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SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLECurso introductorio al diseo, recomendaciones, especificaciones y utilidades.

Consultor: Dagoberto FloresDireccin de Infraestructura Mayor, Fondo Hondureo de Inversin Social. 1

RETOS PARA EL SERVICIO DE AGUA POTABLE EN AMERICA LATINAPOBLACIONES QUE NUNCA HAN TENIDO UN SISTEMA DE AGUA POTABLE.POBLACIONES QUE SU SISTEMA DE AGUA POTABLE HA CADUCADO SU VIDA UTIL.SOSTENIBILIDAD.PROTECCION DE CUENCAS HIDROGRAFICAS.CALIDAD DE AGUA.EQUIDAD PARA PAGO DEL SERVICIO.

PRESTACION DEL SERVICIOSUMINISTRAR AGUA A LOS USUARIOS CON LOSSIGUIENTES REQUERIMIENTOS:CANTIDAD SUFICIENTECALIDAD (AGUA SEGURA)CONTINUIDADCOBERTURA

CANTIDAD DE AGUA:FACTORES CULTURALESDISPONIBILIDAD DEL RECURSOCLIMAINVERSINNIVEL DE VIDACALIDAD DEL AGUAPRESIONES EN LA RED COSTO DEL AGUAPERDIDAS EN EL SISTEMAEXISTENCIA DEL SERVICIO DEL ALCANTARILLADO SANITARIO.SERVICIO MEDIDOOTROS.

OFERTA Y DEMANDAOFERTA EN SISTEMAS DE AGUA POTABLE:La precipitacinFuentes superficiales: ros, lagos, quebradas, embalses.Fuente subterrneaDEMANDA:Perodos de diseoPoblacin (modelos matemticos)Dotacin per cpitaVariaciones de consumo (diario y horario)Caudales de diseo: Medio diarioMximo diarioMximo horarioDOTACIONES:CANTIDAD DE AGUA REQUERIDA POR EL USUARIO PARA SATISFACER SUS NECESIDADESUSOS DEL AGUA POR PERSONAGALONESLITROS1CONSUMO PROPIO1.5962LAVADO DE PLATOS Y TRASTOS7.3727.883LAVADO DE ROPA12.1245.894BAO7.2927.65USO DE SERVICIO SANITARIO9.4235.676LAVADO DE MANOS1.596.027ASEO DE VIVIENDA, OTROS5.7521.75TOTAL45.13170.81

DOTACIONES USADAS EN HONDURAS(*1) Poblaciones rurales menores a 2.000 hab. 25gppd(*1) Poblaciones rurales >2,000 hab. Incluir, consumo domstico, industrial, comercial, pblico, perdidas y desperdicio.(*2) Municipios, dotacin no menor a 40 gppd.

(*1) Fuente: Norma de diseo de Acueductos Rurales , SANAA.(*2)Considerar consumos comercial, pblico, industrial, etc.

CRECIMIENTO POBLACIONALPOBLACIONES MENORES A 2,000 HAB.Crecimiento aritmtico POBLACIONES MAYORES A 2,000 HAB.Crecimiento geomtrico

Crecimiento aritmtico

PoblacinAos 1510CRECIMIENTO GEOMETRICO

CONSUMO MEDIO DIARIODEMANDA PROMEDIO REQUERIDA POR LA POBLACION:CMD = POBLACION (FUTURA) X DOTACINGeneralmente se da en gpm o lpsCONSUMO MXIMO DIARIOVALOR DE LA DEMANDA MAXIMA DIARIA DURANTE EL AO. CMAXD = CMD * K1K1 =1.5SE UTILIZA PARA DISEO DE LINEAS DE CONDUCCIN Y PLANTAS DE TRATAMIENTOCONSUMO MXIMO HORARIOES EL VALOR DEL CONSUMO MXIMO HORARIO EN EL DIA DE MXIMA DEMANDA DEL AOCMAX H = CMD * K1*K2K1 = 1.5K2 = 1.5

LINEA DE CONDUCCIN:ASPECTOS IMPORTANTES A CONSIDERAR:AFORO DE LA FUENTE EN EPOCA SECA.PRUEBAS DE LABORARIO DE CALIDAD DE AGUA (fsico, qumico, bacteriolgico, metales pesados)PERMISOS DE SERVIDUMBRESOTRAS COMUNIDADES QUE SE SIRVAN DE LA MISMA FUENTE.ESTADO DE LA CUENCA.DISTANCIA

DISEO Frmula de Hazen-Williams para el diseo de tuberasDonde Q = gpmC= 100 para HG y C= 150 para PVChf = prdidas por friccin

DISEO CON HOJA ELECTRNICA

CALCULOS HIDRAULICOSDISEO DE LA LINEA DE CONDUCCION DE: BUENOS AIRES, EL PELN, YAMARANGUILATRAMOLONGITUD EN METROSDIAMETROCOEFIC.CAUDALHFELEV. TERRENOGRADIENTE HIDRAULICOPRESIONES mcaCLASIF.DEAINCLINADAACUM.HORIZONTALACUM.INCH.C.H-WLPSMDEADeADINAMICAESTATICATUBERIA1DES.33.1033.1021400.5200.0631,000.00997.971,000.00999.941.972.03PVCDES.370.60103.7021400.5200.134997.97991.76997.97997.846.088.24PVC3432.00135.7021400.5200.061991.76990.48997.84997.777.299.52PVC4538.20173.9021400.5200.073990.48987.87997.77997.709.8312.13PVC5644.40218.3021400.5200.085987.87983.71997.70997.6213.9116.29PVC6739.00257.3021400.5200.074983.71984.16997.62997.5413.3815.84PVC7841.70299.0021400.5200.079984.16981.92997.54997.4615.5418.08PVC8944.00343.0021400.5200.084981.92981.51997.46997.3815.8718.49PVC91059.00402.0021400.5200.112981.51980.95997.38997.2716.3219.05PVC1011110.00512.0021400.5200.209980.95982.29997.27997.0614.7717.71PVC111270.00582.0021400.5200.133982.29980.40997.06996.9216.5219.60PVC121373.10655.1021400.5200.139980.40976.24996.92996.7920.5523.76PVC1314296.00951.1021400.5200.564976.24953.27996.79996.2242.9546.73PVC141516.40967.5021400.5200.031953.27960.97996.22996.1935.2239.03PVC151672.601,040.1021400.5200.138960.97971.34996.19996.0524.7128.66PVC161797.301,137.4021400.5200.185971.34984.56996.05995.8711.3115.44PVC17T.D.9.301,146.7021400.5200.018984.56985.13995.87995.8510.7214.87PVCPERFIL LINEA DE CONDUCCINQUE CONSIDERAR EN EL DISEO:AL CALCULAR LA GRADIENTE HIDRULICA STA NO DEBER SER MENOR QUE CERO (0)NO SE DEBER PASAR LOS LIMITES DE TRABAJO DE LAS TUBERAS.AL LLEGAR AL TANQUE DE ALMACENAMIENTO SE DEBER LLEGAR CON UNA PRESIN DE 5-15 mca

VALVULAS Y ACCESORIOS EN LA LINEA DE CONDUCCIN:Vlvulas Corporativas (permiten la entrada y/o salida de aire).Vlvulas de LimpiezaTanques RompecargasVlvulas RompecargasVlvulas reguladoras de caudalCajas derivadoras de caudal

TIPOS DE TUBERAS:TUBERAS PLASTICAS DE PVC: se debern pedir de acuerdo a su relacin dimetro/espesor (SDR), entre menor sea el nmero de SDR mayor ser el espesor de la pared.Deber pedirse el cumplimiento de la norma ASTM D 2241.Tambin deber indicarse que el material de fabricacin sea materia virgen (1120). En Honduras existen fabricantes de tubera con material reciclado.

SDR (relacin entre el dimetro externo de la tubera y su espesor) Representa solamente una relacin geomtrica, es una pero le falta mucho an para ser consistenteSDR 26SDR 32.5SDR 41

Dividimos elDimetro respectoal espesorPresiones que soporta la tubera PVC:

ALGUNAS ESPECIFICACIONES TECNICAS.

Dimetros reales de las tuberas de PVCTUBERA PVC AGUA POTABLEDIAMETROS INTERNOSASTM A 2241 mm1/2"SDR-13.518.23/4"SDR-1723.53SDR-21SDR-26SDR-32.51"SDR-1729.48SDR-21SDR-2630.36SDR-32.51 1/2"SDR-1742.58SDR-21SDR-2644.56SDR-32.542.222"SDR-1753.21SDR-21SDR-2655.71SDR-32.556.633"SDR-1778.44SDR-21SDR-2682.04SDR-32.583.424"SDR-17100.84SDR-21SDR-26105.52SDR-32.5107.286"SDR-17148.46SDR-21SDR-26155.32SDR-32.5157.928"SDR-17193.28SDR-21SDR-26202.22SDR-32.5205.6210"SDR-17SDR-21SDR-26252.07SDR-32.5256.2312"SDR-17SDR-21SDR-26298.95SDR-32.5303.93La tubera de PVC deber ir debidamente rotulada

Tubera de Hierro GalvanizadoASTM A 51, SIN EMBARGO ESTA TUBERA VIENE IMPORTADA Y SE FABRICA CON LA TERMINACIN TUBERA HG PESADA, MEDIANA O LIVIANA.La tubera pesada aguanta presiones de hasta 400 mca.COMPONENTES DE UN SISTEMA DE AGUA POTABLE:FuenteObra de TomaLnea de Conduccin y accesoriosPlanta de TratamientoTanque de almacenamientoLnea de distribucinRedes de distribucinConexiones domiciliarias.

Fuentes:SuperficialSubterrnea

Obra de Captacin

DISEO DE LA CAPACIDAD DE ALMACENAJEGeneralmente se toma de un 30% a un 40% del consumo medio diario, sin embargo dependiendo de los costos, se recomienda el almacenaje de al menos 2 horas del cmd y almacenar para caudales contra incendio

Conexiones domiciliarias y micromedicin:El objetivo es realizar un cobro justo al usuarioreducir las prdidas de agua

Planta de Tratamiento de Agua Potable

DISEO DE REDES DE DISTRIBUCIN.Se calcula en base al Consumo Mximo Horario.CMaxH= CMD * k1 * k2

Varios mtodos de diseoAntiguamente se usaba el mtodo de balanceo de Hardy Cross.Sin embargo actualmente se utilizan varios mtodos con ayuda del computador, existe software disponible como: Branch, Loop, LAN, Epanet, otros muchos mas.

EPANET 2.0Enviromental Polution Agency.El programa tiene licencia freeSe recomienda para diseo de redes o sistemas completos.Pantalla en epanet

Ejemplo de un diseo de un sistema de abastecimiento de agua potable.DATOS:Nombre de la Comunidad: Los NaranjosMunicipio: TocoaNmero de viviendas: 90Personas por vivienda: 5Poblacin actual = 90 * 5 = 450 habitantes.Tasa de crecimiento del municipio: 2.2%Perido de diseo: 20 aos

Clculo de la Poblacin Futura:En vista que la poblacin actual es menor que 2,000 habitantes el comportamiento de crecimiento es aritmtico:

CALCULO DE POBLACIONES FUTURASMETODO ARITMETICOPo =450habitantes Poblacin Actualk =2.2%Tasa de Crecimiento anual en %t =20aosPerodo de DiseoPf =648 habitantes

Dotacin:En vista que la poblacin es menor a 2,000 habitantes y a criterio por zona, cantidad de agua, usos, etc se proponte que 25 gppd es suficiente para satisfacer la demanda.Consumo Medio Diario:Resulta del producto de la Poblacin Futura por la dotacin:

CMD = 648 * 25 = 3,240 galones por da = 2.25 gpm = 0.14 lpsCalculando la capacidad del tanque de almacenamiento:Deber estar entre un 30% a un 40%Propondremos que sea un 35%

30% del CMD = 0.30 * 3,240 = 972 galones

usaremos 1,000 galonesCalculando el Consumo Mximo DiarioSe calcula con el Consumo Medio Diario factorizado por k1

Cmx D = 2.25 * 1.5 = 3.38 gpm = 0.21 lpsCalculando el Consumo Mximo HorarioEs el Consumo Mximo Diario factorizado por k2CMD *K1 * K2Cmax H = 5.06 gpm = 0.32 lpsCaudal unitario por viviendaCmx H entre 90 viviendas:Como Epanet trabaja en sistema Ingles o sistema internacional usaremos este ltimo, longitudes en metros, dimetros en mm, caudales en lps.Caudal unitario: 0.003555 lps por vivienda.Para repartir caudales en la red usaremos el mtodo de extraccin en los nudos:Hoja1CALCULO DE POBLACIONES FUTURASMETODO ARITMETICOPo =1,000habitantesPoblacin Actualk =3.5%Tasa de Crecimiento anual en %t =20aosPerodo de DiseoPf =1,700habitantesMETODO GEOMTRICOPara poblaciones mayores a 2,000 habitantesPo =12,300habitantesPoblacin Actualr =4.4%Tasa de Crecimiento Anualt =20aosPerodo de DiseoPf =29,101habitantes

Hoja2

Hoja3

MBD0006846A.unknown

MBD00061C75.unknown

Hoja1CALCULO DE POBLACIONES FUTURASMETODO ARITMETICOPo =1,000habitantesPoblacin Actualk =3.5%Tasa de Crecimiento anual en %t =20aosPerodo de DiseoPf =1,700habitantesMETODO GEOMTRICOPara poblaciones mayores a 2,000 habitantesPo =12,300habitantesPoblacin Actualr =2.3%Tasa de Crecimiento Anualt =20aosPerodo de DiseoPf =19,383habitantes

Hoja2PoblacinAos 1510

Hoja3

MBD0006846A.unknown

MBD00061C75.unknown

Hoja1CALCULO DE POBLACIONES FUTURASMETODO ARITMETICOPo =1,000habitantesPoblacin Actualk =3.5%Tasa de Crecimiento anual en %t =20aosPerodo de DiseoPf =1,700habitantesMETODO GEOMTRICOPara poblaciones mayores a 2,000 habitantesPo =12,300habitantesPoblacin Actualr =2.3%Tasa de Crecimiento Anualt =20aosPerodo de DiseoPf =19,383habitantes

Hoja2PoblacinAos

Hoja3

MBD0006846A.unknown

MBD00061C75.unknown

NORMAS PVCNormas para Tuberas de PVCOrganismoDesignacinDescripcinASTMD 1248Materiales para la extrusin y moldeo en polietilenoD 1784Compuestos de cloruro de polivinilo rgido (PVC) y compuestos de cloruro de polivinilo clorado (CPVC)D 1785Tubera plstica PVC, cedulas 40, 80 y 120D 2241Tubera plstica de PVC para presin (SDR)D 2466Accesorios para tubera PVC cdula 40D 2665Tubera y accesorios PVC para drenaJe, desecho y ventilacin (DWV)D 2672Tubera de PVC con juntas cementadasD 2737Tubera plstica de polietileno (PE)D 2846Tubera y accesorios CPVC para agua calienteD 3034Tubera y accesorios para alcantarillado sanitarioD 3139Juntas con empaque para sistemas de presinD 3212Juntas con empaque para alcantarilladoD 3350Tubera y accesorios de polietileno

F 477Especificacin estndar para sellos elastomricos para unin de tuberas plsticasF 949Especificacin estndar para tubera corrugada y accesorios de PVC con interior liso.F 2307Especificacin estndar para tubera y accesorios de PVC por gravedad de perfil cerrado serie 10 basados en dimetro interno controlado.

ISOR 161-1Tuberas de materiales plsticos para el transporte de fluidos

presiones de trabajoPresin de TrabajoP =2 * SSDR-1donde S = BHD para PVC = 280 kg/cm2 / FS =2S = Esfuerzo Hidrosttico de diseoBHD =Base Hidrosttica de DiseoSDRPresin de Trabajo Kg/cm2Presin de Trabajo m.c.a.13.522.42241717.517521141402611.211232.58.8988.941770

Hoja3