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Nº Lima, .

173

-2016-VIVIENDA

1 9 JUL. 2016

VISTOS: El Memorándum Nº 395-2016NIVIENDANMCS/PNSR/DE de la Dirección Ejecutiva del Programa Nacional de Saneamiento Rural - PNSR, el Memorándum Nº 369_'.;."l,Ul•iit¡¡-. 2016-VIVIENDANMCS-DGPRCS e Informe Nº 183-2016-VIVIENDANMCS-DGPRCS-DS 11� e 'la Dirección General de Políticas y Regulación en Construcción y Saneamiento y de la VºBº irección de Saneamiento, respectivamente, del Ministerio de Vivienda, Construcción y -� "'· aneamiento; .

tif

CONSIDERANDO: Que, la Ley Nº 26338, Ley General de Servicios de Saneamiento, modificada por el Decreto Legislativo Nº 1240, en adelante la Ley General, en el artículo 3 declara de necesidad pública y de preferente interés nacional la gestión y la prestación de los servicios de saneamiento, con el propósito de promover el acceso universal de la población, a los servicios de saneamiento sostenibles y de calidad, proteger su salud y el ambiente; . Que, la Ley General en el artículo 2 señala, que la prestación de los servicios de saneamiento comprende la prestación regular de servicios de agua potable, alcantarillado sanitario y pluvial y disposición sanitaria de excretas, tanto en el ámbito· urbano como en el rural; · Que, la citada Ley General en el artículo 6-A, prevé que corresponde a las Municipalidades Distritales y de modo supletorio, a las Municipalidades Provinciales, administrar los servicios de saneamiento en el ámbito rural a través de organizaciones Ve · · comunales u otras modalidades de gestión alternativas que establezca el ente rector, en es� aquellos centros poblados rurales que se encuentran fuera del ámbito de responsabilidad eo i de una entidad prestadora, y sólo en los casos y condiciones previstas en la Ley General, , �lt.. ._c1. su Reglamento y normas complementarias: · · · . Que, el inciso b)' del artículo 164 del Texto Único Ordenado del Reglamento de la Ley General, aprobado por Decreto Supremo N° 023-2005-VIVIENDA, considera como centro poblado rural, a aquel que no sobrepase de dos mil (2,000) habitantes;

Que, la Ley G·eneral en el artículo 8 concordante con el artículo 1 de la Ley Nº 30045, Ley de Modernización de los Servicios de Saneamiento, modificada por el Decreto Legislativo Nº 1240, disponen que al Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento - MVCS, en su condición de Ente Rector del Sector Saneamiento, le corresponde diseñar, normar y ejecutar las políticas nacionales y las acciones sectoriales dentro de su ámbito de competencia; Que, la Ley Nº 30156, Ley de Organización y Funciones del MVCS en el artículo 6 establece, que el Ministerio es el órgano rector de las políticas nacionales y sectoriales dentro de su ámbito de competencia, que son de obligatorio cumplimiento por los tres niveles de gobierno en el marco del proceso de descentralización, y en todo el territorio nacional y tiene competencia exclusiva, entre otros, para dictar normas y lineamientos técnicos para la adecuada ejecución y supervisión de las políticas nacionales y sectoriales; Que, el Reglamento de Organización y Funciones del MVCS, aprobado por Decreto Supremo Nº 010-2014-VIVIENDA modificado por el Decreto Supremo Nº 0062015-VIVIENDA, prevé en el literal b) del artículo 82 que la Dirección General de Políticas y Regulación en Construcción y Saneamiento, tiene entre sus funciones, la de proponer normas, planes, reglamentos, lineamientos, directivas, procedimientos, metodologías, mecanismos y estándares, entre otros, de alcance nacional, en materia de saneamiento, en el marco de las políticas y normas que se vinculen; Que, con Memorándum N° 395-2016NIVIENDANMCS/PNSR/DE de la Dirección Ejecutiva del Programa Nacional de Saneamiento Rural - PNSR, debidamente sustentado en los Informes Nº 120-2016NIVIENDANMCS/PNSR/UAL Nº 44y 2016NIVIENDANMCS/PNSR/UAUCBG, de la Unidad de Asesoría Legal del PNSR; y los Informes Nº 213-2016NIVIENDANMCS/PNSR/UDI Nº 019y 2016NIVIENDANMCS/PNSR/UDI-EPIE-mvera, de la Unidad de Desarrollo . de Infraestructura y del Equipo de Preinversión y Estudios UDI - PNSR, respectivamente; y el Memorándum Nº 369-2016-VIVIENDANMCS-DGPRCS de la Dirección General de. Políticas y Regulación en Construcción y Saneamiento sustentado en el Informe Nº 1832016-VIVIENDANMCS•.OGPRCS-DS de la Dirección de Saneamiento; se propone la .8 · robación de la norma: "Guía de Opciones Tecnológicas para Sistemas de ?Res astécimiento de Agua para Consumo Humano y Saneamiento en el Ámbito Rural'", . ���. Tecnol?gi�a.�,,8�:ra Que, la propue�t� normativa para aprobar la "Guía de Opciones .Sistemas de Abastecimiento de Agua para Consumo Humano y Saneamiento e.rt.;-el �\lllr�-· .. , \ Ámbito Rural" tiene por finalidad garantizar una adecuada implementación de criterios y .. · i requerimientos técnicos mínimos para el diseño de los proyectos de sistemas de

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Para la impulsión se utilizará una manguera flexible con refuerzo interior metálico. 1.6

Captaciones de Aguas Subterráneas

1.6.l

Aspectos generales.

Estructura que permite captar agua desde un cuerpo o corriente subterránea de forma continua, segura y sin disminución de las condiciones hidrológicas, geológicas y ecológicas en los alrededores o aguas abajo.

1.6.1.1

Captación de Manantiales.

Son obras que protegen los afloramientos naturales de agua subterránea de cualquier tipo de contaminación y permiten el ingreso de agua a los elementos de conducción de agua hacia el tanque de almacenamiento o planta de tratamiento. Se aplicaran las siguientes directrices: o La estructura de captación se construirá de material impermeable y se diseñará para obtener el máximo rendimiento del afloramiento. o Deberá tener canales de drenaje en la parte superior y alrededor de la captación para evitar la contaminación por las aguas superficiales, así como cerco perimétrico. o Se diseñará con las válvulas y accesorios, tuberías de limpieza, rebose y tapa sanitaria de inspección con todas las protecciones sanitarias correspo nd ie ntes. o La tubería de salida del agua de la captación contará con su correspondiente canastilla o elemento protector que impida el paso de sólidos. A.

Tipologías

Las captaciones de manantiales pueden ser: •

De fondo. cuando se capta agua que emerge en terreno llano. La estructura de captación es una cámara sin losa de fondo que rodea el punto de brote del agua; consta de cámara húmeda que sirve para almacenar el agua y regula el caudal a utilizarse, y una cámara seca que protege las válvulas de control de salida, rebose y limpia.

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Ilustración 7: Captación de manantial de fondo

-

•

De ladera, cuando se realiza la protección de una vertiente que aflora a una superficie tipo plano inclinado con carácter puntual o disperso. Consta de una protección al afloramiento, una cámara húmeda donde se regula el caudal a utilizarse; y opcionalmente puede disponer de un volumen de almacenamiento, y una cámara seca. El ingreso a la cámara húmeda, al igual que el rebose y limpia, estará diseñado para el máximo rendimiento de la fuente. Dispondrá de dispositivos de salida a la línea de conducción y excedente de la fuente. Ilustración 8: Captación lateral sin reservorio

Si el rendimiento de la fuente es superior al caudal máximo horario, se podrá ubicar una captación-reservorio; siempre que la distancia y desnivel de la fuente con respecto a la población así lo permitan. Su implementación debe responder a una evaluación técnico-económica.

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Ilustración 9: Captación lateral con reservorio

=

/ /_

•

De bofedal. cuando el afloramiento de la vertiente se realiza por múltiples "venas de agua" anegando el terreno y debiendo emplearse un colector para captar la totalidad del agua. Es una variante de la captación mediante galería filtrante, con la singularidad de que se construye una pantalla para interceptar el flujo del agua. Ilustración 10: Captación de bofedal

PI.ANTA

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B.

Componentes Principales.

Para el diseño de las captaciones de manantiales deben considerarse los siguientes componentes: •

Cámara de protección: para las captaciones de fondo y ladera es muy importante no perturbar el flujo de agua que emerge de la vertiente. La cámara de protección, debe tener dimensiones y formas, tales que, se adapten a la localización de las vertientes y permitan captar el agua necesaria para el proyecto. Contarán con losa removible mantenimiento del lecho filtrante.

•

o

accesible

(bruñido)

para

Tuberías y accesorios: el material de las tuberías y accesorios deben ser inertes al contacto con el agua natural. Los diámetros se calcularán en función al caudal máximo diario, salvo justificación razonada. En el diseño de las estructuras de captación, deberán preverse válvulas, accesorios, tubería de limpieza, rebose y tapa de inspección con todas las protecciones sanitarias correspondientes. Al inicio de la tubería de conducción se instalará su correspondiente canastilla.

•

Cámara de recolección de aguas: para las tomas de bofedal, es importante que la cámara de recolección esté ubicada fuera del terreno anegadizo y permita la recolección del agua de todas las tomas (pueden haber más de un dren).

•

Protección perimetral: La zona de captación deberá estar adecuadamente protegida para evitar la contaminación de las aguas. Deberá tener canales de drenaje en la parte superior y alrededor de la captación para evitar la contaminación por las aguas superficiales.

C.

Criterios de Diseño.

Para el dimensionamiento de la captación es necesario conocer el caudal máximo de la fuente, de modo que el diámetro de los orificios de entrada a la cámara húmeda sea suficiente para captar este caudal o gasto. Conocido el gasto, se puede diseñar la distancia entre el afloramiento y la cámara, el ancho de la pantalla, el área de orificio y la altura de la cámara húmeda sobre la base de una velocidad de entrada no muy alta (se recomienda :S 0,6 m/s) y al coeficiente de contracción de los orificios. •

Cálculo de la distancia entre el afloramiento y la cámara húmeda (A:). (Solo para captaciones de ladera). En primer lugar se calcula la carga necesaria sobre el orificio de entrada que permite producir la velocidad de pase, ho.

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ho Donde: o ho o V2 o Cd

V}

= 0,051 * cd

Carga necesaria sobre el orificio de entrada (m) Velocidad de pase (se recomienda :5 0,6 m/s). Coeficiente de descarga (usualmente 0,8).

En la Ilustración 11 se observa:

H = H¡ + h0 Donde: o Ht Pérdida de carga que servirá para determinar la distancia entre el afloramiento y la caja de captación (L). Como Ht = 0.30 x L, la distancia entre afloramiento y cámara húmeda se obtiene de la siguiente expresión.

H¡ l = 030 , Ilustración 11: Carga disponible y pérdida de carga en el orificio de entrada

LL.

:e

:e

L

•

Cálculo del Ancho de la pantalla (b) o Para captaciones de manantiales de ladera. Para determinar el ancho de la pantalla es necesario conocer el diámetro y el número de orificios que permitirán fluir el agua desde la zona de afloramiento hacia la cámara húmeda. Para el cálculo del diámetro de la tubería del orificio (D), se utilizan las siguientes ecuaciones.

= V * A * Cd = A * Cd * (2 * g * h) 1fi

Qmax Qmax

Donde:

• Omá•·

Caudal Máximo de la fuente en 1/s

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• • • • •

V A Cd g h

Velocidad de paso (S 0,60 m/s). Área de la tubería en m2 Coeficiente de descarga (0,6 a 0,8). Aceleración de la gravedad (m/s2) Carga sobre el centro del orificio (m).

El valor de A resulta: Qmax

tt

* D2

A=--=-V * Cd 4 Conocida el área necesaria, se determina el número de orificios, recomendando usar diámetros (D) s 2". Si se obtuvieran diámetros mayores, será necesario aumentar el número de orificios (NA), siendo:

Área del diámetro cale. NA=, Area del diámetro asumido

+1

(D

1)2

= D2

+1

Para el cálculo del ancho de la pantalla, b, se asume que para una buena distribución del agua los orificios se deben ubicar como se muestra en la siguiente Ilustración. Ilustración 12: Distribución de los orificios en la pantalla 60

1°1

30

o

1°1

30

1°1

o

o

30

1°1

60

o

b

b = 9 Donde:

•

b

• D •

NA

* D + 4 *NA* D

Ancho de la pantalla (m) Diámetro del orificio (m) Número de orificios

o Para captaciones de fondo. El ancho de la pantalla se determina sobre la base de las características propias del afloramiento, quedando definido con la condición que pueda captar la totalidad del agua que aflore del subsuelo.

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•

Altura de la cámara húmeda (Htl

o Para captaciones de manantiales de ladera. En base a los elementos identificados anteriormente, la altura total de la cámara húmeda se calcula mediante la siguiente ecuación: (ver Ilustración 7)

H¿ = A • • •

H •

•

+B+H+D+E

Donde: A altura mínima de 10 cm. que permite la sedimentación de la arena. B diámetro de salida. H Altura de agua sobre la canastilla (> 30 cm), debe permitir que el gasto de salida de la captación fluya por la tubería de conducción a una velocidad V

vz

= 1,56 * Zg

D Desnivel mínimo entre el nivel de ingreso del agua del afloramiento y el nivel de agua de la cámara húmeda (mínimo 5 cm). E Borde libre (mínimo 30 cm).

o Para captaciones de fondo. Para determinar la altura total de la cámara húmeda (H1) se considera los elementos identificados, los cuales se muestran en la Ilustración 7.

H¡ •

=A+B+C+H

$ Altura natural que alcanza el agua

Dimensionamiento de la canastilla

Se cumplirá:

o o

o

el diámetro de la canastilla debe ser dos veces el diámetro de la tubería de salida a la línea de conducción (De); que el área total de ranuras (At) sea el doble del área de la tubería de la línea de conducción; y que la longitud de la canastilla (L) sea mayor a 3 De y menor de 6Dc.

• Tubería de rebose y limpia En la tubería de rebose y de limpia se recomienda pendientes de 1 a 1,5% y que sea capaz de evacuar el caudal máximo de aforo.

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1.6.1.2

Galerías filtrantes.

Son sistemas de captación de aguas subálveas o subsuperficiales ubicadas en los lechos de los ríos o sus márgenes por medio de drenes o zanjas. El propósito de estas obras, es interceptar el flujo natural del agua subsuperficial, para que ingrese, por gravedad, al interior de la zanja o tubería y sea conducida hacia una cámara recolectora en una de las márgenes del río. Está indicada cuando se desea obtener caudales importantes de agua en zonas próximas a ríos o lagos, y/o en acuíferos en los que no sea posible o conveniente, producir un importante descenso del nivel piezométrico. Las galerías filtrantes serán diseñadas previo estudio, de acuerdo a la ubicación del nivel de la napa, rendimiento del acuífero y al corte geológico obtenido mediante excavaciones de prueba, y siempre para trabajar bajo condiciones de equilibrio. Se ubicarán de tal modo que permitan el rnaxtrno aprovechamiento de la corriente de agua subterránea, en forma transversal o longitudinal. La pendiente estará orientada hacia un pozo colector para la inspección y limpieza. Contará con una cámara de inspección para verificar las condiciones sanitarias de la galería, así como para realizar operaciones de mantenimiento y desinfección. La galería se ubicará lo más distante posible de fuentes de contaminación, manteniendo una distancia mínima de 15 m a la zona de recarga del acuífero. De los estudios realizados se caracterizará el acuífero mediante los siguientes parámetros: •

Conductividad hidráulica: kt [m/s]

• • •

Profundidad del acuífero: H [m] Pendiente dinámica del acuífero: i [m/m] Porosidad efectiva: S [adimensional]

•

Radio de influencia del abatimiento: R [m]

•

Distancia entre la galería y el punto de recarga: D [m]

Para Estudios de Factibilidad o Expedientes Técnicos, la conductividad hidráulica se determinará mediante análisis en laboratorio del material o materiales del acuífero o mediante prueba de bombeo. Para Estudios a nivel de Perfil, se realizará un cálculo estimativo con los siguientes valores promedio.

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Tabla 4: Conductividad hidráulica de algunos materiales

A-

PERMEABILIDAD (M/S)

CALIFICACIÓN

TIPO DE MATERIAL

10-6 a 10-4

Impermeable

Arcilla compacta, Pizarra Granito

10-4 a 10-2

Poco permeable

10-2 a 1

Algo permeable

1 a 102•5

Permeable

102•5 a 105

Muy permeable

Limo arenosa, Limo Arcilla limosa Arena fina, Arena limosa, Caliza fracturada Arena limpia, Grava y arena, Arena fina Grava limpia

Tipologías_

Las estructuras filtrantes pueden ser: • Zanjas: excavaciones a cielo abierto, utilizadas fundamentalmente cuando el agua subterránea está muy próxima a la superficie del suelo y no se requieren provocar grandes descensos del nivel freático. Normalmente, las profundidades no exceden los seis metros. • Drenes: perforaciones horizontales o excavaciones de zanja en cuyo interior o fondo se instalan tuberías perforadas o ranuradas conocidas como drenes. Estos drenes se instalan en la zona húmeda del acuífero y se encuentran cubiertos con material seleccionado para garantizar un adecuado rendimiento. En el caso del tipo zanja, el relleno se efectúa con el material proveniente de la excavación y se concluye con et sellado de la superficie para minimizar la contaminación del agua por infiltración de las aguas superficiales. Ilustración 13: Detalle de dren filtrante para acuíferos de poco espesor con recarga superficial

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PERFORADA

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RANI.QAS AR NA

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B.

Criterios de diseño.

Para el dimensionamiento del dren, deberá considerarse la cantidad de agua que se quiere captar y la capacidad o rendimiento del agua subálvea. Requiere de una cámara recolectora del agua que al mismo tiempo funcione como desarenador. En la cámara recolectora o buzón de reunión, se debe evitar que la tubería de conducción trabaje por encima del nivel del espejo de agua. Por ello la salida será siempre sumergida, para evitar la entrada de aire a la línea de conducción. La longitud de la tubería de infiltración se calcula en función del caudal unitario, utilizando la siguiente fórmula:

o L: Longitud de la tubería de infiltración en m o Q: Caudal a captar en 1/s o Ou: Caudal por unidad de longitud en l/s-rn El cálculo de Ou dependerá del tipo de captación que estemos diseñando, y del tipo de acuífero: Tabla 5: Métodos de cálculo de Ou en función del tipo de acuífero RÉGIMEN DE BOMBEO · TIPO DE ACUÍFERO

P�RMANENTE O ESTACIONARIO

TRANSITORIO O NO PERMANENTE.

Confinado

Thiem De Glee Hantush/Jacob

Theis/Jacob

Semiconfinado Libre

Dupuit/Thiem

Walton Hantush Theis e/corrección de Jacob Boulton/Pricket

El conducto colector se diseñará con diámetro suficiente para que fluya el caudal de diseño con un tirante no mayor del 50% y unas velocidades comprendidas entre 0,6 y 0,9 m/s. Se emplearán tubos de PVC o HDPE, a los que se le practicarán aberturas hasta alcanzar el área de flujo (A) o área abierta, que no podrá exceder del 3% del área perimetral. El número de orificios se determina utilizando las siguientes expresiones:

A

n=­ a

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TI* d2 s=-4

Donde: o n Número de orificios por metro o A Área de flujo en m2 o s Área de cada orificio en m2 o Ou Caudal unitario en m3/s-m o Ve Velocidad de entrada a los orificios en m/s (ve = 0,025 a 0,10 m/s, siendo recomendable 0,03 m/s) o Ce Coeficiente de contracción por orificio. (Ce= 0,55) o d Diámetro del orificio en m. Se seleccionará el diámetro comercial inmediatamente superior (1/4", 3/8", etc.) Ilustración 14: Aberturas del dren

ó D

Para garantizar la vida útil de los drenes, se aumentará en un 20% el área efectiva de los orificios, para tener en cuenta la pérdida de sección con el paso del tiempo. El dren se instalará en el interior de un forro filtrante o filtro, constituido por varias capas de material granular, siendo necesario que el exterior del forro quede envuelto por un geotextil. La relación que debe existir entre la mayor dimensión de la abertura y el tamaño de los granos del filtro está dada por la siguiente expresión: D85 de la grava del forro filtrante Ancho o diámetro de las aberturas �

2

La relación de diámetros entre el forro filtrante y el material granular del acuífero debe ser igual o menor a cinco.

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Ilustración 15: Disposición en tres capas recomendada para el forro

filtrante

Los anchos mínimos de la zanja para la instalación del dren se recogen en la siguiente tabla. Tabla 6: Anchos mínimos de zanja para instalación de dren

DIÁMETRO DEL OREN [mm] 150 200 300 400 C.

ANCHO MÍNIMO DE ZANJA (mm) 500 500 600 800

Consideraciones específicas.

Los diámetros de los drenes serán mayores a 150 mm, con pendientes que variarán entre uno y cinco por mil. Dependiendo de la longitud de los drenes y del número de ellos, se instalan buzones de reunión. La tubería a emplearse deberá colocarse con juntas no estancas y que asegure su alineamiento. El área filtrante circundante a la tubería se formará con grava seleccionada y lavada, de granulometría y espesor adecuado a las características del terreno y a las perforaciones de la tubería. Toda el área filtrante se recubrirá con un geotextil geosintético no tejido que realice la función de filtro para no colmatar la grava, permitiendo el paso del agua al dren. La velocidad máxima en los conductos será de 3 m/s, no debiendo ser inferior a 0,6 m/s.

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La galería debe ubicarse lo más distante de fuentes de contaminación. Debe mantener una distancia mínima de 15 m a la zona de recarga del acuífero. Durante la construcción de las galerías y pruebas de rendimiento se deberá tomar muestras de agua a fin de determinar su calidad y la conveniencia de utilización. 1.6.1.3

Pozos.

Los pozos son obras que se realizan para captar aguas subterráneas subsuperficiales y profundas. A.

Tipologías.

Podrán ser: • Pozos someros: o Excavados. o Perforados •

B.

Pozos Profundos o Perforados manualmente o Perforados con maquinaria. Criterios de diseño.

La ubicación de los pozos y su diseño preliminar serán determinados como resultado del correspondiente estudio hidrogeológico específico a nivel de pre inversión. En la ubicación no sólo se considerará las mejores condiciones hidrogeológicas del acuífero sino también el suficiente distanciamiento que debe existir con relación a otros pozos vecinos existentes y/ o proyectados para evitar problemas de interferencias. Se diseñará el número de pozos necesarios para el sistema de acuerdo con el caudal de diseño, y se ubicarán sin causar interferencias a otros pozos existentes, y preferiblemente en zonas no inundables. Para obtener el rendimiento de los pozos se evaluarán los pozos existentes cercanos de la zona (rendimiento, años de producción y variaciones estacionales) o se realizará un estudio hidrogeológico para determinar la calidad del agua, el rendimiento del pozo y su variabilidad estacional, la profundidad del manto acuífero y las características del terreno. Se protegerán contra posibles fuentes de contaminación. Las paredes del pozo deberán ser de material impermeable hasta una profundidad de 3 m como mínimo, y se cubrirá con un sello sanitario, que sobresaldrá 50 cm sobre el piso o sobre el nivel de inundación. La distancia mínima entre un pozo de agua destinado para el consumo humano y un sistema de percolación será de 20 m. El pozo se ubicará a una cota superior con respecto al sistema de percolación.

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Para el diseño de los pozos se debe tomar en consideración los siguientes aspectos: •

Pozos someros, captan agua subsuperficial de acuíferos de poca profundidad, hasta los 30 m. o Excavados. Los excavados no de pozos requieren dimensionamiento específico, sin embargo, debe considerarse los siguientes aspectos: • Diámetro mínimo de 1,00 metro para permitir la excavación manual. • Empleo de anillas de hormigón en caso de terrenos deleznables. • El revestimiento del pozo excavado deberá ser con anillos ciegos de concreto del tipo deslizante o fijo, hasta el nivel estático y con aberturas por debajo de él. • Se profundizará el pozo al menos 2 metros debajo del nivel freático en época de estiaje para permitir la explotación del agua. La profundidad del pozo excavado se determinará en base a la profundidad del nivel estático de la napa y de la máxima profundidad que técnicamente se pueda excavar por debajo del nivel estático. o Perforados. Los pozos perforados someros, no requieren dimensionamiento específico; podrán diseñarse en base a estudios prospectivos iniciales o, es su caso, deberá realizarse la perforación directamente hasta alcanzar los niveles freáticos suficientes para la explotación del agua. Pueden ser pozos perforados manual o mecánicamente.

•

11

Pozos profundos, captan agua subterránea a profundidades mayores a los 30 m, dependiendo de las condiciones del acuífero. o Perforados manualmente. emplea equipos simples para perforar pozos de pequeño diámetro empleando los métodos de rotación y percusión, en terrenos de baja concentración de material granular. Los pozos perforados manualmente, sólo pueden ser diseñados en su concepción general. Solamente con pruebas en campo podrá identificarse la posibilidad o no de perforar con esta tecnología. En Perú se ha desarrollado con éxito un sistema de perforación manual de pozos: el sistema CEPIS.

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o Perforados con maquinaria. Los pozos perforados con máquina permiten captar aguas subterráneas profundas, y requieren equipos de perforación especiales. Las técnicas de perforado podrán ser de percusión; rotación directa o reversa, inyección y otros. El diseño de los pozos perforados profundos requiere la participación de especialistas en hidrogeología y estudios de prospección de aguas subterráneas con equipos de resonancia electro-magnética. Ilustración 16: Pozo profundo

I ERA NAPA DE AGUA SUBTERRANEA REJILLAS O CRIBAS FILTRANTES METÁLICAS

SISTEMA DE SELLOS AISLAN DIFERENTES NAPAS ACUIFERAS DE LAS AGUAS SUPERFICIALES

ARCILLA•PIEDRA GRAVILLA TUBERÍA DE ACERO ��... CARBONO

REJILLAS O CRIBAS FILTRANTES METÁLICAS

PREFILTRO DE GRAVILLA 2 DA NAPA DE AGUA SUBTERRANEA

PERFORACION SOBRE D1ÁMETRO DE ENTUBACION

E"'1"\JBADO

Durante la perforación del pozo se determinará su diseño definitivo, sobre la base de los resultados del estudio de las muestras del terreno extraído durante la perforación y los correspondientes registros geofísicos. El ajuste del diseño se refiere sobre todo a la profundidad final de la perforación, localización y longitud de los filtros. Los filtros serán diseñados considerando el caudal de bombeo; la granulometría y espesor de los estratos; velocidad de entrada, así como la calidad de las aguas. C.

Consideraciones específicas.

En la construcción del pozo somero, se deberá considerar una escalera de acceso hasta el fondo para permitir la limpieza y mantenimiento, así como para la posible profundización en el futuro. El motor de la bomba puede estar instalado en la superficie del terreno o en una plataforma en el interior del pozo, debiéndose considerar en este último caso las medidas de seguridad para evitar la contaminación del agua. Los pozos deberán contar con sellos sanitarios, cerrándose la boca con una tapa hermética para evitar la contaminación del acuífero, así como

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accidentes personales. La cubierta delpozo deberá sobresalir O.SO m como mínimo, con relación al nivel de inundación. El menor diámetro del forro de los pozos profundos deberá ser por lo menos de 8 cm mayor que el diámetro exterior de los impulsores de la bomba por instalarse. La construcción de los pozos se hará en forma tal que se evite el arenamiento de ellos, y se obtenga un óptimo rendimiento a una alta eficiencia hidráulica, lo que se conseguirá con uno o varios métodos de desarrollo. Todo pozo, una vez terminada su construcción, deberá ser sometida a una prueba de rendimientoa caudal variable, durante un periodo de tiempo a determinar en función del informe hidrogeológico, con la finalidad de determinar el caudal explotable y las condiciones para su equipamiento. Los resultados de la prueba deberán ser expresados en gráficos que relacionen la depresión con los caudales, indicándose el tiempo de bombeo. Antes del inicio de la prueba se medirá el nivel estático del agua mediante un tubo instalado en el interior de diámetro � 19 mm. El procedimiento de la prueba de rendimiento consta de las siguientes fases: •

Bombeo de desarrollo y limpieza: se bombeará durante 24 horas para limpiar el pozo. El agua de deberá descargar a una distancia mínima de 30 metros al pozo. • Prueba de rendimiento o aforo: tras el periodo de recuperación, se realizará la extracción en 5 escalones de caudales variables y aproximadamente una hora de duración cada uno. En cada uno de los 5 escalones se anotará el aforo y la velocidad. Con los resultados, se elaborará la curva de bombeo y se seleccionará el caudal explotable, que será el empleado en la siguiente fase. • Prueba de acuífero: tras el periodo de recuperación, se extraerá durante 43 horas el caudal explotable, midiéndose el nivel de la napa durante la recuperación, por un periodo mínimo de 24 horas. Los resultados de esta prueba permitirán determinar los parámetros hidráulicos del acuífero. Durante la construcción del pozo y pruebas de rendimiento se deberá tomar muestras de agua a fin de determinar su calidad y conveniencia de utilización. El caudal explotable será el que fije el documento de Autorización de Uso del Agua de la ALA (Autoridad Local del Agua) dependiente del ANA (Autoridad Nacional del Agua).

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2.

LINEAS DE CONDUCCION Y ADUCCION

2.1

Objeto

Fijar los parámetros de diseño para la elaboración de los proyectos de las líneas de Conducción y Aducción por gravedad de agua para consumo humano. 2.2

Glosario

•

Accesorio: Componente, distinto del tubo, que permite la derivación, el cambio de dirección o de diámetro. Entre otras, se definen como tales las piezas brida-enchufe, brida-extremo liso, codos, tés, cruces y manguitos. Cámaras rompe presión: Estructura que permite disipar la energía y reducir la presión relativa a cero (presión atmosférica), con la finalidad de evitar daños a la tubería. Diámetro efectivo interior (ID): Diámetro interior del tubo, real o útil, medido en una sección cualquiera. Es el diámetro del diseño hidráulico. Elemento de maniobra, control y regulación: Dispositivo que permite cortar o regular el caudal y/o la presión; por ejemplo, válvula de interrupción, válvula de aire, válvula de retención, etc. Golpe de ariete: Fluctuaciones rápidas de presión debidas a variaciones bruscas de las condiciones de contorno y/o caudal del flujo. El golpe de ariete está esencialmente relacionado con la velocidad del agua y no con la presión interna. Línea de aducción: estructuras y elementos que conectan el reservorio con la red de distribución. Línea de conducción: estructuras y elementos que conectan las captaciones con los reservorios, pasando o no por las estaciones de tratamiento. Línea gradiente hidráulica: Es la línea que indica la presión en columna de agua a lo largo de la tubería bajo condiciones de operación. Pérdida de carga unitaria (htl: Es la pérdida de energía en la tubería por unidad de longitud debida a la resistencia del material del conducto al flujo del agua. Se expresa en m/km o m/m. Pérdida por tramo (Htl,; Viene a representar el producto de pérdida de carga unitaria por la longitud del tramo de tubería. Presión estática: Es la presión en una sección de la tubería cuando, estando en carga, se encuentra el agua en reposo. Presión de diseño (DP): Es la mayor de la presión estática (conducciones por gravedad) o la presión máxima de funcionamiento (en impulsiones) en régimen permanente en una sección de la tubería, excluyendo, por tanto, el golpe de ariete. Presión máxima de diseño (MDP): Es la presión máxima que puede alcanzarse en una sección de la tubería, considerando las fluctuaciones producidas por un posible golpe de ariete. Es el valor para el que debe proyectarse la tubería. Profundidad: Diferencia de nivel entre la superficie de terreno y la generatriz inferior interna de la tubería. Recubrimiento de tubería: Diferencia de nivel entre la superficie de terreno y la generatriz superior externa de la tubería (clave de la tubería). Tubería: Componente de sección transversal anular y diámetro interior uniforme, de eje recto cuyos extremos terminan en espiga, campana, rosca o unión flexible

• • •

•

• • • •

• • •

• • • •

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•

Unión: Pieza de enlace de extremos adyacentes de dos tubos que incluye elementos de estanquidad. Válvula de aire: Válvula para eliminar el aire existente en las tuberías. Puede ser manual o automática (purgador o ventosa), siendo preferibles las automáticas. Válvula de purga: Válvula ubicada en los puntos más bajos de la red o conducción para eliminar acumulación de sedimentos y permitir el vaciado de la tubería.

• •

2.3

Aspectos Generales

Se tomará en cuenta lo siguiente: • • •

Debe estar libre de acometidas. La tubería será para uso de agua para consumo humano. El diámetro mínimo de la línea de conducción y de aducción es de 25 mm (1").

•

Se evitarán pendientes mayores del 30% para evitar velocidades excesivas, e inferiores al 0,50%, para facilitar la ejecución y el mantenimiento. En los tramos que discurran por terrenos accidentados, se suavizará la pendiente del trazado ascendente pudiendo ser más fuerte la descendente, refiriéndolos siempre al sentido de circulación del agua.

•

2.4

Caudales de Diseño

La Línea de Conducción tendrá capacidad para conducir como mínimo, el caudal máximo diario, Qmd. Si el suministro fuera discontinuo, se diseñarán para el caudal máximo horario. La Línea de Aducción tendrá capacidad para conducir como mínimo, el caudal máximo horario, Clmh-

2.5

Velocidades admisibles

Para la línea de conducción se deberá cumplir lo siguiente:

2.6

•

La velocidad mínima no será menor de 0,60 m/s.

•

La velocidad máxima admisible será de 3 m/s, pudiendo alcanzar los 5 m/s si se justifica razonadamente.

Trazado

El trazado se ajustará al menor recorrido, siempre y cuando esto no conlleve excavaciones excesivas. El trazo de las tuberías se hará preferentemente por espacios públicos, para evitar problemas durante la construcción y en la operación y mantenimiento del sistema. Se evitarán los tramos de difícil acceso, así como las zonas vulnerables. La tubería no podrá alcanzar la línea piezométrica en ningún punto de su trazado.

2.7

Materiales

En general se recomienda el empleo de tuberías de material de polímeros plásticos, a fin de minimizar las fugas y condiciones de intemperismo, salvo en tramos aéreos o ho enterrados,

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en los que se podrán usar como protección, tuberías de fierro fundido dúctil, galvanizadas o de acero, convenientemente ancladas. Todas las tuberías y accesorios contarán con uniones tipo espiga-campana en PVC y por electrofusión en HDPE, empleándose uniones bridadas solo en situaciones especiales, como en conexiones en las que sea previsible el desmontaje de elementos, cuando existan esfuerzos de tracción, por ejemplo, si existen fuertes pendientes longitudinales, o cuando no se quieran disponer macizos de anclaje.

2.8

Elementos de las Líneas

Se instalarán válvulas de purga en todos los puntos bajos relativos de cada tramo, así como en tramos planos relativamente largos, en los que se dispondrán cada 2 Km como máximo. Se instalarán válvulas de aire en los siguientes puntos de la tubería: • • •

En todos los puntos altos relativos de cada tramo. En todos los cambios marcados de pendiente aunque no correspondan a puntos altos relativos. Cada 2 Km como máximo.

Tanto las válvulas de purga como las de aire o de interrupción se instalarán en cámaras que permitan su fácil operación y mantenimiento. Se adjuntará la memoria de cálculo correspondiente de ubicación y selección de válvulas de aire y purga. Se instalarán válvulas de interrupción en las derivaciones y en la línea cada 2 km como máximo, con la finalidad de facilitar la operación y el mantenimiento. Se instalarán cámaras rompe presión cuando se presente una presión estática máxima de: • •

50 m para el caso de que se utilice tubería de presión nominal (PN) 7,5 o 75 metros, en el caso de que se emplee tubería de PN 10.

Se adjuntará la memoria de cálculo y el perfil hidráulico que justifiquen la instalación de las cámaras rompe-presión.

2.9

Conducciones sin presión

2.9.1.

Aspectos generales

En su diseño se tendrá en cuenta las condiciones topográficas, las características del suelo y la climatología de la zona a fin de determinar el tipo y calidad de la tubería. La tubería no podrá alcanzar la línea de gradiente hidráulica en ningún punto de su trazado.

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2.9.2

Criterios de Diseño

Para las tuberías que trabajan sin presión o como canal, se aplicará la fórmula de Manning, con los coeficientes de rugosidad en función del material de la tubería.

1

V= -

n

* Rh 2¡3 * Í 1¡2

Donde: o V, velocidad del fluido en m/s o N, coeficiente de rugosidad en función del tipo de material o Rh, radio hidráulico o 1, pendiente en tanto por uno o Coeficiente de rugosidad de Manning 0,015 • Hierro fundido dúctil .. 0,010 • Cloruro de polivinilo (PVC) 0,010 • Poliéster reforzado con fibra de vidrio 0,015 • Concreto .

2.10 Conducciones a presión 2.10.1

Aspectos generales.

Al igual que las conducciones sin presión, la topografía, características del terreno y la climatología determinarán el tipo y calidad de la tubería. Ilustración 17: Línea gradiente hidráulica de una conducción a presión

·········- ..�,�,!t,

.

-�

·········---- ...•..

?sl!Á'A 2L/a:

Donde

o o o o o o

�p

L V

g T a

Sobrepresión debida a golpe de ariete en m. Longitud de la tubería en m. Velocidad de circulación del agua en m/s. (Entre 0,6 y 3 m/s). Aceleración de la gravedad. Tiempo efectivo de cierre en s. Celeridad (velocidad de propagación de las ondas) en m/s.

9900

a = --;::===== j48,3

Donde • Dm • Kc • e • E

+ Kc *

:e

Diámetro medio de la tubería.

1010/E.

Espesor de la tubería en mm . Módulo de elasticidad de la tubería en Kg/m2•

Para conducciones largas, si T resume a continuación:


A

,

TAPAMETAIJCATlfOT-1,

NIV AGUA

ACCESORIOS

ITEM 1

z 3 4

s

•

' 8

10

5.5

OESCRIPCION CANASTIUAl'iC UMONsPl'iC UNION UNIVERSAL PVC ADAPTADOR PR PYC YALVIAA DE COMPUERTA CONO DE RnOSe COD090'$Pl'iC TEEsPl'iC TAfON MACHO $P l'iC

CANT. 1

z 8 8

•,

• s

.

z

Recomendaciones

Solo se usará el by-pass para operaciones de mantenimiento de corta duración, porque al no pasar el agua por el reservorio no se desinfecta. En las tuberías que atraviesen los muros .del reservorio se recomienda la instaiación de una brida rompe-aguas empotrado en el muro y sellado mediante una impermeabilización que asegure la estanquidad del agua con el exterior. La tubería de entrada dispondrá de un grifo que permita la extracción de muestras para el análisis de la calidad del agua. Se recomienda la instalación de dispositivos medidores de volumen (contadores) para el registro de los caudales de entrada y de salida, así como dispositivos eléctricos de control del nivel del agua. Como en zonas rurales es probable que no se cuente con suministro de energía eléctrica, los medidores en la medida de lo posible deben llevar baterías de larga duración, como mínimo para 5 años.

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6.

DESINFECCIÓN

6.1

Objeto

La desinfección tiene por objetivo eliminar los agentes patógenos del agua y establecer una barrera protectora contra los gérmenes dañinos para la salud humana.

6.2

Aspectos generales

Todo sistema de abastecimiento de agua contará con el equipamiento y los accesorios necesarios para la desinfección del agua. La desinfección se realizará obligatoriamente en el reservorio, ya sea este a nivel de una solución convencional o no convencional en cuyo caso el reservorio sea a nivel domiciliario. Los escenarios de desinfección serán los siguientes: • o o o o •

Soluciones no convencionales Nl: Desinfección doméstica. N2: Desinfección doméstica. N3: Desinfección doméstica. N4: Desinfección doméstica.

Soluciones convencionales o. Cl: Desinfección doméstica. o C2: Desinfección doméstica. o C3: Desinfección en reservorio. o C4: Desinfección en reservorio. o C5: Desinfección en reservorio. o C6: Desinfección en reservorio.

Se distinguirán a continuación las tecnologías convencionales de las no convencionales.

6.3

Desinfectantes empleados

La desinfección se realizará con compuestos derivados del cloro, que por ser oxidantes y altamente corrosivos, poseen gran poder destructivo sobre los microrganismos presentes en el agua y pueden ser recomendados, con instrucciones de manejo especial, como desinfectantes a nivel de la vivienda rural. Estos derivados del cloro son: •

•

Hipoclorito de calcio (Ca(OCl)i o HTH). Es un producto seco, granulado, en polvo o en pastillas, de color blanco, el cual se comercializa en una concentración del 65% de cloro activo. Hipoclorito de sodio (NaCIO). Es un líquido transparente de color amarillo ámbar el cual se puede obtener en establecimientos distribuidores en garrafas plásticas de 20 litros con concentraciones de cloro activo de más o menos 15% en peso.

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•

Dióxido de cloro (CI02). Se genera normalmente en el sitio en el que se va a utilizar, y, disuelto en agua hasta concentraciones de un 1% CI02 (10 g/L) pueden almacenarse de manera segura respetando ciertas condiciones particulares como la no exposición a la luz o interferencias de calor.

La desinfección se aplicará obligatoriamente en los reservorios. El Ingeniero Sanitario proyectista deberá tener en cuenta la variabilidad en el volumen del reservorio, y los ciclos de consumo, para estimar la demanda adecuada de desinfectante a aplicar.

Criterios de Diseño y Dimensionamiento.

6.4

Para determinar el volumen de solución de hipoclorito, ya sea cálcico o sódico, a aplicar a un caudal de suministro o a un volumen de agua almacenado, se han de realizar los siguientes cálculos: •

Determinar el peso de hipoclorito de calcio o sodio necesario, según la siguiente expresión: Donde: p o

o o •

Q d

Peso de cloro en gr/h Caudal de agua a dorar en m3/h Dosificación adoptada en gr/rn!

Determinar el peso del producto comercial en base al porcentaje de cloro de éste:

P * 100 Pc=--Donde: o Pe r o •

r

Peso producto comercial gr/h Porcentaje del cloro activo que contiene el producto comercial (%).

Calcular el caudal horario de solución de hipoclorito (qs) en función de la concentración de la solución preparada. El valor de q, permite seleccionar el equipo dosificador requerido.

Donde: Peso producto comercial kg/h Pe o Demanda horaria de fa solución en 1/h, asumiendo que la densidad del q, o litro de solución pesa 1 kg Concentración solución (%). e o •

Finalmente, se calcula del volumen de la solución, en función del tiempo de consumo' del recipiente en el que se almacena dicha solución.

Donde:

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Volumen de la solución en litros 1 (correspondiente al volumen útil de Vs los recipientes de preparación). tiempo de uso de los recipientes de solución en horas h t

o o

Normalmente, el tiempo t se ajusta a ciclos de operación de 6 horas (4 ciclos), 8 horas (3 ciclos) y 12 horas (2 ciclos) correspondientes al vaciado de los recipientes y carga de nuevo volumen de solución. Para aplicar el desinfectante al agua, se emplean los siguientes equipos dosificadores: •

Hipoclorador de goteo de carga constante de un recipiente. En el modelo de un solo recipiente, éste funciona a la vez como tanque preparador y como dosificador. En el balde, de volumen conocido, se instala un conducto flexible que termina en una boya, y dotado en su otro extremo de un cuentagotas que permite la regulación en función del caudal de ingreso. La solución madre se puede preparar con HTH o CINAO, siendo preferible el primero. Este dosificador requiere mantenimiento constante para mantener el recipiente con bastante solución y evitar obstrucciones en la manguera de cloración.

•

Hipoclorador de goteo de carga constante de doble recipiente. El recipiente superior contiene la solución más concentrada de hipoclorito o "solución madre", y en el segundo recipiente, más pequeño, se encuentra el dosificador, que cuenta con una salida por goteo de la solución de cloro. En el dosificador se mantiene una carga constante mediante una válvula flotador.

•

Hipoclorador por goteo con flotador. Al hipoclorador por goteo se le adiciona un flotador, constituido de tubería y accesorios de PVC de