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AO DE LA INVERSION PARA EL DESARROLLO RURAL Y LA

SEGURIDAD ALIMENTARIA

Facultad :

Ctedratico :

Ctedra :

Alumno :

Ciclo :

Facultad de Ingeniera Civil

U.A.P.

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Son las aguas provenientes de las lluvias que escurren superficialmente por el terreno.

Segn la teora de Horton se forma cuando las precipitaciones superan la capacidad de infiltracin del

suelo.

rea de captacin del agua de lluvia

El rea de captacin es la superficie sobre la cual cae la lluvia. Las reas que se utilizan para este fin son

los techos de casas habitacin, escuelas, bodegas, invernaderos y edificaciones en general. Es importante

que los materiales con que estn construidas estas superficies, no desprendan olores, colores y sustanciasque puedan contaminar el agua pluvial o alterar la eficiencia de los sistemas de tratamiento. Adems, la

superficie debe ser de tamao suficiente para cumplir la demanda y tener la pendiente requerida para

facilitar el escurrimiento pluvial al sistema de conduccin; es importante mencionar que solo se debe

considerar la proyeccin horizontal del rea de captacin y expresarla en m2.

A continuacin se describen los tipos de techos utilizados para la captacin del agua pluvial.

Techos:En las zonas urbanaslos techos estn construidos de concreto, aleacin de lmina galvanizada y

antimonio; en las zonas rurales, de concreto, lminas de asbesto, lmina galvanizada, madera y paja;

tambin se pueden utilizar las superficies impermeables (canchas, patios, estacionamientos), que nodesprendan residuos o contaminantes al contacto con el agua e incrementen el costo del tratamiento

para obtener un producto de calidad. En el caso de materiales de concreto se deben limpiar antes de

impermeabilizar; si son de lmina galvanizada o asbesto se recomienda revisar si tienen algn deterioro y

en su caso sustituirlas por otros, antes de su impermeabilizacin. Adems, se requiere asegurar y verificar

que sus estructuras soporten el peso de las canaletas ms el agua de lluvia.

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Techos cuenca: Son estructuras diseadas para la recoleccin directa del agua de lluvia compuesta

bsicamente de dos secciones: el techo, que funciona como rea de contribucin y retardador de

evaporacin, abajo de este se encuentra el tanque o cisterna de almacenamiento. El techo est formado

por dos superficies que convergen en un canal central lo cual permite que el agua de lluvia se conduzca

directamente por gravedad a la cisterna. El sistema de conduccin del agua consiste de una vlvula de

salida, continuada por una tubera para terminar en una llave para el uso pblico.

Almacenamiento de Aguas Pluviales en reas Superiores o Azoteas:

El almacenamiento de agua pluvial en reas superiores o azoteas transmite a la estructura de laedificacin una carga adicional que deber ser considerada para determinar la capacidad de cargadel techo.

En el proyecto arquitectnico de las edificaciones se debe considerar en las azoteas unapendiente no menor de 2% hacia la zona seleccionada para la evacuacin.

Recuperacin de agua pluvial:

La recuperacin de agua pluvial consiste en filtrar el agua de lluvia captada en una superficie

determinada, generalmente el tejado o azotea, y almacenarla en un depsito.

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Sistema de conduccin:

El sistema de conduccin se refiere al conjunto de canaletas o tuberas de diferentes materiales y

formas que conducen el agua de lluvia del rea de captacin al sistema de almacenamiento a travs de

bajadas con tubo de PVC.

Formas de canaletas de construccin sencilla.

Las canaletas se instalan en los bordes ms bajos del techo, en donde el agua de lluvia tiende

acumularse antes de caer al suelo; el material debe ser liviano, resistente, fcil de unir entre s, debe

combinar con los acabados de las instalaciones (zonas urbanas), que no contamine con compuestos

orgnicos o inorgnicos por lo que se recomienda se coloquen mallas que detengan basura, slidos y

hojas, para evitar la obstruccin del flujo en la tubera de conduccin; as mismo, realizar en los techoslabores de limpieza al inicio de la poca de lluvias.

Forma de canaletas acordes a edificaciones.

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Canaletas con malla para evitar la contaminacin por hojas.

Los materiales utilizados son: aluminio, lmina galvanizada, PVC y recursos maderables de cada regin.Actualmente se ha visto que los arquitectos, ingenieros y dueos de casas consideran estructuras diversas

para la coleccin del agua de lluvia. En la figura se muestra el diagrama completo de un sistema de

coleccin y trampa de slidos.

Canaleta con rejilla y vlvula para el lavado de las primeras lluvias.

Canaletas:

Las canaletas son accesorios para colectar y conducir los escurrimientos pluviales a un sistema de

almacenamiento, sus dimensiones estn en funcin de la duracin de la precipitacin (cortas y

homogneas), tiempo de concentracin del agua, la longitud del rea de paso y de su pendiente.

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En un rea de captacin el tiempo de concentracin es un parmetro fundamental en el estudio

hidrolgico de una cuenca y reas de escurrimiento con pendiente, est descrita por expresiones

matemticas, que basndose en caractersticas fsicas del rea de captacin.

Frmulas:

Dnde:

S= es la pendiente media

L = es la longitud del rea de captacin en m

Tc= Tiempo de concentracin

Tp= Tiempo en el que se alcanza el mximo escurrimiento

D= duracin de la precipitacin

Estimacin del rea de la canaleta

El flujo en canaletas de captacin y conduccin se comporta como un flujo espacialmente variado, ya que

el agua se va recolectando a lo largo de la canaleta, para determinar el rea necesaria de conduccin se

utiliza la ecuacin de continuidad, en la cual solo se despeja el rea y se asumen velocidades promedio de

0.9 m s-1 en pendientes 2 a 4% y 1.2 m s-1 en pendientes 4 a 6%.Frmulas:

Dnde:

Q p= flujo en la canaleta, m3/s-1

v= velocidad del flujo en la canaleta, m/s-1

A= rea de la seccin transversal, m2

Dnde:

V cisterna = volumen mnimo de la cisterna, m3.

D j = demanda mensual, m3.

M sequa + 2 = meses con sequa ms 2.

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Estructura para el almacenamiento del agua de lluvia:

Son cisternas o tanques donde se almacena el agua de lluvia captada, que puede utilizarse, previo al

tratamiento para uso domstico durante todo el ao.

Los materiales ms utilizados para la construccin de las cisternas o tanques de almacenamiento son

los siguientes:

Plsticos: Fibra de vidrio, polietileno y PVC

Metales: Barril de acero, tanque de acero galvanizado.

Concreto: Ferrocemento, piedra y bloque de concreto.

Madera: Madera roja, abeto, ciprs (es eficiente pero cara).

Filtracin del agua de lluvia:

La filtracin es el proceso para separar un slido del lquidoen el que est suspendido, al hacerlo pasar,

a travs de un medio poroso (filtro) y por el cual, el lquido puede pasar fcilmente.

Cuando el agua de lluvia es captada de los techos, se debe instalar un tanque para almacenar

temporalmente las primeras lluvias contaminadas por basura, hojas y polvo, para utilizarla en el riego de

frutales, hortalizas u otras aplicaciones que no requieran una alta calidad del agua.

El dispositivo ms sencillo consiste en colocar una malla a la mitad de un bote de 19 litros y en la parte del

fondo se adapta a la tubera de la lnea de conduccin.

Tanque de recepcin de las primeras lluvias.

Trampa de basura para las primeras lluvias y vlvula para drenaje.

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Captacin de aguas pluviales:

Es importante identificar los principales componentes de un Sistema de Captacin del Agua de Lluvia

(SCALL), su funcionamiento, los criterios de diseo ms sobresalientes, las caractersticas de los

materiales de construccin, la forma de construir estos sistemas, su operacin y mantenimiento, de tal

forma que se puedan ejecutar los proyectos.

Elementos de un sistema de distribucin de aguas pluviales:

El sistema ms sencillo se compone de tres partes:

Un rea de donde se colecta el agua de lluvia.

Un sistema de conduccin para mover el agua.

Un jardn o patio donde las plantas utilizan el agua.

Tpicamente los sistemas complejos se disean no solamente para juntar y desviar agua sino tambin

para filtrar, almacenar, y distribuirla para el uso futuro.

Una cuenca es una superficie donde se puede juntar aguas pluviales. Las cuencas ms eficientes son

superficies impermeables y lisas

Los componentes de conduccin llevan el agua a un lugar especfico del paisaje o hacia un recipiente de

almacenamiento.

Las canales de desage de los techos es la forma ms comn de conduccin. La gravedad provee la fuerzanecesaria para dirigir el agua por canales hacia tanques de almacenamiento.

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Segn la cantidad de basura en el agua, un sencillo filtro para hojas a veces es toda la filtracin necesaria.

Si el agua almacenada se usar en un sistema de riego por gotear, es necesaria ms filtracin para evitar

que los tubos de riego y los emisores se obstruyan.

Los tanques de lluvia y cisternas guardan agua de lluvia para el uso futuro. Los tanques y cisternas deben

ser opacos y protegidos de la luz solar directa y tapados para que no se meta ni basura ni mosquitos.

El sistema de distribucin lleva el agua almacenada de los tanques a las plantas o a donde se requiera su

uso. Los sistemas pueden incluir tubos de agua y emisores de goteo. Una bomba elctrica puede ser

necesaria para llevar agua a reas que no estn cuesta abajo de la cisterna.

reas SembradasFinalmente el agua pluvial se lleva al rea del jardn o paisaje donde las plantas la utilizarn.

Elementos de un sistema de distribucin de aguas pluviales:

Para ello debe considerarse lo siguiente:

Localizacin del sitio para establecer el SCALL.

Determinacin de la demanda de agua por la familia o por la comunidad.

Clculo de la precipitacin pluvial neta.

rea de captacin del agua de lluvia.

Diseo del sistema de conduccin del agua captada.

Diseo del volumen del sedimentador por trampa de slidos.

Diseo del sistema de almacenamiento del agua de lluvia captada.

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Diseo para el bombeo del agua almacenada al local de la planta de tratamiento.

Diseo del sistema del tratamiento del agua de lluvia.

Ventajas de la captacin de aguas pluviales:

Ahorro evidentey creciente en la factura del agua.

Uso de un recurso gratuito y ecolgico.

Pueden recibir subvenciones en funcin del municipio

Contribucin a la sustentabilidady proteccin del medio ambiente

Una buena instalacin de recogida de agua es sencilla y, por tanto, existen riesgos mnimos de

averas y apenas requiere de mantenimiento.

Determinacin de la demanda de agua:

La expresin matemtica para calcular la demanda de agua es la siguiente:

Dnde:

Dj= demanda de agua en el mes j, (m3/mes/poblacin).

Nu= nmero de beneficiarios del sistema.

D= dotacin, en l /persona/ da.

Ndj = nmero de das del mes j.

1000= factor de conversin de litros a m3.

Coeficientes de escurrimiento (Ce) de los diferentes materiales en el rea de captacin:

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Frmula para estimar la precipitacin neta:

Dnde:

PNijk = precipitacin neta del da i, mes j y ao k, mm.

Pijk = precipitacin total del da i, mes j y ao k, mm.

captacin= eficiencia de captacin del agua de lluvia, 0.765.

Sistema de conduccin del agua de lluvia captada:

El caudal de conduccin en la tubera se obtiene con la siguiente expresin:

El dimetro se determina despejando el rea de la ecuacin de continuidad (Sotelo, 2005).

Dnde: Qc= caudal de conduccin, l.p.s.

5/18= Factor de conversin de m3 h-1 a l.p.s.

Aec = es el rea efectiva de captacin del agua de lluvia, m.

I lluvia= es la intensidad mxima de lluvia en la zona, 0.05 m h-1.

D= dimetro de tubera, m.

L = longitud del tubo, m.

V= velocidad media, m/s-1.

= 3.1416

Sedimentador o filtro modular de sedimentos:

En los sistemas de captacin del agua de lluvia a nivel comunitario se puede reducir la turbidez mediante

la construccin e instalacin de un sedimentador o bien la instalacin de un filtro modular de sedimentos;

su construccin consiste en un cuerpo de PVC hidrulico, con un sistema filtrante de arenas y gravas

slicas; su ubicacin es en la parte superior de la cisterna cementada a la red principal justo antes de ladescarga del agua pluvial.

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El material filtrante debe estar siempre limpio y sus capas deben ser removidas y lavadas durante la

poca de lluvias.

USO DOMESTICO:

En la siguiente imagen se muestran los sedimentos de un sistema convencional a nivel familiar de

captacin de agua de lluvia. El rea de captacin (130 m2) es el techo de la casa. (Sc) el sistema de

conduccin con canaleta de lmina galvanizada sobre el borde del techo y (C) la cisterna revestida con

geomembrana PVC (0.75 mm de espesor), tubera de PVC de 4 pulgadas de dimetro para la bajada del

agua de lluvia, que se encuentra conectada al rea de captacin a travs de la canaleta. Se cuenta con unsistema para potabilizar y purificar el agua de lluvia, en tal forma que la familia cuente con este vital

lquido durante todo el ao. Adems, es posible tratar y reutilizar las aguas grises y negras para los

sanitarios y produccin de hortalizas en el traspatio.

Diagrama de captacin del agua de lluvia, tratamiento y reutilizacin de las aguas grises y

negras:

1. rea de captacin

2. Canaletas.

3. Cisterna primaria.4. Cisterna.

5. Sist. De disposicin de agua.

6. Filtros de 10 y 5 micras.

7. Descarga de aguas residuales.

8. Domo biodigestor.

9. Generacin de gas butano.

10.Descargas de demasas.

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Diagrama completo de captacin y distribucin de agua para uso domstico y consiste en captar el agua

del techo.

(1) Colectar en las canaletas(2) Que tienen una pendiente mnima para drenar a la lnea de conduccin

(3) Para descargar a una cisterna

(4) Con la dimensin suficiente para abastecer en la poca seca del ao.

CONCLUSIONES:

En cuanto al diseo del sistema de drenaje de aguas pluviales en edificaciones ubicadas en localidades

de alta precipitacin se deber considerar lo siguiente:

Las precipitaciones pluviales sobre las azoteas causaran su almacenamiento, sobre todo para

considerar la estabilidad de las estructuras estas debern ser evacuadas hacia los jardines y/o

reas verdes, o suelos sin revestir a fin de poder garantizar su infiltracin al subsuelo.

Y si esta condicin no llega a ser posible deber realizarse su evacuacin hacia al sistema de

drenaje exterior o de calzada, atraves de ductos o canaletas.