la red de distribucin, se realiza mediante estos elementoscuya descripcin se presenta en el manual de operacin y mantenimiento de esta serie.1.1.2 SISTEMAS CONFUENTE DE AGUAS SUPERFICIALESLos sistemas de abastecimiento de agua con fuente superficial son escasos en nuestroPas y se utilizan en zonas montaosas que permiten captar el agua a una altura suficientepara permitir llevar el agua por el sistema de gravedad hasta los usuarios.Enestoscasos,laubicacin,caudalycalidaddelagua,serndeterminantesparalaseleccin y diseo del sistema de abastecimiento a construirse. Es importante tener encuenta, que el caudal mnimo en poca de estiaje, sea igual o mayor al requerido por elproyecto y las caractersticas hidrogrficas de la cuenca, asegurensu continuidad.Estos sistemas de abastecimiento de agua tienen los siguientes componentes: Obra de toma Sistema de decantacin y filtrado Reservorio Red de distribucin Conexionesdomiciliariasy/opiletapblica1.1.2.1 OBRA DE TOMAEnelsitioelegidoparalatoma,seharunaderivacinhaciauncuencodecaptacinconstruidoenmamposteradepiedrabrutaasentada en mortero de cemento y arena (verfigura 1).Figura 1. Obra de tomaALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL20El fondo del cuencose construir con el mismo sistema de los pavimentos tipo empedrado,con las juntas selladas con mortero de cemento. Este material (rocas) suele existir enabundancia en los sectores cercanos a los arroyos, o nacientes; en caso contrario puedeoptarse por otro tipo de material existente en la zona.El cuenco deber contar adems, con un cerco de proteccin y un sistema de tapa queimpida la entrada de insectos y vegetacin. Esta tapa removible puede ser construidaconunbastidordemaderaymallamediasombradePVC(deltipoutilizadoeninvernaderos).1.1.2.2 SISTEMA DE DECANTACIN Y FILTRADOEn la figura 1, se indica el esquema propuesto para la decantacin y filtrado del aguacruda.Figura 2. Esquema de funcionamiento del decantador y filtroEl Decantador est compuesto por uno o varios tubos de PVC de 300 mm de dimetro(de acuerdo al clculo del diseo).El proceso de sedimentacin se produce debido al cambio de velocidad producido por elensanchamiento brusco de la seccin por donde circula el agua.El decantador posee adems un sistema By Pass que permiterealizar peridicamente lalimpieza del tubo.Por su parte, el filtro consiste en un tubo del mismo material y dimetro que el decantador(sus dimensiones dependen del clculo de la carrera del filtro). En la parte superior einferiordeltubosedebeinstalarunaplaca(dePVComaderadura)perforada,quecumple la funcin de distribuir uniformemente el caudal de entrada y salida.21ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURALTodas las tuberas y accesorios de unin entre el decantador y el filtro, sern de hierrogalvanizado.El ensamble de este sencillo sistema no requiere mano de obra especializada y por lotanto puede emplearse mano de obra de la misma localidad, previa capacitacin.Acontinuacinsepresentaotraalternativaparaelfiltro,lacualpuedeserutilizadacuando no es necesaria la utilizacin del decantador, por ejemplo cuando la fuente es unmanantial donde el agua est libre de slidos sedimentables.Figura 3. Esquema del filtro alternativoEl sistema de filtro est compuesto por dos tubos filtros de PVC de distintos dimetros(del tipo utilizado para revestimiento de pozos tubulares profundos). Se introduce el demenor dimetro (100 mm) dentro del de 128 mm y el espacio anular entre ambos serellena con grava seleccionada (material de prefiltro utilizado normalmente en los pozosprofundos).El agua ingresa por las ranuras del tubo de mayor dimetro, pasa por el paquete de gravae ingresa a travs de las ranuras al tubo de menor dimetro.El tubo interior estar taponado en ambos extremos (tapones ciegos de PVC), pero enuno de los extremos se perforar e instalar un adaptador de hierro galvanizado, en elcual se conectar la tubera del mismo material que se utilizarpara la salida del aguafiltrada.Este sistema de filtro se instalar apoyado en soportes, de modo que quede separadodel fondo a 30 cm.Elcuencodebercontarconunatuberadedescargaporelfondo,parapermitirlalimpieza y mantenimiento del cuenco.Elsistemadebercontartambinconuncomponentededesinfeccin,queparaloscasos donde no haya energa elctrica en elsitio donde deba inyectarse el desinfectante,existe en el comercio local una bomba dosificadora en que los caudales de llegada alreservorio puedan manejarse por gravedad.ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL221.1.2.3 RESERVORIOEl reservorio se ubica en un sitio de tal maneraque se cargue por gravedad, a la vez debe estaren un punto lo suficientemente alto con respectoalasviviendasaservir,yaquelareddedistribucinsealimentarporgravedad.Elvolumen debe ser el necesario para abastecer alacomunidad.Lostanquesdefibradevidrio,sonlosmsindicados,yaquesondefciltransporte e instalacin. (Ver figura 4)1.2 SISTEMAS COLECTIVOS DE SANEAMIENTOLos sistemas colectivos de saneamiento incluyen todas aquellas soluciones alternativaspara la evacuacin, disposicin y tratamiento de las excretas y aguas residuales domsticasmediante sistemas de alcantarillado sanitario no convencionales. Dentro de estos sistemasalternativosseencuentranlosalcantarilladossimplificados,losalcantarilladoscondominiales y los alcantarillados de flujo decantado.El principal objetivo que justifica la implantacin de sistemas de alcantarillado sanitariono convencional, es lograr la universalizacin del servicio de alcantarillado al ofrecer alas poblaciones de bajos ingresos y aun a comunidades econmicamente pudientes, unasolucin efectiva y de bajo costo para la recoleccin y evacuacin de las aguas residualesdomsticas, permitiendo mejorar la cobertura de este servicio.Laprincipalventajadelossistemasdealcantarilladosnoconvencionalesesreducircostos de construccin ofreciendo una solucin tcnicamente adecuada. Los sistemasde alcantarillado no convencionales se basan en tecnologas que permiten ahorros enaguayenvariosaspectosdesuconstruccincomoexcavacionespocoprofundas,entibados de zanja sencillos, dimetros menores que los utilizados en los convencionalesy reduccin en la cantidad y tamao de las estructuras de mantenimiento con base en lascaractersticas propias de esas tecnologas y en la posibilidad de aprovechar las siguientesinnovaciones: Con los equipos especializados de succin, presin e inspeccin desarrollados enlosltimosaos,sefacilitanconsiderablementelaslaboresdelimpiezaymantenimiento en las zonas suburbanas permitiendo la construccin de cmarasoregistrosdeinspeccinmsespaciadosydemenortamaooinclusosueliminacin. En poblaciones pequeas, las labores de limpieza y mantenimientose pueden llevar a cabo con equipos pequeos de bajo costo y fciles de manejarpor las Juntas de Saneamiento. Conelusodecomputadoresydelosactualesprogramasdediseosepuedellegar a clculos ms confiables y ms precisos para las condiciones hidrulicas deFigura 4. Reservorio tipo23ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURALautolimpieza.Ancuandoestemanualsolamentepretendepresentarlasdiferentestecnologasaniveldescritivo,enestecapituloseincluirnalgunoscriteriosyparmetrosdediseodelosAlcantarilladosSanitariosNoConvencionales. Conlaadopcindeperiodosdediseoquenoexcedanlos20aos,sepuedereducir considerablemente el costo inicial de la inversin dimensionndolos concondiciones de autolimpieza y con dimetros ms pequeos. En otras palabras,cuando los periodos de diseo son demasiado largos, el flujo de las alcantarillasestarpormuchosaospordebajodelcaudaldediseogenerandounlucrocesante. Se pueden emplear tuberas con uniones elsticas hermticas a la exfiltracin einfiltracin de aguas subterrneas.Para que estas tecnologas alternativas de saneamiento sean eficientes y seguras es muyimportante que se conozcan los requerimientos de operacin y mantenimiento y se exijaun manejo adecuado a los operadores de estos sistemas, en especial cuando este manejocorraporcuentadelacomunidad.Loanteriorimplicauntrabajodemovilizacindeaccioneseducativas,departicipacinydeorganizacindelacomunidadyconlosoperadores y las autoridades administrativas y ambientales.Losalcantarilladossanitariosnoconvencionalesrequierenmuchamayordefinicinycontroldelascontribucionesdeaguasresidualesdadasumayorrigidezencuantoaposibilidad de prestacin de servicio a futuros usuarios no previstos, o a incrementos enladensidaddepoblacinybajoningunacircunstanciapermitenelingresodeaguaslluvias, ya sea desde las instalaciones internas de las viviendas o desde sumideros en lasvas, ni tampoco contribucin de agua fretica a la tubera, por lo que se impone el usode tuberas con uniones de sello elstico hermtico.1.2.1 REDES DE ALCANTARILLADOS SIMPLIFICADOSLasredesdealcantarilladosanitariosimplificadoestnformadasporunconjuntodetuberas,equiposyaccesoriosquetienenlafinalidadderecolectarytransportarlosdesages de las viviendas para su disposicin final, ya sea en una planta de tratamientodeaguasresidualesomedianteinterconexinaunalcantarilladoconvencional.Losalcantarilladossimplificadosdifierendelosconvencionalesenlasimplificacinyminimizacindelusodematerialesyenloscriteriosdeconstruccinqueloshaceasequibles a las comunidades de bajos ingresos que normalmente se beneficiarn con elsistema.Reducencostosentresformas:1)porreduccindeldimetrodelatubera;2)poreliminacinoreduccindelascmarasdeinspeccinlascualessonsustituidasconaccesorios de inspeccin y limpieza de menor tamao; y 3) por menor profundidad deredes incluso en vas vehiculares.ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL24Hidrulicamente se disean bajo las mismas suposiciones de flujo en rgimen permanentey uniforme de los convencionales y a partir de las conexiones domiciliarias. En lo posiblesedebehacerusodeherramientascomputacionalesqueincluyancomomnimounanlisis de flujo gradualmente variado.Lasprincipalesdiferenciasconceptualesdelosalcantarilladossimplificadosconlosconvencionales son las siguientes: Debido a que su trazado se hace por los andenes o las zonas verdes de stos, suprofundidaddeexcavacinesreducidaalmnimopermitidoenestasreaspblicas. Esto exige que en la mayora de los casos sea necesario instalar tramosdobles,esdecir,unoporcadaandnyqueenloscrucesdecalzadasyenlaentradadegarajesseanecesariorecubrirestructuralmentelatuberaparaprotegerla del peso de los vehculos. Sepuedenconstruirporetapas,deformaquehayaequilibrioentreeldimensionamiento de las obras para atender las necesidades de la poblacin y loscostos que puedan asumir. Sedimensionadeacuerdoconelconsumopercpitaylascondicionessocioeconmicas de la poblacin. La sedimentacin en las tuberas se controla con el concepto de fuerza de arrastre,que resulta ms prctico que controlar la sedimentacin a travs del criterio deuna velocidad mnima nominal. Requiere menos pozos de inspeccin y el costo de construccin de estas estructurases reducido debido a su poca profundidad. Tambin se pueden usar accesorios deinspeccin y mantenimiento. Utiliza tuberas con uniones elsticas hermticas a fin de disminuir la infiltracindel agua subterrnea hacia el interior. La condicin de lmina mxima de agua debe ser menor o igual que el 85% deldimetro, a fin de no aumentar ste y permitir la libre circulacin de gases. El dimetro mnimo aceptable es de 100 mm (4").Losalcantarilladossanitariossimplificadossonunasolucincostoefectivaparaasentamientos suburbanos o rurales de poblacin nucleada donde la permeabilidad delsuelohaceimposiblelainfiltracindelosefluentesdesistemasdetratamientoydisposicininsitu.Asmismo,noseconsideranrecomendablesenreasdondeelterreno es demasiado plano, es decir, con pendientes de drenaje inferiores al 1%.25ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL1.2.1.1 TRAZADO DE LA RED Y SUS COMPONENTESAnte todo es necesario definir el rea del proyecto y cules sern las unidades mnimasde diseo en funcin de la operacin hidrulica del alcantarillado, teniendo claramenteestablecidoquesernicamentepararecoleccinyevacuacindeaguasresidualesdomsticas. Con el fin de optimizar la longitud y profundidad final de los colectores sedeben analizar varias alternativas de trazado. De esta manera se reducir el suministrode tuberas y el volumen de excavacin con la consiguiente disminucin de los costos deconstruccin.Los componentes del alcantarillado simplificado, son:1.2.1.2 CONEXIONES DOMICILIARIASRecogen las aguas residuales domsticas provenientes de la instalacin sanitaria internade las viviendas y se conectan a la red principal del alcantarillado mediante semicodo yyee.Esconvenientedejarunregistroocajadeinspeccinantesdelaconexinparaefectos de mantenimiento. El dimetro interno mnimo es de 75 mm (3").1.2.1.3 RED DE ALCANTARILLADO SIMPLIFICADOSe instala a lo largo de los andenes y tiene como finalidad recolectar y transportar elagua proveniente de las conexiones domiciliarias hasta el punto de disposicin. El dimetrointerno mnimo es de 100 mm (4").1.2.1.4 ACCESORIOS DE INSPECCIN Y LIMPIEZASe trata de estructuras ms simples y de menor costo que los pozos de inspeccin de losalcantarillados convencionales, ya que con los nuevos equipos mecnicos para limpiezade alcantarillados no es necesario que un trabajador baje por un pozo de registro paralabores de inspeccin y mantenimiento. Dependiendo del tipo de equipo de limpiezaque se tenga previsto, por ejemplo rotasondas mecnicas, estos dispositivos pueden sercajascuadradasdeladrillocomoseindicaenlafigura5,otubosprefabricadosdeconcretodedimetrovariableconsurespectivatapaaniveldelandn.Poresoesnecesario que para todo proyecto de alcantarillado simplificado se tenga una descripcinde los equipos de limpieza que se van a usar con sus especificaciones tcnicas para deesta manera disear estos accesorios y definir su distanciamiento.ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL26Figura 5. Esquema de una caja de inspeccin de ladrillo con tapa de concreto1.2.1.5 INTERCONEXIN A SISTEMAS CONVENCIONALESSiemprequeexistaalgnsistemaconvencionalaledaocapaz,yquefacilitelainterconexin, la manera ms simple de hacerla es a travs de un pozo de inspeccin yaexistente o construyendo uno nuevo intercalado en el tramo receptor.1.2.1.6 CRITERIOS Y PARMETROS PARA EL DISEOa) VelocidadesEn conductos circulares, la velocidad mnima considera el caudal mximo horario paralas condiciones iniciales de operacin y la velocidad mxima se calcula para el caudalmximo horario al final del periodo de diseo. Las velocidades de flujo para los caudalesestimados deben ser: Velocidad mnima: 0,40 a 0,50 m/s Velocidad mxima: 4,5 a 5,0 m/sb) Tensin de arrastrePara calcular la velocidad ptima en las tuberas de la red de alcantarillado simplificadoteniendo en cuenta su configuracin y la seccin mojada del conducto, se debe considerarel criterio de la tensin de arrastre que es el esfuerzo cortante ejercido por el lquidosobreelcolectorysobreelmaterialenldepositado.Paraquenosepresentesedimentacin en las tuberas, el valor de la fuerza de traccin mnima debe ser de 0,15kg/m2 para la remocin de partculas de hasta 2,0 mm de dimetro.27ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURALCuandonosedeseedisearconelcriteriodetensindearrastre,puedeevitarselasedimentacin controlando la velocidad de flujo real y no la velocidad nominal o a tubolleno fijndola en un valor superior a 0,40 m/s.c) Dimetros mnimos en los alcantarillados simplificadosPara los tramos iniciales de un alcantarillado simplificado en comunidades pequeas sepuede considerar el uso de tuberas con dimetro interno mnimo de 100 mm (4"), enlongitudes mximas de hasta 400 metros sirviendo hasta 50 viviendas. Para las conexionesdomiciliarias se puede usar tubera de 75 mm (3") de dimetro como mnimo. En zonasresidenciales se recomienda adoptar 150 mm (6") como dimetro mnimo de las tuberascolectoras de alcantarillado sanitario y 100 mm (4") para las conexiones domiciliarias.d) Caudales mnimos de diseoEn los tramos iniciales de colectores pequeos se recomienda usar un valor de 1,5 l/scomo el flujo simultneo mnimo.e) Pendiente de las alcantarillasLa pendiente mnima que se debe adoptar para autolimpieza no depende directamentedel dimetro de los colectores, sino del flujo que transporta. Una tubera de dimetropequeo se mantendr ms limpia que una tubera ms grande colocada con la mismapendiente.Lamejormaneradedeterminarlapendientemnimadeuncolectoresaplicar la expresin hidrulica:RS=Donde:S = pendiente mnima= esfuerzo cortante medio en N/m2= peso especfico del agua residual en N/m3R = es el radio hidrulicof) Profundidad del flujo en las tuberasSe deben disear bajo la condicin de lmina de agua mxima del 85% del dimetro ymnima del 20% del dimetro. De este modo se hace el mejor uso posible de las tuberasdel alcantarillado logrndose las dos condiciones de velocidad mnima y mxima.g) Profundidad de instalacin de las tuberasEnlostramosinicialeslaprofundidadmnimadeinstalacindelastuberasdebesersuficiente para permitir que todas las conexiones domiciliarias de las viviendas puedandrenar con fluidez. En los andenes, en las zonas verdes de los andenes y en las callespeatonaleslacoberturamnimaesde0,60mybajoelpavimentodelacalleestacobertura mnima debe ser de 1,00 m, a menos que se use un recubrimiento de proteccinque evite su aplastamiento.ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL281.2.2 ALCANTARILLADOSCONDOMINIALESElsistemacondominialdealcantarilladoesunasolucineficienteyeconmicaparaalcantarillado tipo separado, desarrollada en Brasil en la dcada de 1980 y de aplicacincrecienteenvariospaseslatinoamericanos.Elalcantarilladocondominialrecogelascontribuciones de las viviendas con uno o varios tramos de tubera privada que finalmentese conectan a la red local o pblica de alcantarillado sanitario convencional o simplificadoen un pozo de inspeccin.En el sistema convencional, cada predio con frente al alcantarillado se considera comousuarioyestservidoatravsdeunaconexindomiciliariaindividual.Enelsistemacondominialelusuariopasaaserpartedeunconjuntodeunidadesunifamiliaresomultifamiliaresqueconformanuncondominioconunaconexinalaredlocaldealcantarillado sanitario. Aqu el usuario es el condominio.Las caractersticas tcnicas del sistema de alcantarillado condominial dan sustentabilidady gran capacidad de adaptacin a las ms diversas situaciones fsicas y condiciones socio-culturales favoreciendo su aplicacin en asentamientos informales. Tambin en aquellasmunicipalidades que tienen un considerable rezago en la cobertura de alcantarillado oausenciatotaldeesteserviciodomiciliariooenaquellosasentamientosruralesdepoblacin nucleada concentrada y donde no resulten ms econmicas y apropiadas lassoluciones individuales in situ.1.2.2.1 TRAZADO DE LA RED Y SUS COMPONENTESEl enfoque del diseo de una red de alcantarillado condominial se basa ante todo en laidentificacin, mediante procedimientos topogrficos y altimtricos, de las microcuencasdonde estn ubicadas o se ubicarn las manzanas o conjuntos de casas, con el fin dedefinir el permetro y dimensionamiento ms eficiente del condominio en funcin de sudesage.Hayuncambioenlaconcepcindeltrazadodelareddealcantarilladocondominial el cual busca aprovechar al mximo las pendientes del terreno para recogerla mayor cantidad de contribuciones individuales antes de su entrega al alcantarilladopblicooaunsistemadetratamientodeaguasresiduales.Loscomponentesdelalcantarillado condominial, son:1.2.2.2 RED CONDOMINIALEs la tubera de alcantarillado sanitario ubicada a lo largo de andenes o antejardines, delfondo o la mitad de los lotes de una urbanizacin, la cual recolecta las contribuciones deaguas residuales domsticas de cada vivienda. Si se trata del diseo de una urbanizacinnueva que adopta esta tecnologa, la red condominial podr localizarse por el fondo oporelmediodeloslotes,siempreycuandolapendientedelterrenogaranticeunavelocidad de arrastre que disminuya a futuro el riesgo de taponamientos y rebose dentrode los predios. Para el caso de adoptar esta solucin en comunidades ya establecidas, eltendido de la red condominial debe hacerse por la zona de los antejardines o en ltimocaso por el andn.29ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURALPara ramales instalados por la acera se recomienda recubrirla en concreto en los sectoresde trfico vehicular en los cruces de calles o entradas a los garajes.Figura 6. Esquema de un alcantarillado condominial1.2.2.3 TRAMO O RAMAL CONDOMINIALLa red condominial est constituida por tramos sencillos, o sucesivos de tuberas, o quesiguen el contorno de una manzana, reciben las contribuciones individuales y finalmentedescargan en la red local de alcantarillado sanitario. De esta manera el tramo o tramosde la red condominial exigen la mayor longitud sin representar ningn aumento en laslongitudes de la red local de alcantarillado sanitario.Los tramos estn definidos por los registros o cajas de inspeccin y su longitud vara deacuerdo a la opcin elegida.Tabla 1. Longitudes usuales de los tramos condominiales de acuerdo a su ubicacin1.2.2.4 REGISTRO O CAJA DE INSPECCINEs el dispositivo instalado para recibir la tubera de desage de la instalacin sanitaria decadavivienda,unoporcadaloteyademssirveparalainspeccindelostramoscondominiales. Su concepcin funcional es similar a la de los pozos de inspeccin de losalcantarillados convencionales.ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL30Se trata de un cilindro vertical prefabricado en plstico (PVC, poliuretano, polietileno, oplstico reforzado con fibra de vidrio), concreto simple, o construido in situ en ladrillo, endimetros que varan de 0.45 m para profundidades de zanja hasta 0.90 m de 0.60 mde dimetro interno para profundidades entre 0.90 y 1.20 m. Tambin se puede construiren mampostera de ladrillo con seccin cuadrada de 0,45 x 0,45 m.Est destinado a conectar dos o ms tramos condominiales y hace posible los cambiosde direccin de stos, pero su funcin principal es permitir las inspecciones y limpieza delas obstrucciones del alcantarillado. Lleva una tapa abisagrada, o ajustada al cilindro, lacual se coloca a nivel del andn o de la rasante del patio o antejardn y se instala sobreuna base prefabricada o fundida en concreto.1.2.2.5 RED LOCAL DE ALCANTARILLADO SANITARIO O RED PBLICAEst formada por los colectores que se ubican en la va pblica y recolectan los desagesde los ramales condominiales. Son en esencia la red del sistema de alcantarillado sanitarioconvencional, con la diferencia de que no recibe contribuciones a lo largo de la red. Lascontribuciones son puntuales hechas a travs de pozos de inspeccin.Las redes principales de este alcantarillado son de propiedad del operador del sistemalocal de alcantarillado sanitario, el cual es responsable por su operacin y mantenimiento.1.2.2.6 CRITERIOS PARA EL DISEOLos pasos a seguir para el diseo de un alcantarillado condominial son los siguientes:1.2.2.7 DELIMITACIN DEL CONDOMINIOEl condominio se debe delimitar por calles y/o vas peatonales de acuerdo con la cuadraurbana,peroteniendosiemprepresentelapendientedelterrenoyloslmitesdelamicrocuenca. El condominio se constituye en la unidad bsica para el diseo, participacindelacomunidad,decisinyadministracindelsistema.Lareddealcantarilladocondominial es considerada como el componente privado del sistema cuyo mantenimientoes de responsabilidad de los usuarios.1.2.2.8 TRAZADO DE LA RED CONDOMINIALEl trazado de la red de alcantarillado condominial se realiza despus de la definicin decada condominio y est compuesto de planos preparados basndose en levantamientostopogrficos de campo simplificados, es decir, con los detalles suficientes de planimetray altimetra para la construccin de los tramos condominiales. Aqu se define por dndese van a instalar los tramos condominiales: ya sea por el fondo del lote, por el antejardno por el andn.1.2.2.9 REQUISITOS MNIMOS DE LOS TRAMOS CONDOMINIALESa) Dimetro interno real mnimoEl dimetro interno real mnimo recomendado en las redes de recoleccin y evacuacin31ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURALde aguas residuales que utilicen alcantarillados tipo condominial, es de 100 mm (4").Estedimetropuedeutilizarseenlostramosinicialesdelaredcondominialyenlossiguientes, siempre y cuando la fuerza de arrastre no sea inferior a 1,0 Pascal y la seccinmojada no pase del 85% del dimetro. Esa condicin tambin es vlida para tamaos de150 mm (6") y superiores.b) Profundidad de los tramosDeber ser tal que permita recibir por gravedad el desage de la instalacin sanitaria decada vivienda, est por debajo de la conexin predial del vecino garantizando que stesea atendido y quede protegida contra el trfico vehicular u otros impactos. Para obtenerel menor volumen de excavacin y siempre que sea posible, la pendiente de la tuberadeberserigualaladelterreno,siempreycuandosecumplaconelcriteriodeautolimpieza.Los recubrimientos mnimos de la tubera para los tramos ubicados dentro de los lotesresidenciales, por tratarse de reas protegidas, es de 0.30 m; de 0.60 m para los ramalesexternos ubicados bajo las aceras pblicas y de 0,85 m para la red principal que se instalepor la calzada pblica.c) Cmaras o registros de inspeccin de los tramos condominialesSon cilindros verticales de ladrillo pegado con mortero de 0,45 m de dimetro interno,siempre que la profundidad de la tubera sea de hasta 0,80 m. a partir de esta profundidadyhasta1,20m,debernserde0,60mdedimetrointerno.Tambinpuedenserdeseccin cuadrada de 0,45 m x 0,45 m interior, o de 0,60 x 0,60 para la profundidad mayor.LascmarasprefabricadasenPVCoconcretosimplesonmsconvenientesporquefacilitan la ejecucin de los trabajos principalmente en las obras realizadas con la utilizacinde mano de obra de la comunidad. En cualquiera de los dos casos se les coloca una tapacircular de PVC o concreto y el conjunto se instala sobre una base de concreto simple, lacual va conformada con cauelas iguales al dimetro de la batea de los tubos.Las cmaras o registros de inspeccin se instalan uno por cada lote, tienen distanciasmximas entre s de 25 metros cuando los tramos condominiales se instalan dentro delloteycomomximocada50metroscuandoeltramocondominialseinstalaporelandn. El material utilizado es comnmente el tubo de concreto simple prefabricado alcual se le coloca una tapa circular de concreto.d) Cmaras de inspeccin para la red pblicaAqu, donde las profundidades de la red principal fluctan entre 0,85 y 1,20 m se debenutilizarpozosocmarasdeinspeccindeldiseoconvencionalconstruidasinsituoprefabricadasEstos pozos de inspeccindeben construirse en los siguientes casos: En la unin de dos o ms tramos de colectores pblicos; En lugares de cambios de direccin y de pendiente del colector;ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL32 A lo largo de la red principal, cada 100 m o fraccin; En el inicio de la red principal.Los pozos de inspeccin con cada o cmaras de cada se consideran estructuras especialescuando la diferencia de nivel entre la tubera afluente y el fondo del pozo es mayor a 75centmetros.1.2.2.10 RED LOCAL DE ALCANTARILLADO SANITARIO O RED PBLICAPara el diseo de los tramos de la red local de alcantarillado sanitario o red pblica sebusca el trazado geomtrico que aproveche la conformacin de circuitos cerrados, con elpropsito de compensar el flujo de los caudales.Figura 7. Esquema de condominial empatando a convencional1.2.2.11 PARMETROS DE DISEO HIDRULICOa) Periodo de diseoEl periodo de diseo del proyecto est relacionado con el tiempo previsto para que elsistemafuncioneantesdealcanzarlasaturacin.Serecomiendaparaestecasoenparticular adoptar un periodo de diseo de 15 aos.b) Clculo de la poblacin futuraLapoblacinactualdelproyectoseestimarconbaseeninformacinoficial,peroadicionalmente el diseador deber verificar sobre la existencia de informacin de lapoblacin beneficiaria del proyecto.33ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURALLos estimativos de poblacin futura deben basarse en los procedimientos usualmenteempleados para diseos de este tipo de proyectos.Adems del conocimiento de la poblacin futura, el proyecto necesita conocer cul es laposible distribucin de la poblacin.c) Densidad de poblacinParaelclculodelapoblacinqueseratendidaenlosproyectosdelossistemascondominiales,sedebenadoptarlosvaloresparalascondicionesactualesdelasentamiento objeto del estudio. Un valor de referencia puede ser:d = 6,0 hab./ lote unifamiliard) Caudales de diseoEl dimensionamiento del sistema debe ser realizado para dos situaciones: El caudal inicial para el ao cero, que se calcula sobre las bases de datos y estudiosdel consumo de agua de la poblacin. El caudal final estimado para la poblacin al final del periodo del proyecto.El dimensionamiento hidrulico de los conductos debe atender a los caudales mximosdiarios (QMD) y horarios (QMH). Usualmente lo que se hace es estimar los caudales yrecurrir a los mismos coeficientes K1 y K2 de mayoracin, empleados en los proyectos desistemas de abastecimiento de agua.Las redes son proyectadas para contribuir con los caudales domsticos y no domsticos(pblicos, comerciales e industriales). Con los datos relativos de consumo de agua y depoblacin, los caudales de aguas se determinan con las ecuaciones siguientes: Caudales domsticos (Qdom)Para el caso de habitaciones unifamiliares, y asumiendo un caudal de retorno de aguasresiduales del 85%, el caudal mximo domstico est dado por la frmula:400 . 8685 , 0 ,2 1K x K x p x qmx Qdom =Donde:q = consumo de agua per cpita, en l/s;p = nmero de habitantes, en hab.;K1 = coeficiente del da de mayor consumo, adimensional;K2 = coeficiente de la hora de mayor consumo, adimensional. Caudales no domsticos (Qnod)ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL34En los casos de lotes de instituciones pblicas, comerciales, escuelas, industriales y deotrasinstalaciones,sepresentanconsumosdeaguamselevadosqueeldomstico.Estosdebentenersuscaudalescuantificadosyconsideradosdeformapuntualparaefectodeldimensionamientodelaredprincipal.Loscaudalesnodomsticossedeterminanenfuncinalosconsumospercpitayparadiferentestiposdeestablecimientos. Caudales de diseo mximo y mnimoPara la determinacin de los caudales mximos diarios y horarios de diseo, se debenconsiderar los caudales domsticos y no domsticos.e) Clculo hidrulicoLos tramos de alcantarillado sanitario condominial se calculan como conductos libres deseccin circular para escurrir a 85% de la seccin del caudal mximo horario al final delproyecto.f) Velocidad mximaEllmitemximodevelocidadevitalaaccinerosivadepartculasslidasdurasquepuedan ser transportadas por las aguas residuales y depende del material de la tubera.ParatuberasdePVClavelocidadmximapermitidaesde5.0m/s.Estasepuedesobrepasar siempre que se mantenga la condicin de lmina de agua mxima del 85%del dimetro.En conductos circulares la velocidad mxima se debe calcular para el caudal mximo alfinal del periodo de diseo.g) Velocidad mnimaEnconductoscirculareslavelocidadmnimadebecalcularseconsiderandoelcaudalmximo al comienzo de la primera etapa y sta no debe ser inferior a 0.45 m/s y debeestar acorde con el criterio de auto limpieza.1.2.3 TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALESPara evitar las estructuras de transporte y bombeo de las aguas residuales, stas pueden sersubstituidas por pequeas unidades locales de tratamiento. Estas unidades utilizan tecnologasencilla y procesos biolgicos para asegurar una forma racional y segura de devolucin de losafluentes a los cuerpos receptores (ros, riachuelos, arroyos, lagunas, etc.).Los tipos de plantas de tratamiento ms utilizados son: Conjuntos de pozos spticos y filtros anaerobios de flujo ascendente; Reactores anaerobios de flujo ascendente; Lagunas anaerobias y/o facultativas.La adopcin de una u otra solucin depende de factores como: Poblacin total servida por el sistema;35ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL Disponibilidad de rea; Riesgos de olores; Facilidad de manejo; Costo de construccin, operacin y mantenimiento.La adopcin del sistema condominial, con la formacin de microsistemas independientesderecoleccinytratamientodelosdesages,permitelaimplantacindesistemascompletos,resolviendounodelosmsgravesproblemasdesaneamientoqueeslacontaminacin del medio ambiente a travs de las descargas en bruto de los sistemas dealcantarillado sanitario, en los cuerpos receptores.1.2.4 ALCANTARILLADOS DE FLUJO DECANTADO4El Alcantarillado de Flujo Decantado es un sistema cuya caracterstica principal es separarlos slidos y las grasas de la porcin lquida de las aguas residuales domsticas a travsde un tanque denominado interceptor, en el cual adems se producen procesos spticosprimarios de estabilizacin de la materia orgnica sedimentada.Por tal motivo, aparte del colector del inmueble que recoge las aguas provenientes de lasinstalaciones internas de la vivienda, los dos componentes principales de este tipo desistemas son: los tanques interceptores y las redes recolectoras de pequeo dimetro.Cuenta adems, igual que en los sistemas convencionales, con otras instalaciones talescomo cajas de inspeccin, registros de limpieza,sistemas de tratamiento secundario,estructurasdeentregay,eventualmente,consifonesinvertidos,cmarasdecada,estaciones de bombeo y pasos elevados.Figura 8. Esquema general de un Alcantarillado de Flujo Decantado4InformacintomadadeldocumentoGuasTcnicasdelAlcantarilladodeFlujoDecantado,WilliamCarrasco,JaimeChavez y Gonzalo Medina, Ministerio de Desarrollo Econmico de Colombia, 1995ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL36Unrequisitoprevioparalaseleccindeestatecnologaeselaseguramientodeladisponibilidaddeequiposmecnicosparalaextraccinperidicadeloslodossedimentados en los tanques interceptores que deben quedar ubicadas en la zona delandn cerca de la calle. Tambin debe estar asegurada la disposicin sanitaria de estoslodos en plantas de tratamiento de aguas residuales o en terrenos apropiados para ello.Los equipos ms indicados para esta labor son los de succin presin utilizados para elmantenimiento de los alcantarillados convencionales. No se recomienda la extraccinmanual de los lodos.Figura 9. Esquema del Alcantarillado de Flujo Decantado1.2.4.1 INSTALACIONES SANITARIAS INTERNASComprende todos los accesorios, tubos de desage, aparatos y equipos requeridos paralaevacuacindelasaguasservidasdentrodeunavivienda,talescomo:lavamanos,sifones de duchas, lavaplatos, lavaderos, inodoros, tasas sanitarias, tuberas cortas, cajasdeinspecciny/opaso,trampasdegrasaytubosdeventilacin.Enlafigura9sepresentaunaalternativadeconexindelasinstalacionessanitariasinternasconeltanque interceptor.37ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL1.2.4.2 CONDUCCIN HASTA EL TANQUE INTERCEPTORUnavezdefinidoeltipoylaubicacindelasinstalacionessanitariasyladeltanqueinterceptor, se recomienda reunir en una caja o mediante accesorios, todos los flujos enuna sola tubera de 100 mm como dimetro mnimo y 2% de pendiente minima, de talmaneraqueingresealtanqueenformahorizontalporunodesusextremos,enelsentido de la mayor longitud.Cuando no se disponga de espacio suficiente, se podr ubicar la unidad sanitaria encimadel tanque, tomando las precauciones del caso para evitar que el ingreso de los lquidosen forma vertical produzca turbulencia o remocin de slidos en el mismo.Figura 10. Disposicin de la unidad sanitaria y el tanque interceptorFigura 11. Esquema de instalacin sanitaria sobre el tanque interceptorALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL381.2.4.3 TANQUE INTERCEPTORLos tanques interceptores son estructuras de sedimentacin utilizadas para asegurar lareduccin de slidos en las redes.Se recomienda la utilizacin de tanques unicamerales, ya que la sedimentacin que seobtieneenunasolacmaraessuficienteparalareduccindeslidosquerequierenvelocidades con pendientes del 1% en las redes.De igual manera, se recomienda la utilizacin de tanques individuales para cada vivienda,ya que es usual el fuerte rechazo a compartir el tanque con el vecino. Los tanques paraun nmero plural de viviendas encarecen el sistema por las especificaciones para la redde descarga al tanque.a) Volumen requerido de sedimentacinParaeldimensionamientodeltanqueinterceptoresnecesariocalculareltiempodedetencin hidrulica, para lo cual se emplea la siguiente frmula:td= 1,5 0,3 * Log (P * Q)Donde:td = Tiempo mnimo de detencin hidrulica en dasP= Poblacin servida (No. De habitantes /tanque interceptor)Q= Aporte de aguas residuales en litros/habitante-daEl volumen en metros cbicos requerido para la sedimentacin (Vrs), se determina de lasiguiente manera:P * Q * tdVrs = 1000Y la altura requerida de sedimentacin, ser:Vrshrs = ADonde:A = Area de superficie del tanque en m2Estaalturarequeridadesedimentacindebersercomomnimode375mm,deloscuales, 75 mm sern la distancia entre la parte inferior de la espuma sumergida y la parteinferior del dispositivo de salida. Los restantes 300 mm, sern la distancia mnima entrela parte superior de los lodos y la misma parte inferior del dispositivo de salida, tal comose indica en la figura 11.39ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURALFigura 12. Detalles del tanque interceptorb) Volumen de lodosAl volumen requerido de sedimentacin deber sumarse el volumen en metros cbicosde lodos (Vl), dado por la siguiente frmula:T l *P * NVl= 1000Donde:Vl = Volumen para lodos en m3T l = Tasa de acumulacin de lodos en litros/habitante-aoP = Poblacin servida por cada tanque interceptorN = Nmero de aos entre operaciones de limpiezaY la altura de lodos (hl) ser:Vlhl = ADonde:A = Area de superficie del tanque en m2ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL40La tasa de acumulacin de lodos corresponde al efecto combinado de almacenamiento ydigestin que se produce en el tanque interceptor. En consecuencia, el volumen final delodos depende de la temperatura, la configuracin del tanque, el tiempo de detencinhidrulica y el rgimen alimenticio de la poblacin.Un valor recomendado de tasa de acumulacin de lodos puede estar alrededor de los 25litros/hab-ao5, con un minimo de 10 litros/hab-ao6 y un mximo de 70 litros/hab-ao7.C) Volumen de natasEltanqueinterceptordeberincluirtambinunvolumendisponibleparaelalmacenamiento de natas y espumas no sumergidas en la fase lquida del tanque y unvolumen libre para aireacin.El almacenamiento de natas y espumas es, principalmente,funcin e la produccin de grasas a partir de las aguas grises y el uso de papel higinico.La experiencia indica que la altura de las natas en general no exeder los 150 mm, conaproximadamente un 70% de la nata sumergida dentro de la fase lquida del tanque. Unatasa confiable de acumulacin de natas puede ser de 3,5 litros/habitante-ao.Para determinar la altura de las natas, se emplear la siguiente frmula:T n *P * NVn= 1000Donde:Vn = Volumen para natas en m3T n = Tasa de acumulacin de natas en litros/habitante-aoP = Poblacin servida por cada tanque interceptorN = Nmero de aos entre operaciones de limpiezaY la altura de lodos (hn) ser:Vnhn = ADonde:A = Area de superficie del tanque en m25Tasa de acumulacin de lodos obtenida para un tanque unicameral con un volumen de digestin de 170 litros a unatemperatura de 28 oC, con una eficiencia en remocind e DBO del 40%6Valor deducido del proyecto ASAS en Cartagena (Colombia) en 1981.7Promedio calculado en 205 tanque interceptors en Norteamrica.41ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURALFinalmente, la altura del borde libre debe ser como mnimo de 100 mm, ms la altura dela nata no sumergida.Para garantizar que parte de la nata sumergida no sea arrastrada por el flujo de salida, sedebeinstalarunnipleenlaparteinferiordelateedesalida,detalmaneraquesegarantice como mnimo una distancia de 75 mm entrelaparte inferior de la espumasumergida y la parte inferior del niple.d) Dimensionamiento del tanque interceptorPara dimensionar el tanque, se recomienda utilizar las siguientes proporciones:Largo = Entre 1.5 y 2 veces el anchoAltura = Entre 1.0 y 2.0 veces el largoArea = Largo * AnchoEs preferible disear un solo tanque para la vivienda tpica por:a. La dispersin de los grupos de vivienda segn el nmero de ocupantes,b. Elnmeropreponderantedeocupantesdelaviviendapromediooviviendatpica.c. Lavariacinestacionaluocasionaleimprevisibledelosocupantesdemuchasviviendas, usualmente por razones laborales.d. Economa y facilidad para la construccin y monitoreo de operacin.e. Ser menos costoso y ms prctico vaciar los tanques segn la acumulacin real delodos y natas.1.2.4.4 REDES DE COLECTORESLastuberasdelareddecolectoressedebendisearcomoconduccionesenlasquepueden alternar el escurrimiento libre por gravedad y el flujo a presin, hacindose elanlisis por separado para los tramos correspondientes.Lasrecomendacionesparaelclculohidrulico,dimetrosmnimos,pendientesyprofundidad mnima de las redes de colectores, son las mismas que se presentaron paralas redes de alcantarillados simplificados y las de alcantarillado condominiales.1.2.4.5 CAJAS DE INSPECCIN Y REGISTROS DE LIMPIEZALa caja de inspeccin y el registro de limpieza pueden ser utilizados indistintamente parala inspeccin y mantenimiento de las tuberas. Sin embargo, este ltimo, consistente enunsegmentodetubo(contaparemovible)colocadoenformavertical(chimenea)atravs de una Y, sobre los colectores, es ms recomendable, debido a su mayor seguridady hermeticidad evitando as el ingreso de aguas lluvias, basuras, tierra y toda clase deelementos extraos (ver figura 12).ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL42Figura 13. Esquema general de un registro de limpiezaEn algunos casos especiales se requieren las cajas, como por ejemplo, en confluenciasimportantes de tuberas, en los cambios de dimetro o pendiente, en cambios de direcciny en aquellos sitios donde haya cambios de materiales de las tuberas. En cualquier caso,la mayor distancia entre cajas de inspeccin o entre registros de limpieza no exceder los150 metros.Figura 14. Planta y corte de una caja de inspeccin tpica2. SOLUCIONES TECNOLGICAS INDIVIDUALES2.1 ABASTECIMIENTO DE AGUA PARA VIVIENDAS DISPERSASEnestenumeralveremosalgunoscriteriosbsicosyrequisitosmnimosquedebenreunir las diferentes alternativas tecnolgicas para el abastecimiento de agua a viviendasrurales dispersas donde no es posible o es impracticable desarrollar sistemas colectivoscon suministro de agua domiciliaria.Lasalternativas tecnolgicas para abastecimiento de agua son aquellos esquemas noconvencionales compuestos principalmente por soluciones individuales o multifamiliares,dirigidasaaprovecharpequeasfuentesdeaguaquenormalmentedemandaneltransporte, almacenamiento, clarificacin y desinfeccin del agua a nivel intradomiciliario.Estas alternativas tecnolgicas estn compuestas por los siguientes sistemas:- Captacin de agua subterrnea como solucin individual.- Captacin y almacenamiento de agua lluvia.- Medios alternativos de almacenamiento de agua en las fincas.- Bombeo de agua.- Pretratamientos.- Clarificacin del agua.- Filtracin.- Desinfeccin.2.1.1 CAPTACIN DE AGUA SUBTERRNEA COMO SOLUCIN INDIVIDUALCuando hay disponibilidad permanente de agua subterrnea cerca de la vivienda rural,sta se puede captar por gravedad o bombeo teniendo en cuenta los diferentes tipos defuente subterrnea que se relacionan a continuacin:2.1.1.1 MANANTIALESLlamados tambin nacederos, son aguas subterrneas que afloran a la superficie y sepresentanconfrecuenciaenformadepequeospozos,encharcamientosolugareshmedos al pie de las colinas o a lo largo de las orillas de los ros.Los manantiales pueden proporcionar agua potable a bajo costo. En lo posible debenbuscarse afloramientos de agua con nivel por encima de la vivienda para que sus aguaspuedanconducirseporgravedad,porloqueesimportanteconocerlatopografadelterreno.Siestacondicinesposible,constituyenunaexcelentesolucinperoesimprescindible mantener la vegetacin de la zona circundante e investigar la presenciaALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL44de posibles fuentes de contaminacin que puedan alterar la calidad del agua del manantial.Antes de iniciar su acondicionamiento debe hacerse una inspeccin visual minuciosa con elfin de obtener informacin sobre el origen del agua subterrnea, la naturaleza de la capaacufera, la calidad del agua, la escorrenta de las aguas lluvias aferentes al manantial enpocas de invierno y el rendimiento del manantialdurante las distintas pocas del ao.La cantidad de agua que brota de un manantialpuede aumentarse a menudo considerablementehaciendounaexcavacinalrededordelmismohasta encontrar una capa impermeable a fin deretirarelfango,lasrocasfracturadasyotrosfragmentos de materia mineral.Figura 15. Manantial excavadoEl mejoramiento y proteccin de los nacederosde agua consiste en las siguientes prcticas:- Limpieza del lugar del nacedero y reas aledaas hasta localizar todos los puntosde afloramiento de agua. En caso de haber material suelto, ste se debe extraer ycontinuar la excavacin hasta encontrar suelo firme.- Construccin de una estructura que asle y proteja el afloramiento principal.- Construccin de zanjas de drenaje para conducir a esta estructura los afloramientossecundarios.- Estructuradealmacenamientoconrebosehaciaelescurrimientonaturaldelnacedero. Esta estructura de almacenamiento deber estar conectada a la tuberadeaduccinatravsdeunavlvulaocompuerta.- Construccindezanjasparadesviarlaescorrentasuperficialdeagualluvia,sistapuede venir contaminada por suelos agrcolaso actividad humana.La Gua para el diseo y construccin de captacin demanantialesdelaOPS/CEPIS/04.107UNATSABAR,Lima 2004, es un documento tcnico que proporcionaloselementosnecesariosparaasegurareldiseoadecuadoylaconstruccindeestesistemadecaptacin de agua.2.1.1.2 ALJIBESSonpozosdepocaprofundidadexcavadosamano.Cuandodentrodelafincasetienelacertezadelaexistencia de aguas subterrneas poco profundas, esdecirconnivelfreticocercanoalasuperficiedelFigura 16. Aljibes para extraccin de agua45ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURALterreno,laconstruccindealjibesconstituyeunaformaidealdecaptarla,perosuextraccindebehacerse mediante bombeo o formas elementales deextraccin segura. Su construccin es relativamentesencillaperodemuchocuidado,puesesnecesarioexcavarverticalmenteelsueloconherramientasmanuales a profundidades que pueden variar entre 3y10metros.Estosaljibestienengeneralmenteundimetrointernomnimode1,20metrosysilaestabilidad del terreno lo permite y la excavacin estbienapuntaladaparaevitarelderrumbamientodesus paredes, el revestimiento de stas puede hacerseen mampostera de piedra o ladrillo a junta perdida,es decir, que el mortero de pega de estos elementosno cubra todas las superficies de contacto, con el finde que por las cavidades que quedan se filtre el aguade terreno hacia el interior del aljibe.Sinembargo,elprocesodeconstruccinmsrecomendado para seguridad de los constructores es bajar la excavacin a mano hastauna profundidad no mayor de un metro para ir hincando tuberas de concreto de 1,20 mde dimetro interno hasta encontrar el nivel fretico. Dichos pozos se dotan de sistemasde extraccin que pueden ser motobombas elctricas, compresores o mediante bombasde pistn accionadas por turbinas elicas (molinetes movidos por el viento).Hay que tener en cuenta tambin que bajo el fondo de muchos arroyos que se secan enveranoseencuentrancorrientesdeaguaquepuedenseraprovechadasmediantelaconstruccin de aljibes ubicados convenientemente para que no interfieran el curso delagua en poca de invierno.2.1.1.3 GALERAS FILTRANTESEste es un sistema de captacin de aguas subterrneas ubicadas bajo terrenos de laderaprximos a ros o lagos. Esta solucin puede resultar la ms indicada cuando se deseaobtenercaudalesquepuedansatisfacerlademandadeaguaparaviviendaruraldecentros poblados, especialmente si se trata de aprovechar un acufero productivo.Las galeras filtrantes son excavaciones aproximadamente horizontales, es decir, con unaligera pendiente ascensional para asegurar su drenaje y son construidas con la mismageometra y procedimientos de construccin de los tneles de las minas para extraerminerales como carbn. En la medida que se avanza la excavacin se van apuntalandolas paredes y la bveda con soportes de madera y tablas. Su construccin se inicia con unportalobocadeentradadesdedondeseprocedeaexcavarlagalerapropiamentedicha, buscando que la solera o parte inferior del tnel quede ubicada por debajo delnivel del agua en la zona de saturacin y la parte superior o bveda en la zona hmeda.El agua que brota de la bveda, paredes y solera es recolectada y conducida por un canalconstruido en el fondo de sta.ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL46Existen diferentes tcnicas para la construccin de las galeras filtrantes, pero la seccintransversal debe tener dimensiones suficientes como para permitir el desplazamientodelosequiposdeexcavacinydelaspersonasencargadasdesuconstruccin.Lassecciones mnimas son de 1,80 metros de altura x 1,20 metros de ancho y pendientes delpiso entre 0.01 y 0.1%. Para facilitar los trabajos deben excavarse pozos de ventilacincada 50 metros a fin de ventilar la galera y para retirar los materiales provenientes de laexcavacin.La construccin de las galeras requiere de una cuidadosa planificacin de los trabajos ysudiseodebeestarsoportadoporestudiosgeotcnicosydeprospeccindeaguasubterrnea para asegurar el buen funcionamiento de las mismas. Con base en estosestudios se debe escoger cuidadosamente el mtodo constructivo para evitar accidentespor derrumbamiento durante su construccin y posteriormente durante su operacin.El diseo depender en todo caso del tipo de material a excavar y su profundidad est enfuncin del caudal que se quiera aprovechar. A la salida de la galera se debe construir untanquedealmacenamientoorepresaconunacompuertaovlvuladesdedondeseinstala la tubera de aduccin.Figura 17. Diagrama de construccin de galera filtranteLas galeras filtrantes modernas se asemejan ms a un dren, es decir, estn constituidaspor una tubera metlica perforada que se hinca en direccin aproximadamente hori-zontal,conlaayudadeperforadorasrotatorias,utilizandounatcnicasimilaralaexcavacin y entubamiento de un pozo profundo. Al igual que en las galeras filtrantesexcavadasamano,elhincamientodelatuberasehaceconunaligerapendienteascendente que se direcciona hacia el interior del terreno de ladera en busca de puntosinferiores al nivel fretico, de tal manera que permitan drenar un cierto caudal de aguasubterrnea.47ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURALLa Gua de diseo para galeras filtrantes para pequeas localidades de la OPS/CEPIS/03.78 UNATSABAR, Lima 2003, es un documento tcnico que proporciona los elementosnecesariosparaasegurareldiseoadecuadodeestesistemadeabastecimientodeagua.2.1.1.4 POZOS PROFUNDOS PERFORADOS MANUALMENTESon perforaciones verticales de pequeo dimetro quese hacen en el suelo atravesando diferentes estratosgeolgicosentrelosquepuedenhaberacuferos.Elprocesodeperforacincambiaderendimientodeacuerdoalestratoqueestatravesandoyladeterminacin de si ste es un acufero o no, se haceconbaseenlasmuestrasquesevanextrayendo.Existenmtodosmecanizadosymanualesparaperforarpozos.Existendiversosmtodosdeperforacin manual, la mayora de los cuales son porpercusin.El procedimiento aqu recomendado fue adaptado porelCentroPanamericanodeIngenieraSanitariayCienciasdelAmbiente(CEPIS),laOrganizacinPanamericana de la Salud (OPS) y combina al mismotiempo las tcnicas de rotacin y percusin, donde elorigen de la fuerza motriz es la fuerza humana de los operadores o perforadores. Con laayuda de una torre de 3 patas dotada con una polea en la cspide, se levantan y se dejancaer libremente barras de perforacin que llevan unabroca en la punta, que despus de quedar enterradasen el suelo, se giran manualmente en el sentido de lasmanecillas del reloj y de esta manera se va extrayendoel material rocoso por abrasin del mismo.Este sistema de perforacin de tipo artesanal se vieneutilizandoenformaexitosaenalgunospasesdelaregin andina en zonas donde el acceso de equipos esdifcilycostoso.Laperforacinmanualdepozosprofundosdepequeodimetrosiguiendoestemodelo va orientada a poblacin de escasos recursosquehabitanenregionesaisladas,permitindolesacceder a fuentes hdricas subterrneas de una manerasimpleyeconmica,mejorandosustancialmentesucalidad de vida.Figura 18. Perforacin manual porpercusin-rotacinylubricacincon bentonitaALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL48Para mayor informacin acerca de esta tecnologa, se puede consultar la Gua RAS 007Perforacin manual de pozos profundos de pequeo dimetro8, en dnde se ilustradetalladamenteeldesempeodeestosequiposyelprocedimientodetalladodesuoperacin con base a la experiencia de la OPS/CEPIS.2.1.2 CAPTACIN Y ALMACENAMIENTO DE AGUA LLUVIALaformamsprcticadecaptarelagualluviaparaconsumohumanosehacegeneralmente en los techos de la vivienda y su recoleccin, mediante canaletas y bajantes,para ser almacenada en tanques cerrados enterrados o semienterrados o, en reservoriosa cielo abierto exclusivos para este fin.Es una solucin que aplica primordialmente para atender las necesidades de agua paraconsumo humano de la vivienda rural dispersa, en regiones con niveles de precipitacinpluviomtrica que hagan posible un adecuado abastecimiento de agua lluvia. Sin em-bargo,tambinserecomiendaparaviviendaruralnucleadayenalgunoscasosparaviviendaurbanadondeellotepermitaconstruirunalmacenamientosuficienteparacubrir las necesidades de agua para fines domsticos, cuando haya racionamiento en elsistema pblico de abastecimiento de agua potable.2.1.2.1 BENEFICIOS DEL SISTEMASu aplicacin resuelve un problema de escasez de agua permanente o temporal, es decir,en las temporadas de sequa cuando se secan las fuentes superficiales y subterrneas ofalla el suministro de agua a travs del sistema pblico de suministro, el almacenamientodeagualluviaestdisponibleparaatenderlademandadeaguaenelhogar,previotratamiento preventivo a nivel casero. Adems la captacin de agua lluvia para consumohumano en la vivienda rural dispersa presenta las siguientes ventajas: Es econmico desde el punto de vista de la calidad fsico qumica y slo necesitadesinfeccin preventiva, pues entre todas las formas en que el agua se encuentraen la naturaleza es la ms limpia, ya que dentro del ciclo hidrolgico sta pasa delestado gaseoso al lquido en la atmsfera y se precipita. Es un sistema individual de provisin de agua independiente y autosostenible, sinexistir tarifas. Resultados a corto plazo y bajo costo frente a la solucin centralizada. Mejora la calidad de vida del hogar. Puede ser construido por el propio beneficiario. Le permite al beneficiario dedicar ms tiempo a otras actividades productivas. Ahorro considerable de energa.2.1.2.2 DESVENTAJAS DEL SISTEMA La inversin inicial para instalar y construir en la vivienda los elementos funcionales(canaletas,bajantes,filtroyalmacenamiento)puedeserunpocoaltaysu8ElboradoporelMinisteriodeAmbiente,ViviendayDesarrolloTerritorial,conelapoyodelSENAylaOrganizacinPanamericana de la Salud, Colombia, 2003.49ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURALimplementacinpuedeserunimpedimentoparafamiliasdebajosrecursoseconmicos, sobre todo si es necesario hacer cambios en la estructura o en elmaterial del techo. La cantidad de agua captada depende de la precipitacin del lugar y del rea decaptacin. La dotacin de agua por persona puede ser drsticamente disminuida a menosde 20 litros por persona dia (lppd), para cubrir las necesidades bsicas durante latemporada de sequa. Se hace necesario el mantenimiento permanente de los elementos funcionales.2.1.2.3 FACTIBILIDADEn el diseo de un sistema de captacin de agua de lluvia para las viviendas rurales deunadeterminadareginesnecesarioconsiderarlosfactorestcnicos,econmicosysociales. Factor tcnico. Los factores tcnicos a tener presentes son la produccin u ofertay la demanda de agua. Factor econmico. Existe una relacin directa entre la inversin requerida paraimplementar el sistema y el rea de captacin y el volumen de almacenamiento,resultando muchas veces una restriccin para la mayor parte de los interesados.En la evaluacin econmica es necesario tener presente que en ningn caso la dotacinde agua debe ser menor a 20 litros de agua por persona y por da, la misma que permitesatisfacer sus necesidades bsicas elementales.Asimismo, los costos del sistema propuesto deben ser comparados con los costos deotrasalternativasdestinadasalmejoramientodelabastecimientodeagua,teniendopresenteelimpactoquerepresentalacantidaddeaguaenlasaluddelaspersonasbeneficiadas por el servicio.Con el propsito de tener una base sobre los patrones de consumo, se anexa la siguientetabla,lacualcontemplalosvolmenesunitariosmnimosytpicosenunaviviendacampesina con un aparato sanitario de flujo y descarga, una ducha, un lavamanos, unlavaplatos y una alberca para lavar la ropa.Consumos mnimos frente a consumos tpicos en una vivienda campesinaALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL50 Factorsocial.Enlaevaluacindelasobrasdeingenieraanivelcomunitario,siempresedebentenerpresentelosfactoressociales,representadosporloshbitos y costumbres que puedan afectar la sostenibilidad de la intervencin. Alefecto, el responsable del estudio debe discutir con la comunidad las ventajas ydesventajas de la manera tradicional de abastecimiento de agua y de la tecnologapropuesta, buscando que la propia comunidad seleccione lo que ms le convieneemplear.Losanlisisdebenconsiderarlaconvenienciadeadoptarsolucionesindividualesycolectivas, el tipo de material empleado en la fabricacin de sus techos, la existencia demateriales alternativos en el lugar o sus alrededores y el grado de participacin de lacomunidad en la implementacin del proyecto.2.1.2.4 ELEMENTOS FUNCIONALES PARA EL DISEOEl diseo debe tener en cuenta los elementos funcionales del sistema que son: El material con el que se construye el techo de una vivienda rural tpica en la zonao regin del proyecto. Este material debe ser colocado sobre una estructura demadera o metal. La(s)canaleta(s)deaguas lluviasquedependendelnmerodevertientes quetenga el techo. stas se consiguen en material plstico, lmina galvanizada, asbesto cemento o tambin pueden ser fabricadas en guadua. La(s) bajante(s) de aguas lluvias que son de lmina galvanizada u otros materiales. Un filtro o sistema de cribado para retener las hojas y las impurezas acumuladasen el techo, especialmente despus de una larga temporada de sequa. Puede seruna caneca metlica de 20 litros conteniendo grava o arena gruesa. Se conecta enla(s) bajante(s) antes de su descarga al tanque. Un sistema de compuerta instalado encima del filtro, para descartar y desviar elagua del primer aguacero de la temporada de lluvias. Tanquedealmacenamientorectangularocilndrico,construido(s)cercadelaviviendaconmamposteradepiedra,ladrillooconcreto,enterradososemienterrados para almacenar el volumen de agua diseado para la poca desequa. El tanque debe ser cerrado, con tubera de ventilacin de mximo 1" ytapa pesada para ser retirada solamente para fines de mantenimiento por perso-nas adultas. Pueden usarse tambin tanques comerciales de plstico disponiblesen diferentes tamaos, que para este propsito van desde 2.000 litros a 10.000litros de capacidad. Tanque de reserva para consumo diario con una capacidad mnima de 200 litrospara atender las necesidades domsticas. Este debe ser construido o colocado enlacumbreradeltechodelaviviendaosobreunaestructurademamposteraadosada a la vivienda o a un lado de sta, con una altura superior a dos metros.Pueden usarse tambin tanques comerciales de tamao domstico en plstico oasbesto cemento con capacidades de 250, 500 y 1.000 litros. Instalacinhidrulicainternademediapulgadadedimetroparasuministraragua desde el tanque domiciliario al lavaplatos y un lavamanos como mnimo.51ALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL Unabombamanualoelctricaparaelevarelaguadeltanqueenterradoaldomiciliario. Otros elementos funcionales de captacin de agua lluvia cerca de la vivienda de lafinca pueden ser las terrazas cementadas construidas para el secado de granos.Figura 19. Esquema tpico de un sistema de abastecimiento mediante aguas lluvias2.1.2.5 RECOMENDACIONES PARA EL DISEO DEL SISTEMALas recomendaciones ms importantes para tener en cuenta en el diseo de sistemas decaptacin de agua lluvia para uso domstico aprovechando el techo de la vivienda y lassuperficies duras de su entorno, son:a. El conocimiento del rgimen hidrolgico de la regin donde se va a desarrollar elproyecto. El sistema debe estar basado en los datos de precipitacin mensual conbaseenregistroshistricosdeporlomenos10aos.Detodasmanerasesimportante considerar los periodos de sequa ms largos registrados en la regin.Con base en la informacin anterior se debe determinar el promedio mensual dela precipitacin en la temporada de lluvias, correspondiente al periodo de aosanalizados y calcular el volumen de la oferta mensual de agua lluvia. Este valor seexpresa en mm/mes y se convierte a litros/m2/mes.b. La determinacin de la demanda. En regiones de baja oferta hdrica, la demandade agua estimada para el diseo de sistemas de captacin de agua lluvia para lavivienda rural dispersa de una determinada regin debe estimarse como mnimoen 20 litros diarios por persona en los periodos ms crticos, teniendo en cuentasolamente: bebida, preparacin de alimentos, lavado de utensilios de cocina ylavadodemanos.LosaspectosdehigienepersonalylavadoderopadebenALTERNATIVAS TECNOLOGICAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL52atenderse con otras fuentes de agua. Lo anterior considerando que la disposicinde las excretas se hace en letrinas o mediante cualquier otro procedimiento desaneamiento ecolgico diferente al convencional de flujo y descarga.c. Superficie de la captacin. Se debe calcular el rea de la proyeccin horizontal delas superficies de captacin, o sea el techo de la vivienda y eventualmente de lasterrazas o patios de su entorno si estas van a ser utilizadas, en metros cuadrados(m2).d.Material del techo y de las terrazas. Se debe tener en cuenta el tipo de materialdel que estn o van a estar construidas estas superficies para tener en cuenta elcoeficiente de escorrenta9 que para techos de:- Teja de lmina plstica = 0.9- Lmina metlica galvanizada = 0.9- Teja de asbesto cemento = 0.9- Teja de arcilla cocida= 0.8 a 0.9- Madera = 0.8- Paja = 0.6 a 0.7- Pisos cementados = 0.9- Piso pavimentado con ladrillo = 0.8e. Volumen de la oferta de agua lluvia. El clculo del volumen de la oferta de aguaque se puede captar en los meses de invierno est dado por la frmula:1000 A x c x pVe io =Donde,Vo: volumen de la oferta de agua en m3/mespi = precipitacin mensual. La precipitacin usualmente se da en mm/mes.A