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UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

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Introducción En la actualidad, ante el aumento dramático de la población en nuestro país y en general en el mundo entero, los diferentes servicios y productos de que se dispone tienen que ser mejor administrados. La optimización de los recursos ha alcanzado todos los niveles de la vida humana. En el caso del agua, dicha optimización adquiere gran importancia, ya que la disponibilidad del líquido disminuye cada vez más y por lo tanto su obtención se dificulta y encarece de manera importante. Un uso eficiente del agua implica la utilización de mejores sistemas de extracción, conducción y almacenamiento de agua; además del cambio de la forma de pensar de los usuarios del recurso. La ampliación significativa del acceso al consumo de agua potable en las zonas urbanas y rurales de nuestro país es uno de los principales desafíos que debemos enfrentar todas aquellas instituciones que estamos comprometidas en la mejora de la calidad de vida de la mayoría de la población. Sistemas de abastecimiento de agua potable seguros, adecuados y accesibles, conjuntamente con un saneamiento apropiado, permitirán eliminar o disminuir los riesgos de muchas enfermedades de importan- te incidencia en nuestro país, mejorando sensiblemente la situación general de la salud, así como aminorar la carga de trabajo de las familias, en particular de mujeres y niños. La generación de aguas residuales es una consecuencia inevitable de las actividades humanas. Es un hecho que el vertido de aguas residuales sin depurar ocasiona danos, en ocasiones irreversibles, al medio ambiente, afectando tanto a ecosistemas acuáticos como ribereños. Por otro lado, el vertido de aguas residuales no tratadas supone riesgos para la salud pública, como podemos comprobar a diario a través de los medios de comunicación. Es por esto por lo que es preciso el tratamiento de estas aguas antes de su vertido. El presente libro consta de una introducción, 03 unidades, bibliografía y banco de preguntas relacionados al curso. En el primer capítulo se estudiara la Información preliminar que hay que conocer para Diseñar un Sistema de Agua Potable En el segundo capítulo se realizara el Diseño de un Sistema de Agua Potable En el tercer capítulo está comprendido por el Diseño de un Sistema de Alcantarillado Ing. Juan Quiñones Lucero CIP: 62440 Chimbote-Perú 2014

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Dedicatoria A mis padres: que me acompañan siempre con sus consejos para poder ser una mejor persona A mi Esposa e Hijos por su comprensión, apoyo y cariño.

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Contenido Introducción Capítulo I: Información para diseñar un sistema de agua potable 1.1 Fuentes de Agua y Características fisicoquímicas del agua. 1.1.1 Fuentes de Agua 1.1.2 Características Fisicoquímicas del agua 1.2 Población de diseño 1.2.1 Población de diseño 1.2.2 Población Futura 1.3 Estudio de Campo y Recopilación de información. 1.3.1 Memoria Descriptiva 1.3.2 Planos 1.3.3 Información Complementaria 1.4 Dotación y consumo de agua 1.4.1 Dotación de agua en zonas rurales 1.4.2 Reglamento para las dotaciones 1.4.3 Consumo promedio diario anual 1.4.4 Consumo promedio horario anual 1.4.5 Cantidad de agua Capítulo II: Diseño de un Sistema de Agua Potable 2.1 Estructura de Captación 2.1.1 Aguas superficiales 2.1.2 Aguas subterráneas 2.2 Línea de Conducción 2.2.1 Línea de conducción por gravedad 2.2.2 Criterios de Diseño 2.2.3 Reglamento en Línea de Conducción 2.3 Cámaras Rompe presión y válvulas 2.3.1 Cámara Rompe presiones tipo 6 2.3.2 Cámara Rompe presiones tipo 7 2.3.3 Válvula de aire 2.3.4 Válvula de purga 2.4 Reservorio y Caseta de Válvulas. 2.4.1 Volumen de almacenamiento 2.4.2 Características e instalaciones de reservorios 2.4.3 Tipos de reservorio 2.4.4 Caseta de Válvulas

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 2.5 Línea de Distribución. 2.5.1 Consideraciones básicas de diseño 2.5.2 Normas para redes de distribución de agua para consumo humano 2.5.3 Tipo de redes 2.6 Conexiones Domiciliarias 2.7 Pruebas en agua potable 2.7.1 Pruebas Hidráulicas y Desinfección de tuberías hidráulicas 2.7.2 Ensayo a la compresión del concreto 2.7.3 Diseño de mezcla Capítulo III: Diseño de un Sistema de Alcantarillado 3.1 Introducción y Estructuras que componen una red de alcantarillado 3.1.1Introduccion 3.1.2 Estructuras de una red de alcantarillado 3.2 Cálculo de una red de alcantarillado 3.3 Plantas de Tratamiento y elementos de diseño 3.3.1 Objeto del tratamiento de aguas residuales 3.3.2 Conceptos básicos del tratamiento de aguas residuales 3.3.3 Criterios para seleccionar sistemas de tratamiento de aguas residuales 3.4 Pruebas en alcantarillado

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CAPITULO I

INFORMACIÓN PARA DISEÑAR UN SISTEMA DE AGUA POTABLE

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INTRODUCCIÓN La primera acción que debe realizarse a efectos de determinar la factibilidad de un proyecto es la visita a la zona. En ella, buscando la máxima participación de la población, se realizan las actividades de reconocimiento de campo y recopilación de la información básica necesaria para la elaboración de los estudios. Durante su permanencia, el técnico deberá coordinar diversas reuniones a fin de conocer la situación actual de consumo de agua y evaluar la participación comunal, y discutir el proyecto con la mayor cantidad de beneficiarios. Para ello, sin crear falsas expectativas, se debe explicar la importancia del agua potable y el procedimiento de trabajo a seguir para concretar el proyecto. Se debe solicitar información sobre la población que va a ser atendida, la disponibilidad de materiales locales, la existencia de fuentes de agua y cualquier otra información necesaria para llevar a cabo una investigación completa y obtener resultados precisos con la finalidad de determinar si es factible o no la instalación de un sistema de abastecimiento de agua potable. En la mayoría de las poblaciones rurales del país se consume agua proveniente de los ríos, quebradas, canales de regadío y manantiales, que sin protección ni tratamiento adecuado, no ofrecen ninguna garantía y representan más bien focos de contaminación que generan enfermedades y epidemias. A esta situación se suma que en las épocas de sequía disminuye o desaparece el agua y los habitantes se tienen que trasladar a fuentes distantes; tarea generalmente realizada por las mujeres y los niños. Las enfermedades más comunes derivadas del consumo de agua contaminada son las respiratorias, gastrointestinales y dela piel; siendo necesario investigar y tener una información precisa que permita establecer en qué medida mejoraría la salud de la población con la implementación del proyecto de agua potable. Es importante conocer de qué fuentes de agua se abastece actualmente la población (ríos, canales, quebradas, manantial es, etc.), examinar los usos que se le dan (consumo humano, riego, etc.), determinar las necesidades promedio de agua por persona; y realizar una descripción que permita conocer la distancia de la fuente al centro poblado, su ubicación (por encima o por debajo del centro poblado), y la calidad y cantidad de agua de la misma. Esta información permitirá tener una idea para estimar la demanda de la población futura y ver la necesidad o no de implementar un sistema de abastecimiento de agua potable

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 1.1 Fuentes de Agua y Características fisicoquímicas del agua. 1.1.1 Fuentes de Agua Las fuentes de agua constituyen el elemento primordial en el diseño de un sistema de abastecimiento de agua potable y antes de dar cualquier paso es necesario definir su ubicación, tipo, cantidad y calidad. De acuerdo a la ubicación y naturaleza de la fuente de abastecimiento así como a la topografía del terreno, se consideran dos tipos de sistemas: los de gravedad y los de bombeo. En los sistemas de agua potable por gravedad, la fuente de agua debe estar ubicada en la parte alta de la población para que el agua fluya a través de tuberías, usando sólo la fuerza de la gravedad. En los sistemas de agua potable por bombeo, la fuente de agua se encuentra localizada en elevaciones inferiores a las poblaciones de consumo, siendo necesario transportar el agua mediante sistemas de bombeo a reservorios de almacenamiento ubicados en elevaciones superiores al centro poblado. Para el diseño de un sistema de abastecimiento de agua potable, es importante seleccionar una fuente adecuada o una combinación de fuentes para abastecer de agua en cantidad suficiente a la población. De acuerdo a la forma de abastecimiento se consideran tres tipos principales de fuente: aguas de lluvia, aguas superficiales y aguas subterráneas. En el presente capítulo se desarrollan los tipos, selección, cantidad y calidad de fuentes de agua. TIPOS DE FUENTE DE AGUA A) AGUA DE LLUVIA La captación de agua de lluvia se emplea en aquellos casos en los que no es posible obtener aguas superficiales y subterráneas de buena calidad y cuando el régimen de lluvias sea importante. Para ello se utilizan los techos de las casas o algunas superficies impermeables para captar el agua y conducirla a sistemas cuya capacidad depende del gasto requerido y del régimen pluviométrico.

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B) AGUAS SUPERFICIALES Las aguas superficiales están constituidas por los arroyos, ríos, lagos, etc. que discurren naturalmente en la superficie terrestre. Estas fuentes no son tan deseables, especialmente si existen zonas habitadas o de pastoreo animal aguas arriba. Sin embargo a veces no existe otra fuente alternativa en la comunidad, siendo necesario para su utilización, contar con información detallada y completa que permita visualizar su estado sanitario, caudales disponibles y calidad de agua

Adicionalmente en la actualidad también se trata el agua del mar ,pero es un procedimiento caro, pero que algunas industrias de Importancia están utilizando.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL C) AGUAS SUBTERRÁNEAS Parte de la precipitación en la cuenca se infiltra en el suelo hasta la zona de saturación, formando así las aguas subterráneas. La explotación de éstas dependerá de las características hidrológicas y de la formación geológica del acuífero. La captación de aguas subterráneas se puede realizar a través de manantiales, galerías filtrantes y pozos (excavados y tubulares). En la Figura 3.3 se observa las muchas formas de aprovechamiento de agua subterránea con fines de consumo humano.

1.1.2 Características fisicoquímicas del Agua El agua potable es aquella que al consumirla no daña el organismo del ser humano ni daña los materiales a ser usados en la construcción del sistema. Los requerimientos básicos para que el agua sea potable, son: Estar libre de organismos patógenos causantes de enfermedades. No contener compuestos que tengan un efecto adverso, agudo o crónico sobre la salud humana. Ser aceptablemente clara (por ejemplo: baja turbidez, poco color, etc.).No Salina. Que no contenga compuestos que causen sabor y olor desagradables. Que no cause corrosión o incrustaciones en el sistema de Abastecimiento de agua, y que no manche la ropa lavada con ella. En cada país existen reglamentos en los que se consideran los límites de tolerancia en los requisitos que debe satisfacer una fuente. Con la finalidad de conocer la calidad de agua de la fuente que se pretende utilizar se deben realizar los análisis físico, químico y bacteriológico, siendo necesario tomar muestras de agua siguiendo las instrucciones que se dan a continuación.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Toma de muestra para el análisis físico y químico: Limpiar el área cercana al manantial eliminando la vegetación y Cuerpos extraños, en un radio mayor al afloramiento. Ubicar el ojo del manantial y construir un embalse lo más pequeño posible utilizando para el efecto material libre de vegetación y dotarlo, en su salida, de un salto hidráulico para la obtención de la muestra. Retirar los cuerpos extraños que se encuentran dentro del embalse. - Dejar transcurrir un mínimo de 30 minutos entre el paso anterior y la toma de muestra. Tomar la muestra en un envase de vidrio de boca ancha. Enviar la muestra al laboratorio lo más pronto posible, con tiempo límite de 72 horas Toma de muestra para el análisis bacteriológico: Utilizar frascos de vidrio esterilizados proporcionados por el laboratorio. Si el agua de la muestra contiene cloro, solicitar un frasco para este propósito. Durante el muestreo, sujetar el frasco por el fondo, no tocar el Cuello ni la tapa. Llenar el frasco sin enjuagarlo, dejando un espacio de un tercio (1 /3) de aire. Tapar y colocar el capuchón de papel. Etiquetar con claridad los datos del remitente, localidad, nombre de la fuente, punto de muestreo, el nombre el muestreador y la fecha de muestreo. Enviar la muestra al laboratorio a la brevedad posible de acuerdo a las siguientes condiciones: 1 a 6 horas sin refrigeración. 6 a 30 horas con refrigeración. Conceptos Previos Para Comprender el Cuadro de estándares nacionales de Calidad ambiental para el agua. Categoría 1. Poblacional y Recreacional 1.1. Sub Categoría A. Aguas superficiales destinadas a la producción de agua potable * A1. Aguas que pueden ser potabilizadas con desinfección. Entiéndase como aquellas destinadas al abastecimiento de agua para consumo humano con desinfección, de conformidad con la normativa vigente. * A2. Aguas que pueden ser potabilizadas con tratamiento convencional. Entiéndase como aquellas destinadas al abastecimiento de agua para consumo humano con tratamiento convencional, que puede estar conformado para los siguientes procesos: decantación, coagulación, floculación, sedimentación, y/o filtración, o métodos equivalentes; además de la desinfección de conformidad con lo señalado en la normativa vigente. * A3. Aguas que pueden ser potabilizadas con tratamiento avanzado Entiéndase como aquellas destinadas al abastecimiento de agua para consumo humano que incluya tratamiento físico y químico avanzado como precloración, micro filtración, ultra filtración, nano filtración, carbón activado, ósmosis inversa o método equivalente; que sea establecido por el Sector competente.

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Parámetros

FISICOS Y QUIMICOS Aceites y gras.( MEH ) Cianuro libre Cianuro wad Cloruros Color Conductividad D.B.O.5 D.Q.O. DUREZA Detergentes(SAAM) Fenoles Fluoruros Fosforo Total Materiales flotantes Nitratos Nitritos Nitrógeno amoniacal Olor Oxígeno disuelto pH Solidos Disueltos totales Sulfatos Sulfuros Turbiedad INORGANICOS Aluminio Antimonio Arsénico Bario Berilio Boro Cadmio Cobre Cromo total

Unidad

mg/L mg/L mg/L mg/L Color verdadero escala Pt/Co us/cm(a) mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L P

Aguas Superficiales destinadas para agua potable A1 A2 Aguas que pueden ser Aguas que pueden ser potabilizadas con potabilizadas con desinfección tratamiento convencional Valor Valor 1 0,005 0,08 250 15

1 0,022 0,08 250 100

mg/L Unidad de pH mg/L

1500 3 10 500 0,5 0,003 1 0,1 ausencia de mat. flotante 10 1 1,5 Aceptable >= 6 6,5-8,5 1000

1600 5 20 ** 0,5 0,01 ** 0,15 ** 10 1 2 ** >= 5 5,5-9 1000

mg/L mg/L UNT(b)

250 0,05 5

** ** 100

mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L

0,2 0,006 0,01 0,7 0,004

0,2 0,006 0,01 0,7 0,004

mg/L mg/L mg/L mg/L

0,5 0,003 2 0,05

0,5 0,003 2 0,05

mg/L N mg/L N mg/L N

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Parámetros

INORGANICOS Cromo VI Hierro Manganeso Mercurio Níquel Plata Plomo Selenio Uranio Vanadio Zinc ORGANICOS I.COMPUESTOS ORGANICOS VOLATILES Hidrocarburos Totales de Petroleo,HTTP Trihalometanos Compuestos orgánicos Volatiles,COVs 1,1,1-Tricloroetano—71-55-6 1,1-Dicloroeteno—75-35-4 1,2 Dicloroetano—107-06-2 1,2-Diclorobenceno—95-50-1 Hexaclobutadieno—87-68-3 Tetacloroeteno—127-18-4 Tetacloruro de Carbono—56-23-5 Ticloroeteno—79-01-6 BETX Benceno—71-43-2 Etilbenceno—100-41-4 Tolueno—108-88-3 Xilenos—1330-20-7 Hidrocarburos Aromaticos Benzo(a)pireno—50-32-8 Pentaclorofenol ( PCP) Ticlorobencenos Totales

Unidad

Aguas Superficiales destinadas para agua potable A1 A2 Aguas que Aguas que pueden ser pueden ser potabilizadas potabilizadas con con desinfección tratamiento convencional Valor Valor

mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L

0,05 0,3 0,1 0,001 0,02 0,01 0,01 0,01 0,02 0,1 3

0,05 1 0,4 0,002 0,025 0,05 0,05 0,05 0,02 0,1 5

mg/L mg/L

0,05 0,1

0,2 0,1

mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L

2 0.03 0,03 1 0,006 0,04 0.002 0,07

2 0.03 0,03 1 0,006 0,04 0.002 0,07

mg/L mg/L mg/L mg/L

0,01 0,3 0,7 0,5

0,01 0,3 0,7 0,5

mg/L mg/L mg/L

0,0007 0,009 0,02

0,0007 0,009 0,02

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Parámetros

Plaquicidas Organosfosforados Malation Metanidofos ( restringido ) Paraquat ( restringido ) Paration Organoclorados (COP) Aldrin—309-00-2 Clordabo DDT Dieldrin—60-57-1 Endosulfan Endrin—72-20-8 Heptacloro—76-44-8 Heptacloro epóxido—1024-57-3 Lindano Carbamatos Aldicarb ( restringido ) Policloruros Binefilos Totales PCBs Otros Asbesto MICROBIOLOGICOS Colliformes Termotolerantes Colliformes Totales Enterococos Fecales Escherichia Coli Formas Parasitarias Giardia Duodenalis Salmonella Vibrio Cholerae

Unidad

Aguas Superficiales destinadas para agua potable A1 A2 Aguas que Aguas que pueden ser pueden ser potabilizadas potabilizadas con con tratamiento desinfección convencional Valor Valor

mg/L mg/L mg/L mg/L

0,0001 Ausencia Ausencia Ausencia

0,0001 Ausencia Ausencia Ausencia

mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L

Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia 0,000056 Ausencia Ausencia 0,00003 Ausencia

Ausencia Ausencia Ausencia Ausencia 0,000056 Ausencia Ausencia 0,00003 Ausencia

mg/L

Ausencia

Ausencia

mg/L

0,000001

0,000001

Millones de fibras/L

7

**

NMP/100 mL. NMP/100 mL. NMP/100 mL. NMP/100 mL. Organismo/litro Organismo/litro Presencia/100 mL. Presencia/100 mL.

0 50 0 0 0 Ausencia Ausencia Ausencia

2000 3000 0 0 0 Ausencia Ausencia Ausencia

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL SÓLIDOS EN SUS DIFERENTES FORMAS: Los sólidos en las aguas potables y de proceso tienen gran importancia. En las aguas potables indican la calidad de la misma. En las aguas de proceso es conveniente conocer la cantidad de sólidos que contiene ya que el agua es empleada en procesos tales como alimentación a calderas, sistemas de enfriamiento o como agua integrada al mismo producto. Sólidos totales: Los sólidos totales es la suma de los sólidos disueltos y en suspensión que la muestra de agua pueda contener. Se puede decir que las aguas naturales son un conjunto de agua con sólidos disueltos y suspendidos, Sólidos disueltos: Los sólidos disueltos lo constituyen las sales que se encuentran presentes en el agua y que no pueden ser separados del líquido por algún medio físico, tal como: sedimentación, filtración, etc. La presencia de estos sólidos no es detectable a simple vista, por lo que se puede tener un agua completamente cristalina con un alto contenido de sólidos disueltos. La presencia de estos sólidos solo se detecta cuando el agua se evapora y quedan las sales residuales en el medio que originalmente contiene el líquido. Analíticamente se miden pesando la cápsula con las sales residuales, unas vez que el agua ha sido evaporada, y conociendo el peso neto de la cápsula es posible determinar la cantidad de sólidos disueltos por diferencia de peso. También es posible cuantificar los sólidos disueltos midiendo la conductividad del agua: los sólidos disueltos se encuentran en forma de cationes y aniones, por lo que éstos como partículas con carga pueden conducir la corriente eléctrica, y así pueden ser cuantificados indirectamente, con cierta precisión, midiendo la conductividad del agua como se describe posteriormente. Sólidos en suspensión: Los sólidos en suspensión es el material que se encuentra en fase sólida en el agua en forma de coloides o partículas sumamente finas, y que causa en el agua la propiedad de turbidez. Cuanto mayor es el contenido de sólidos en suspensión, mayor es el grado de turbidez. A diferencia de los sólidos disueltos, estos pueden separarse con mayor o menor grado de dificultad por procesos mecánicos como son la sedimentación y la filtración. Analíticamente se determinan pasando un volumen medido de una muestra de agua a través de una cápsula la cual tiene una membrana o filtro con poros de 0.2 micrones dónde son retenidos los sólidos suspendidos, cuando se filtra la muestra de agua. Las partículas o sólidos suspendidos se componen de material orgánico e inorgánico. El material orgánico es principalmente algas o microorganismos y el inorgánico son: arcillas, silicatos, feldespatos, etc.

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SOLIDOS TOTALES

SOLIDOS DISUELTOS

SOLIDOS SUSPENDIDOS

SALES INORGANICAS SOLUBLES

SOLIDOS VOLATILES

SOLIDOS FIJOS

MATERIAL ORGANICO

MATERIAL INORGANICO

Figura 3: Sólidos disueltos y suspendidos en sus diferentes formas. Sólidos volátiles y no volátiles: En los sólidos suspendidos se tiene material orgánico e inorgánico. La materia orgánica es susceptible de separarse por calcinación de la muestra. Para esto, la cápsula que retiene los sólidos suspendidos se calcina a 550ºC y el material orgánico se volatiliza en forma de bióxido de carbono y agua. El material inorgánico es inerte y no volátil, por lo que es retenido en la cápsula y por diferencia de peso se pueden cuantificar los sólidos volátiles y no volátiles. Turbidez: Es la capacidad que tiene la materia finamente dividida o en estado coloidal de dispersar la luz. La turbidez es una característica que se relaciona con el contenido de sólidos finamente divididos que se presentan en el agua. Sus unidades son NTU's (Neophelometric Turbidity Units). Un agua turbia estéticamente es desagradable y es rechazada por el consumidor. La turbidez del agua es un parámetro de importancia no solo porque es una característica de pureza en el agua a consumir. También la turbidez interfiere en procesos de tratamiento de las aguas como es en la desinfección con agentes químicos o con radiación ultravioleta, disminuyendo la efectividad biocida de éstos lo cual representa un riesgo en el consumidor. Temperatura: La temperatura es un parámetro físico de suma importancia para los ecosistemas hidráulicos, aunque no es parte de las características de calidad del agua potable. Cuando la temperatura aumenta, disminuye la concentración de oxígeno disuelto y si las aguas son deficientes en oxígeno, esto puede ocasionar la muerte de especies acuáticas, especialmente peces. También, la contaminación térmica puede causar trastornos en ecosistemas acuáticos ya que en algunos casos el rango de temperatura de estos, es sumamente restringido

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Color: El color es una propiedad física que indirectamente describe el origen y las propiedades del agua. La coloración del agua indica la posible presencia de óxidos metálicos, como puede ser el óxido de fierro, el cual da al agua un color rojizo. Las algas y material orgánico en degradación también imparten color al agua. Si esto ocurre, la coloración puede deberse a la presencia de algas y microorganismos en el agua de suministro. El color, olor y sabor así como la turbidez, son parámetros que en forma conjunta le dan calidad al agua en lo que se refiere a sus características estéticas que son muy importantes para el usuario o consumidor. CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS Y FISICOQUÍMICAS: Cianuros: Los cianuros por supuesto no deben estar presentes en las aguas potables, sin embargo, por su alta toxicidad y por la posibilidad de que éste compuesto se presente en aguas potables debido a derrames accidentales o por infiltración de desechos con este contaminante, periódicamente se debe monitorear en los yacimientos y en el agua de suministro. La toxicidad del cianuro se debe a que el radical -C≡N se liga a la hemoglobina irreversiblemente y con mayor fuerza que el oxígeno y la persona o animal de sangre caliente muere de asfixia ya que no hay transporte de oxígeno. Radioactividad: La actividad radiológica es una medida de la emisión de partículas alfa y beta que se producen en la descomposición de materiales radioactivos. Estas emisiones son nocivas a los órganos de los seres vivos por el daño que producen estas partículas Estos son principalmente: deformaciones congénitas inducción a la formación de tumores y otros daños más a nivel celular. La actividad radiológica en el agua se debe a la presencia de materiales radioactivos en el yacimiento donde se encuentra el acuífero. Estos elementos pueden ser radio, uranio y otros elementos químicos emisores de partículas alfa y beta Nitratos: Los nitratos y especialmente los nitritos son indeseables en las aguas potables ya que pueden causar la enfermedad conocida como metahemoglobinemia. Fósforo: Aunque el fósforo no presenta toxicidad en los seres vivos, la presencia de fosfatos en aguas potables indica la posibilidad de contaminación del acuífero por aguas contaminadas o aguas residuales. Debido a que el fósforo se encuentra presente en cantidades relativamente altas en aguas residuales y aguas de riego agrícola, su presencia en valores mayores a los valores normales en aguas potables, puede deberse a una contaminación o infiltración de aguas residuales al yacimiento de agua potable, Aunque el fósforo no representa toxicidad o daño alguno, los herbicidas o pesticidas organofosforados que también están presentes en las aguas de riego agrícola son una advertencia de la calidad del agua ya que la presencia de fósforo en el agua puede ser debida a los agroquímicos fosforados. Si se debe a la infiltración de aguas residuales sin tratamiento previo, también son un riesgo al consumidor de estas fuentes de agua natural. Pesticidas, agroquímicos y orgánicos sintéticos: La presencia de este tipo de compuestos en el agua siempre es por causas antropogénicas (generadas o inducidas por el hombre). Cuando se integran al agua, aún en muy pequeñas cantidades son sumamente nocivas y cuando sus valores son mayores a los máximos permisibles, hacen inadecuada el agua para su consumo.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Compuestos Orgánicos Refractarios: Compuestos orgánicos refractarios son aquellos que son persistentes en su descomposición a otros compuestos diferentes de estructura química más sencilla. También se le llama Compuestos Orgánicos Persistentes, por esta misma razón. La mayoría de los compuestos orgánicos presentes en las aguas naturales son destruidos o transformados a otros compuestos inocuos (como bióxido de carbono y agua) por la acción de la radiación solar ultravioleta, por descomposición microbiana, por efecto del contacto con ozono o medios similares. pH: El potencial hidrogeno o pH, es un parámetro de suma importancia tanto para aguas naturales como aguas residuales. El rango de pH en el cual pueden interactuar los ecosistemas y sobrevivir las especies que lo conforman, está sumamente restringido, por lo cual si este valor es alterado, los procesos biológicos que normalmente se llevan a cabo pueden ser perturbados y/o inhibidos y las consecuencias son adversas. Por definición pH es el logaritmo inverso de la concentración de ión hidrogeno En aguas naturales y residuales el valor del pH define si las condiciones de esta son ácidas o básicas. Un pH menor de 7.0 indica acidez en el agua, cuanto menor sea el valor del pH mayor es la concentración de iones hidrogeno y mayor es la acidez. Por encima de un pH de 7.0 se tienen condiciones básicas en el agua. La concentración de iones hidrogeno es baja y se dice que el agua es alcalina. Cuando el pH es de 7.0 se dice que el pH es neutro y el agua no tiene características ácidas ni alcalinas. En las aguas naturales y residuales el valor del pH está en el rango de 6.0 a 8.0 unidades de pH, y estos valores son los más adecuados para la actividad biológica de los ecosistemas Azufre y Sulfatos: El azufre ocurre en las aguas naturales en forma de ión sulfato SO4. El sulfato es el resultado de la oxidación del ácido sulfhídrico H2S originalmente presente en el agua o en el acuífero. Altos niveles de este compuesto no presentan toxicidad pero si problemas en la calidad y usos del agua Fierro y Manganeso: Fierro y manganeso casi siempre se encuentran presentes en forma conjunta, por lo que si en el agua se tienen niveles relativamente altos de fierro, seguramente el manganeso estará presente en concentraciones problemáticas para el uso del agua. Ni el fierro ni el manganeso representan un problema de toxicidad, pero la calidad del agua no es la deseada cuando se tienen altos valores de estos elementos Flúor: La presencia de flúor en el agua es un problema que se presenta con mucha frecuencia en yacimientos subterráneos sobreexplotados o cuando las condiciones de mineralización del yacimiento donde se encuentra el acuífero favorecen la presencia de flúor en el agua, por lixiviación de minerales que contienen este anión. Aunque puede ocurrir, es difícil de atribuir la alta concentración de flúor en el agua como una consecuencia de la actividad del hombre.

Metales Tóxicos: Algunos metales como: cromo, níquel, cadmio, mercurio, plomo arsénico, selenio, etc., presentan toxicidad. La ingestión de ellos aún en cantidades

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL mínimas pero durante un largo periodo, como es toda una vida promedio, puede causar daños en el organismo. La ingestión de metales tóxicos incrementa el riesgo de aparición de tumores, enfermedades en órganos vitales como aparato digestivo, respiratorio y reproductivo con consecuencias no solo al consumidor sino a su descendencia. Conductividad: La conductividad es una medida indirecta de la cantidad de sales ó sólidos disueltos que tiene un agua natural. Los iones en solución tienen cargas positivas y negativas; esta propiedad hace que la resistencia del agua al flujo de corriente eléctrica tenga ciertos valores. Si el agua tiene un número grande de iones disueltos su conductividad va a ser mayor. Cuanto mayor sea la conductividad del agua, mayor es la cantidad de sólidos o sales disueltas en ella. Salinidad y calidad del agua: Todas las aguas naturales contienen sales disueltas (sólidos en suspensión), y la salinidad del agua es en cierta forma una de las características de calidad del agua en lo referente a su sabor y aceptabilidad por el usuario. La cantidad de sólidos disueltos se determina en forma semicuantitativa con la conductividad del agua, la cual se mide en ppm, o resistividad o conductividad del agua. Alcalinidad: La alcalinidad es un parámetro que determina la capacidad de un agua para neutralizar los efectos ácidos que sobre ella actúen. Dureza: La dureza del agua se debe a la presencia de cationes como: calcio, magnesio, estroncio, bario, fierro aluminio, y otros metales que se encuentran presentes en forma de sólidos disueltos. De éstos, el calcio y el magnesio son los mas abundantes, por lo que casi siempre la dureza está directamente relacionada con la concentración de éstos dos elementos. Desde el punto de vista sanitario, la dureza del agua no tiene ninguna relación con la salud, por lo que es irrelevante consumir agua de alta o baja dureza, sin embargo, el exceso de dureza hacen el agua desagradable para su empleo en servicios y en la industria. Calidad bacteriológica del agua: La calidad microbiológica es el parámetro más importante en lo que se refiere a las características del agua y su potabilidad. El agua puede ser vehículo de transmisión de varias enfermedades como: cólera, fiebre tifoidea, hepatitis, etc.por lo cual su caracterización bacteriológica es de suma importancia. Mesofílicos aerobios: Una prueba para evaluar la calidad bacteriológica del agua, es la cuenta en placa de organismos mesofílicos aerobios. Para esto se toma 1 ml. de la muestra de agua a analizar y se inocula en un medio en el cual se encuentran todos los nutrientes que las bacterias requieren para su crecimiento y desarrollo. Las placas con la muestra y el medio de cultivo se incuban a 34°C por un periodo de 24, 48 y hasta 72 horas, y en cada uno de estos tiempos se efectúan las lecturas. Coliformes: Para evaluar mas ampliamente la calidad bacteriológica del agua se determina la presencia o ausencia de organismos coliformes. Los organismos patógenos están dentro del grupo de los coliformes, pero no todos los coliformes son patógenos, por lo que la presencia de coliformes en una muestra de agua no necesariamente indica la presencia de organismos causantes de enfermedad. 1.2 Población de diseño Las obras de agua potable no se diseñan para satisfacer sólo una necesidad del

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL momento actual sino que deben prever el crecimiento de la población en un periodo de tiempo prudencial que varía entre 10 y 40 años; siendo necesario estimar cuál será la población futura al final de este periodo. Con la población futura se determina la demanda de agua para el final del periodo de diseño 1.2.1 Periodo de Diseño En la determinación del tiempo para el cual se considera funcional el sistema, intervienen una serie de variables que deben ser evaluadas para lograr un proyecto económicamente viable. Por lo tanto el periodo de diseño puede definirse como el tiempo en el cual el sistema será 100% eficiente, ya sea por capacidad en la conducción del gasto deseado o por la existencia física de las instalaciones. Para determinar el periodo de diseño se consideran factores como: durabilidad o vida útil de las instalaciones, factibilidad de construcción y posibilidades de ampliación o sustitución, tendencias de crecimiento de la población y posibilidades de financiamiento. Los periodos de diseño de los diferentes componentes del sistema se determinarán considerando los siguientes factores: a) Vida útil de las estructuras y equipos b) Grado de dificultad para realizar la ampliación de la infraestructura c) Crecimiento poblacional d) Economía de escala Los periodos de diseño máximos recomendables, son los siguientes a) Capacidad de las fuentes de abastecimiento: 20 años b) Obras de captación: 20 años c) Pozos: 20 años d) Plantas de tratamiento de agua de consumo humano, reservorio: 20 años. e) Tuberías de conducción, impulsión, distribución: 20 años f) Equipos de bombeo: 10 años g) Caseta de bombeo: 20 años 1.2.2 Población futura Para diseñar un sistema de abastecimiento de agua y alcantarillado debemos tener el caudal promedio de la población futura ,si la población de diseño es de 20 años ,será la población futura de acá a 20 años y para hallar la población futura tenemos que tener el índice de crecimiento del poblado o localidad que requiere el sistema de agua potable y alcantarillado. La información sobre el índice de crecimiento por departamento, provincia, distrito y localidades se obtiene de los censos poblacionales. Existen varios métodos para hallar la población futura las cuales son:

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL -Métodos analíticos Presuponen que el cálculo de la población para una región dada es ajustable a una curva matemática. Es evidente que este ajuste dependerá de las características de los valores de población censada, así como de los intervalos de tiempo en que éstos se han medido. Dentro de los métodos analíticos tenemos el aritmético, geométrico, de la curva normal, logística, de la ecuación de segundo grado, el exponencial, de los incrementos y de los mínimos cuadrados. Método Aritmético Es un método de proyección es teórico y es el método con el cual se trabaja para encontrar la población futura. En la estimación de la población de diseño, a través de este método, sólo se necesita el tamaño de la población en dos tiempos distintos. Pf = Pa ( 1 + r . t ) Donde: 1000 Pf = Población futura(hab.) Pa = Población actual (hab.) r = Coeficiente de crecimiento anual por cada 1000 habitantes t = Período de diseño (años) Método Geometrico Mediante este método, se asume que el crecimiento de la población es proporcional al tamaño de ésta. En este caso el patrón de crecimiento es el mismo que el usado para el método aritmético. Con la siguiente fórmula se calcula la población futura:

Pf = Pa ( 1 + r )t Donde: Pf = Población futura(hab.) Pa = Población actual (hab.) r = Tasa de crecimiento (hab./año) t = Período de diseño (años)

Método Exponencial

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Para el uso de este método, se asume que el crecimiento de la población se ajusta al tipo exponencial y la población de diseño. La aplicación de este método requiere el conocimiento de por lo menos tres censos, ya que para el cálculo del valor de k promedio se requieren al menos de dos valores. (k. t) Pf = Pa.e Dónde: Pf = Población futura(hab.) Pa = Población actual (hab.) k = Constante t = Período de diseño (años) El método más utilizado para el cálculo de la población futura en las zonas rurales es el analítico y con más frecuencia el de crecimiento aritmético. Este método se utiliza para el cálculo de poblaciones bajo la consideración de que éstas van cambiando en la forma de una progresión aritmética y que se encuentran cerca del límite de saturación. La fórmula de crecimiento aritmético es:

Pf = Pa (1 + r t /1000) Donde: Pf Pa R T

= Población futura. = Población actual. = Coeficiente decrecimiento anual por l000 habitantes = Tiempo en años.

Para la aplicación de esta fórmula es necesario conocer el coeficiente de crecimiento (r) pudiéndose presentar 2 casos. En el primer caso, además de contar con los datos recopilados en el estudio de campo, se considera la información censal de periodos anteriores; un ejemplo de cálculo se presenta a continuación: EJEMPLO: Datos: Población actual (Pa) = 468 Hab. Periodo de Diseño (t) = 20 años

AÑO

Pa

t

P

Pa.

r

r. t

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL (hab.) 1972 1981 1991 TOTAL

(años)

Pf-Pa

t

P/Pa. t

—

—

—

—

9

90

2196

0.041

0.37

10

134

3340

0.040

0.40

—

0.77

244 334 468 —

19

—

—

r = Total r x t = 0.77 = 0.041 Total t 19 r = 41 por cada 1000 habitantes (41/1000 )

Con el valor de “r” y reemplazando en la ecuación , se determina la población futura como se indica a continuación: Pf = Pa ( 1 + r . t ) = 468 ( 1+ 41x 20 ) 1000 1000

-Métodos comparativos Son aquellos que mediante procedimientos gráficos estiman valores de población, ya sea en función de datos censales anteriores de la región o considerando los datos de poblaciones de crecimiento similar a la que se está estudiando.

- Método racional En este caso para determinar la población, se realiza un estudio socio- económico del lugar considerando el crecimiento vegetativo que es función de los nacimientos, defunciones, inmigraciones, emigraciones y población flotante. El método más utilizado para el cálculo de la población futura en las zonas rurales es el analítico y con más frecuencia el de crecimiento aritmético. Este método se utiliza para el cálculo de poblaciones bajo la consideración de que éstas van cambiando en la forma de una progresión aritmética y que se encuentran cerca del límite de saturación.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 1.3. Estudio de Campo y Recopilación de información. 1.3.1 La memoria descriptiva según sea el caso contendrá lo siguiente: a)Ubicación de la zona del proyecto.- Código de Ubicación, ubicación política y geográfica de la localidad, altura sobre el nivel del mar, distancia y tiempo de traslado a la capital de provincia y departamento más cercanos indicando los tipos de acceso. b)Clima.- Información general sobre las características climáticas de la zona del proyecto, precipitaciones pluviales, temperaturas máximas y mínimas, dirección predominante de vientos, etc., con sus periodos de prevalencia. c)Topografía de la localidad, características y uso de suelo.- Descripción de la topografía de la localidad, datos necesarios referentes a los propietarios de los terrenos donde se ubicarán partes importantes del sistema. Estudio de suelo básico, con clasificación de suelos y características físico-químico- mecánicas. d)Condiciones socioeconómicas de la población.- Actividad económica predominante; principales comercios, industrias y servicios públicos, incluyendo tarifas y coberturas, medios de transporte existentes incluyendo frecuencia y vías de comunicación relevantes; disponibilidad de materiales de construcción, herramientas, equipos y mano de obra especializada en la zona, con sus costos estimados; Organismos públicos y privados importantes establecidos en la zona; tipos de organizaciones sociales y vecinales existentes; población escolar y poblaciones aledañas; capacidad de pago de la cuota familiar para administración, operación y mantenimiento del sistema. e) Población y vivienda.- Población total actual, con indicación del idioma predominante, densidad poblacional; información de las viviendas y edificaciones existentes y de las áreas de expansión futura. f) Servicios básicos y condición sanitaria.- Información de registros oficiales de las principales enfermedades que afectan a la comunidad, sobre todo la referida a la incidencia de enfermedades diarreicas agudas y parasitarias; infraestructura sanitaria existente (posta médica, centro de salud, etc.) o la que es accesible a la población de la localidad. g) Sistemas de abastecimiento de agua potable y disposición sanitaria de excretas existentes.- Evaluación general de cada uno de los componentes del sistema, tiempo de operación del sistema de agua potable, condiciones en que se presta el servicio, calidad de agua, administración actual, cobertura, cuota familiar, condiciones de funcionamiento, calidad del agua, etc; y/o sistema de disposición de excretas, tipo y estado del servicio sea comunal o familiar, población servida. h) Fuentes de agua.- Identificación de las principales fuentes de agua de la zona, consignándose la información existente sobre los rendimientos mínimos y las variaciones anuales, así como los resultados de los análisis físico-químico y bacteriológico de la (s) fuente (s) seleccionada (s) para el proyecto, planteamiento de medidas para la conservación, mantenimiento y/o mejoramiento de las fuentes, indicándose la propiedad(es) de esta(s) fuente(s), la disponibilidad de uso para

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL abastecimiento de agua para consumo humano, y precisando si están en terrenos que pertenecen a la comunidad i Planteamiento de las alternativas de solución y justificación de la solución adoptada j) Descripción del conjunto de obras que comprende el proyecto y parámetros de diseño adoptados. k) Cálculos hidráulicos, eléctricos y estructurarles, según sea el caso. l) Información sobre ocurrencia de situaciones de emergencias y desastres (actividad sísmica, inundaciones, huaycos, sequías, etc.), tomando en cuenta los peligros existentes en la zona del proyecto. 1.3.2

. Planos

Los planos se deberán presentar con las escalas y tamaños que se indican a continuación: Escalas: Plantas 1/1000, 1/2000 Perfiles Horizontal 1/1000, 1/2000 Vertical 1/100, 1/200,1/500. Ubicación Detalles de instalaciones 1/20, 1/25 Tamaño:

Variable

Medidas estandarizadas ISO

Generales a) Ubicación política y geográfica del Centro Poblado Rural. b) Plano de ubicación de viviendas y edificaciones públicas y privadas. c) Planos topográficos con curvas de nivel cada metro, excepto cuando el desnivel del terreno implique el empleo de curvas de nivel a longitudes mayores. Sistema de Abastecimiento de Agua Potable a) Planta general del sistema de abastecimiento de agua potable indicando las cotas de los componentes del sistema. b) Red de distribución presentada con curvas de nivel indicando: zonas de presión, diámetros de tuberías, clase, longitud de tramos, ubicación de accesorios, válvulas y estructuras, cuadro resumen de materiales y accesorios, con ubicación de viviendas c) Línea de conducción, aducción y/o impulsión en planta y perfil, indicando longitud, diámetro y clase de la tubería, ubicación de válvulas y otras estructuras, así como el cuadro resumen de materiales y accesorios. Para las líneas de conducción con pendiente pronunciada, las curvas de nivel podrá ser cada 5 metros. En caso de proyectar sifones, presentar los detalles en el plano.

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d) Diagrama de presiones. e) Cortes y perfil hidráulico de la planta de tratamiento, si es el caso. f) Planos de detalle de todas los componentes del sistema: Captación, planta de tratamiento, casetas de bombeo, cisterna, reservorio, dispositivos de rompe presión, conexiones domiciliarias, piletas públicas, así como de pases aéreos, protección de tubería en líneas de conducción o de impulsión, según sea el caso, que pasen por terrenos rocosos o expuestos. Sistemas de eliminación de excretas g) Planta, cortes y detalles del o de los sistemas de disposición sanitaria de excretas con y sin arrastre de agua. 1.3.3 Información complementaria Comprenderá lo siguiente, de ser necesario: a) Estudio de suelos que defina la capacidad portante del terreno para cimentación de estructuras, clasificación y permeabilidad. b) Estudios de prospección para pozos excavados, perfil estratigráfico, rendimiento y calidad del agua. c) Estudio de riesgo y vulnerabilidad del sistema proyectado, incluyendo las medidas de mitigación que fueran necesarias. d) Autorización de uso del recurso hídrico por la autoridad de aguas. e) Autorización sanitaria emitida por la autoridad de salud, cuando se diseñe sistemas de tratamiento de agua potable. f) Derecho de uso del terreno y/o derecho de paso al terreno sobre el cual se ubicarán las estructuras.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 1.4 Dotación y consumo de agua 1.4.1Dotación de agua-Zonas Rurales Mientras no exista un estudio de consumo, podrá tomarse como valores guía, los valores que se indican en este punto, teniendo en cuenta la zona geográfica, clima, hábitos, costumbres y niveles de servicio a alcanzar: a) b) c)

Costa : 60 lt/hab/día Sierra : 50 lt/hab/día Selva : 70 lt/hab/día

En el caso de adoptarse sistema de abastecimiento de agua potable a través de piletas públicas la dotación será de 20 - 40 l/h/d. De acuerdo a las características socioeconómicas, culturales, densidad poblacional, y condiciones técnicas que permitan en el futuro la implementación de un sistema de saneamiento a través de redes, se utilizaran dotaciones de hasta 100 lt/hab/día Variaciones de Consumo Para el consumo máximo diario, se considerará un valor de 1.3 veces el consumo o promedio diario anual. Para el consumo máximo horario, se considerará un valor de 2 veces el consumo promedio diario anual. Para el caudal de bombeo se considerará un valor de 24/N veces el consumo máximo diario, siendo N el número de horas de bombeo.

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1.4.2 Reglamento Nacional de Construcciones Norma OS.100 CONSIDERACIONES BASICAS DE DISEÑO POBLACIONES URBANAS 1. INFORMACIÓN BÁSICA 1.1. Previsión contra Desastres y otros riesgos En base a la información recopilada el proyectista deberá evaluar la vulnerabilidad de los sistemas ante situaciones de emergencias, diseñando sistemas flexibles en su operación, sin descuidar el aspecto económico. Se deberá solicitar a la Empresa de Agua la respectiva factibilidad de servicios. Todas las estructuras deberán contar con libre disponibilidad para su utilización. 1.2. Período de diseño Para proyectos de poblaciones o ciudades, así como para proyectos de mejoramiento y/o ampliación de servicios en asentamientos existentes, el período de diseño será fijado por el proyectista utilizando un procedimiento que garantice los períodos óptimos para cada componente de los sistemas. 1.3. Población La población futura para el período de diseño considerado deberá calcularse: a) Tratándose de asentamientos humanos existentes, el crecimiento deberá estar acorde con el plan regulador y los programas de desarrollo regional si los hubiere; en caso de no existir éstos, se deberá tener en cuenta las características de la ciudad, los factores históricos, socio- económico, su tendencia de desarrollo y otros que se pudieren obtener. b) Tratándose de nuevas habilitaciones para viviendas deberá considerarse por lo menos una densidad de 6 hab/ vivienda. 1.4. Dotación de Agua La dotación promedio diaria anual por habitante, se fijará en base a un estudio de consumos técnicamente justificado, sustentado en informaciones estadísticas comprobadas. Si se comprobara la no existencia de estudios de consumo y no se justificara su ejecución, se considerará por lo menos para sistemas con conexiones domiciliarias una dotación de 180 I/hab/d, en clima frío y de 220 I/hab/d en clima templado y cálido. Para programas de vivienda con lotes de área menor o igual a 90 m2, las dotaciones serán de 120 I/hab/d en clima frío y de 150 I/hab/d en clima templado y cálido. Para sistemas de abastecimiento indirecto por surtidores para camión cisterna o piletas públicas, se considerará una dotación entre 30 y 50 I/hab/d respectivamente.

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Para habitaciones de tipo industrial, deberá determinarse de acuerdo al uso en el proceso industrial, debida- mente sustentado. Para habilitaciones de tipo comercial se aplicará la Norma IS.010 Instalaciones Sanitarias para Edificaciones. 1.5. Variaciones de Consumo En los abastecimientos por conexiones domiciliarias, los coeficientes de las variaciones de consumo, referidos al promedio diario anual de la demanda, deberán ser fijados en base al análisis de información estadística comprobada. De lo contrario se podrán considerar los siguientes coeficientes: - Máximo anual de la demanda diaria: 1,3 - Máximo anual de la demanda horaria: 1,8 a 2,5 1.6. Demanda Contra incendio a) Para habilitaciones urbanas en poblaciones menores de 10,000 habitantes, no se considera obligatorio demanda contra incendio. b) Para habilitaciones en poblaciones mayores de10,000 habitantes, deberá adoptarse el siguiente criterio: - El caudal necesario para demanda contra incendio, podrá estar incluido en el caudal doméstico; debiendo considerarse para las tuberías donde se ubiquen hidrantes, los siguientes caudales mínimos: - Para áreas destinadas netamente a viviendas: 15 I/s. - Para áreas destinadas a usos comerciales e industriales: 30 I/s. VARIACIONES PERIÓDICAS Para suministrar eficientemente agua a la comunidad, es necesario que cada una de las partes que constituyen el sistema satisfaga las necesidades reales de la población; diseñando cada estructura de tal forma que las cifras de consumo y variaciones de las mismas, no desarticulen todo el sistema, sino que permitan un servicio de agua eficiente y continuo. La variación del consumo está influenciada por diversos factores tales como: tipo de actividad, hábitos de la población, condiciones de clima, etc. 1.4.3 Consumo promedio diário anual (Qp) El consumo promedio diario anual, se define como el resultado de una estimación del consumo per cápita para la población futura del período de diseño, expresada en litros por segundo (1/s) y se determina mediante la siguiente relación:

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Donde: Qp= Pf x dotación (d) /86,400 s/día Qp = Consumo promedio diario (l/s). Pf = Población futura (hab.). d = Dotación (l/hab./día).

Con la finalidad de calcular el consumo promedio diario anual (Qp), se presenta el siguiente ejemplo: Datos: Población Futura (Pf) =977 hab. Dotación (d) =80 l/hab/día. Con la población futura y la dotación, estimada en base al número de habitantes se obtiene: 977 hab. x 80 l/hab/día 86,400 s/día Qp= 0.905 1/s. 1.4.4 Consumo máximo diario (Qmd) y horario (Qmh) El consumo máximo diario se define como el día de máximo consumo de una serie de registros observados durante los 365 días del año; mientras que el consumo máximo horario, se define como la hora de máximo consumo del día de máximo consumo. Reglamento Nacional de Construcciones Caudal de Diseño de línea de Conducción: K1 x Qp Caudal de Diseño de línea de Distribución: K2 x Qp K1=1.3 Caudal Máximo Diario K2=2.0 Caudal Máximo Horario Poblaciones Rurales Menores a 2000 Habitantes Caudal de Diseño de línea de Conducción: K1 x Qp Caudal de Diseño de línea de Distribución: K1 x k2 Qp

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UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 1.4.5 CANTIDAD DE AGUA La mayoría de sistemas de abastecimientos de agua potable en las poblaciones rurales de nuestro pafs, tiene como fuente los manantiales. La carencia de registros hidrológicos nos obliga a realizar una concienzuda investigación de las fuentes. Lo ideal sería que los aforos se efectuaran en la temporada crítica de rendimientos que corresponde a los meses de estiaje y lluvias, con la finalidad de conocer los caudales mínimos y máximos. El valor del caudal mínimo debe ser mayor que el consumo máximo diario (Qmd) con la finalidad de cubrir la demanda de agua de la población futura. Se recomienda preguntar a los pobladores de mayor edad acerca del comportamiento y las variaciones de caudal que pueden existir en el manantial, ya que ellos conocen con mayor certeza si la fuente de agua se seca o no. Existen varios métodos para determinar el caudal de agua y los más utilizados en los proyectos de abastecimiento de agua potable en zonas rurales, son los métodos volumétrico y de velocidad-área. El primero es utilizado para calcular caudales hasta un máximo de 10 1/s, y el segundo para caudales mayores a 10 1/s. Volumétrico: Balde de Agua y llenar de la fuente, esperar cuanto tiempo demora en llenar el Balde, realizar este procedimiento cinco veces y calcular un promedio del tiempo. Método Velocidad- Área: El agua del manantial recorre un cierto tramo, se escoge un tramo de 5 mts que tenga una sección de canal constante, posteriormente se lanza un tronco pequeño de árbol y se mide el tiempo que recorre el tronco en esos 5 metros de distancia, con esto se obtiene la velocidad, se mide el área mojada del canal cada 2.5 metros y obtenemos el área. Posteriormente Multiplicamos el área por la velocidad y obtenemos el caudal

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Capítulo II: Diseño de un Sistema de Agua Potable

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2.1 Estructura de Captación La captación se diseñará con el caudal máximo diario. Se diseñará con el caudal máximo horario cuando el caudal de la fuente sea mayor al caudal máximo diario requerido y no se considerará una estructura de regulación, previo un análisis económico. En el diseño deberá considerar los otros usos de la fuente, para lo cual si fuera el caso se diseñara estructuras complementarias, evitando el riesgo sanitario al sistema. 2.1.1 Aguas superficiales a. Ríos y canales Las obras de captación se ubicarán en zonas libres de inundación en época de crecida, donde no ocasionen erosión o sedimentación y aguas arriba de posibles fuentes de contaminación. Deberá contar con rejilla o malla para evitar el ingreso de materiales gruesos y dispositivos para control del caudal de ingreso. En caso de emplear balsas flotantes, deben ubicarse de tal modo de evitar su arrastre por la corriente de agua. Se deberá diseñar el tipo de anclaje adecuado considerando las variaciones del nivel de agua, así como la protección necesaria contra elementos flotantes. En todos los casos, la captación deberá asegurar el ingreso del caudal suficiente de agua durante la época de estiaje. b. Lagos o embalses La toma deberá ubicarse en la ribera donde se minimicen los riesgos de contaminación, y a una profundidad que impida succionar los sedimentos del fondo o materiales de la superficie. 2.1.2 Aguas subterráneas a)

Manantiales

La estructura de captación se construirá de material impermeable, para obtener el máximo rendimiento de la fuente. Se deberá tener presente las variaciones de nivel de la fuente con relación al ingreso a la caja, para mantener una captación permanente de agua.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Deberá contar con canales de drenaje de coronación para evitar la contaminación por las aguas superficiales y se construirá un cerco perimétrico de protección. Se diseñará con todos los accesorios necesarios para la operación y mantenimiento, dotándosele de todas las protecciones sanitarias. b) Pozos perforados La elección y ubicación del ó los pozos deberá ser fijada en base a información y evaluación referente al rendimiento de los pozos existentes, años de producción, calidad del agua y las variaciones estaciónales del nivel de agua. Se priorizará la rehabilitación de pozos existentes. c) Pozos Excavados La elección y ubicación del o los pozos, deberá ser determinada por las características de los pozos existentes o por estudios realizados en un pozo de prueba. Se considerará el número de pozos necesarios para el sistema, de acuerdo con el caudal de diseño. Se ubicará(n) en zonas no inundables, considerándose los procesos constructivos. Cada pozo se deberá diseñar para obtener el mayor rendimiento del acuífero, considerándose la protección contra posible contaminación por aguas superficiales, infiltraciones, riego agrícola, residuos sólidos y otros 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. El revestimiento del pozo excavado deberá ser con anillos de concreto tipo deslizante o fijo, ciego hasta el nivel estático y con aberturas por debajo de él. La distancia mínima entre un pozo de agua destinado a consumo humano y una letrina o un sistema de percolación será de 25 m. El pozo de agua se ubicará en una cota superior con respecto al pozo de la letrina. d) Galerías filtrantes. Serán diseñadas de acuerdo al corte geológico, obtenido mediante pruebas y estudios del rendimiento del acuífero. Se ubicarán en forma transversal o longitudinal de tal modo que permitan el máximo aprovechamiento de la corriente de agua subterránea, y a una profundidad no menor de 2 m de la clave de la tubería. El diámetro mínimo de la tubería recolectora perforada será de 100 mm. La tubería estará recubierta con grava clasificada y luego con material de relleno clasificado hasta el nivel del terreno natural. La zona de captación deberá estar adecuadamente protegida para evitar la contaminación de las aguas y la presencia de animales y/o personas.

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2.2 Línea de Conducción 2.2.1 LINEA DE CONDUCCION POR GRAVEDAD La línea de conducción en un sistema de abastecimiento de agua potable por gravedad es el conjunto de tuberías, válvulas, accesorios, estructuras y obras de arte encargados dela conducción del agua desde la captación hasta el reservorio, aprovechando la carga estática existente. Debe utilizarse al máximo la energía disponible para conducir el gasto deseado, lo que en la mayoría de los casos nos llevará a la selección del diámetro mínimo que permita presiones iguales o menores a la resistencia física que el material de la tubería soporte. Las tuberías normalmente siguen el perfil del terreno, salvo el caso de que, a lo largo de la ruta por donde se debería realizar la instalación de las tuberías, existan zonas rocosas insalvables, cruces de quebradas, terrenos erosionables, etc. que requieran de estructuras especiales. Para lograr un mejor funcionamiento del sistema, a lo largo de la línea de conducción puede requerirse cámaras rompe presión, válvulas de aire, válvulas de purga, etc. Cada uno de estos elementos precisa de un diseño de acuerdo a características particulares. Todas estas consideraciones serán desarrolladas en el presente capítulo y servirán para diseñar y definir los diámetros de las tuberías y la ubicación de las cámaras rompe presión.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 2.2.2 CRITERIOS DE DISEÑO Definido el perfil de la línea de conducción, es necesario considerar criterios de diseño que permitan el planteamiento final en base a las siguientes consideraciones:

CARGA DISPONIBLE La carga disponible viene representada por la diferencia de elevación entre la obra de captación el reservorio. GASTO DE DISEÑO Es el correspondiente al gasto máximo diario (Qmd), el que se estima considerando el caudal medio de la población para el período de diseño seleccionado (Qmd) y el factor K1 del día de máximo consumo que corresponde a 1.3 CLASES DE TUBERÍA Las clases de tubería a seleccionarse estarán definidas por las máximas presiones que ocurran en la línea representada por la línea de carga estática. Para la selección se debe considerar una tubería que resista la presión más elevada que pueda producirse, ya que la presión máxima no ocurre bajo condiciones de operación, sino cuando se presenta la presión estática, al cerrar la válvula de control en la tubería. En la mayoría de los proyectos de abastecimiento de agua potable para poblaciones rurales se utilizan tuberías de PVC. Este material tiene ventajas comparativas con relación a otro tipo de tuberías: es económico, flexible, durable, de poco peso y de fácil transporte e instalación; además, son las tuberías que incluyen diámetros comerciales menores de 2 pulg y que fácilmente se encuentran en el mercado.

CLASE PRESIÓN MÁXIMA DE PRUEBA 5 (m.) 50 75 7.5

PRESIÓN MÁXIMA DE TRABAJO (m.) 35 50

10

105

70

15

150

100

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DIAMETROS Para determinar los diámetros se consideran diferentes soluciones y se estudian diversas alternativas desde el punto de vista económico. Considerando el máximo desnivel en toda la longitud del tramo, el diámetro seleccionado deberá tenerla capacidad de conducir el gasto de diseño con velocidades comprendidas entre 0.6 y 3.0 m/s; y las pérdidas de carga por tramo calculado deben ser menores o iguales a la carga disponible. LÍNEA DE GRADIENTE HIDRÁULICA La línea de gradiente hidráulica (L.G.H.) indica la presión de agua a lo largo de la tubería bajo condiciones de operación. Cuando se traza la línea de gradiente hidráulica para un caudal que descarga libremente en la atmósfera (como dentro de un tanque), puede resultar que la presión residual en el punto de descarga se vuelva positiva o negativa La presión residual positiva, indica que hay un exceso de energía gravitacional; quiere decir, que hay energía suficiente para mover el flujo. La presión residual negativa, que indica que no hay suficiente energía gravitacional para mover la cantidad deseada de agua; motivo suficiente para que la cantidad de agua no fluya. Se puede volver a trazar la L.G.H. usando un menor caudal y/ o un diámetro mayor de tubería con la finalidad de tener en toda la longitud de la tubería una carga operativa de agua positiva. PERDIDA DE CARGA La pérdida de carga es el gasto de energía necesario para vencer las resistencias que se oponen al movimiento del fluido de un punto a otro en una sección de la tubería. Las pérdidas de carga pueden ser lineales o de fricción y singulares o locales. Las primeras, son ocasionadas por la fuerza de rozamiento en la superficie de contacto entre el fluido y la tubería; y las segundas son producidas por las deformaciones de flujo, cambio en sus movimientos y velocidad (estrechamientos o ensanchamientos bruscos de la sección, torneo de las válvulas, grifos, compuertas, codos, etc.). 2.2.3 REGLAMENTO PARA LINEA DE CONDUCCION POBLACIONES MAYORES A 2000 HABITANTES CONDUCCIÓN Se denomina obras de conducción a las estructuras y elementos que sirven para transportar el agua desde la captación hasta al reservorio o planta de tratamiento. La estructura deberá tener capacidad para conducir como mínimo, el caudal máximo diario. CONDUCCIÓN POR GRAVEDAD Canales Las características y material con que se construyan los canales serán determinados en función al caudal y la calidad del agua. La velocidad del flujo no debe producir depósitos ni erosiones y en ningún caso será menor de 0.60 m/s Los canales deberán ser diseñados y construidos teniendo en cuenta las condiciones de seguridad que garanticen su funcionamiento permanente y preserven la cantidad y calidad del agua.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL TUBERIAS Para el diseño de la conducción con tuberías 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 velocidad mínima no debe producir depósitos ni erosiones, en ningún caso será menor de 0.60 m/s y la velocidad máxima admisible será 5 m/s Para otros materiales deberá justificarse la velocidad máxima admisible. Para el cálculo hidráulico de las tuberías que trabajen como canal, se recomienda la fórmula de Manning, con los siguientes coeficientes de rugosidad: Asbesto-cemento y PVC = 0,010 Hierro Fundido y concreto = 0,015 Para otros materiales deberá justificarse los coeficientes de rugosidad. Para el cálculo de las tuberías que trabajan con flujo a presión se utilizarán fórmulas racionales. En caso de aplicarse la fórmula de Hazen y Williams, se utilizarán los coeficientes de fricción que se establecen en la Tabla N° 1. Para el caso de tuberías no consideradas, se deberá justificar técnicamente el valor utilizado. TABLA N°1 COEFICIENTES DE FRICCIÓN «C» EN LA FÓRMULA DE HAZEN Y WILLIAMS

CONDUCCIÓN POR BOMBEO a) Para el cálculo de las líneas de conducción por bombeo, se recomienda el uso de la fórmula de Hazen y Williams. El dimensionamiento se hará de acuerdo al estudio del diámetro económico. CONSIDERACIONES ESPECIALES b) En el caso de suelos agresivos o condiciones severas de clima, deberá considerarse tuberías de material adecuado y debidamente protegido. c) Los cruces con carreteras, vías férreas y obras de arte, deberán diseñarse en coordinación con el organismo competente. d) Deberá diseñarse anclajes de concreto simple, concreto armado o de otro tipo en todo accesorio, ó válvula, considerando el diámetro, la presión de prueba y condición de instalación de la tubería. e) En el diseño de toda línea de conducción se deberá tener en cuenta el golpe de ariete. El Golpe de Ariete se produce cuando el agua que circula rápidamente por las tuberías, estando la llave abierta, llega a detenerse abruptamente cuando dicha llave se cierra, creándose una fuerte presión en el sistema de agua potable

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 2.3 Cámaras Rompe presión y válvulas 2.3.1 CAMARA ROMPEPRESION TIPO 6 Cuando existe mucho desnivel entre la captación y algunos puntos a lo largo de la línea de conducción, pueden generarse presiones superiores a la máxima que puede soportar una tubería. Se coloca cuando el desnivel del terreno entre la captación y el reservorio es considerable. Sirve para romper la presión del agua.

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2.3.2 CAMARA ROMPEPRESION TIPO 7 Cuando existe mucho desnivel entre el reservorio y algunos puntos a lo largo de la línea de distribución, pueden generarse presiones superiores a la máxima que puede soportar una tubería

A lo largo de la línea de conducción y contando con el perfil longitudinal ,podemos apreciar que la línea sube y baja y en estos puntos tienen que considerarse las válvulas de aire y válvulas de purga.

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2.3.3 VALVULAS DE AIRE: El aire acumulado en los puntos altos provoca la reducción del área de flujo del agua, produciendo un aumento de pérdida de carga y una disminución del gasto

2.3.4 VALVULAS DE PURGA: Los sedimentos acumulados en los puntos bajos de la línea de conducción con topografía accidentada, provocan la reducción del área de flujo del agua, siendo necesario instalar válvulas de purga que permitan periódicamente la limpieza de tramos de tuberías

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2.4 Reservorio y Caseta de Válvulas. 2.4.1 VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO El volumen total de almacenamiento estará conformado por el volumen de regulación, volumen contra incendio y volumen de reserva. Volumen de Regulación El volumen de regulación será calculado con el diagrama masa correspondiente a las variaciones horarias de la demanda. Cuando se comprueba la no disponibilidad de esta información, se deberá adoptar como mínimo el 25% del promedio anual de la demanda como capacidad de regulación, siempre que el suministro de la fuente de abastecimiento sea calculado para 24 horas de funcionamiento. En caso contrario deberá ser determinado en función al horario del suministro. Volumen Contra Incendio En los casos que se considere demanda contra incendio, deberá asignarse un volumen mínimo adicional de acuerdo al siguiente criterio: - 50 m3 para áreas destinadas netamente a vivienda. - Para áreas destinadas a uso comercial o industrial deberá calcularse utilizando el gráfico para agua contra incendio de sólidos del anexo 1, considerando un volumen aparente de incendio de 3,000 metros cúbicos y el coeficiente de apilamiento respectivo.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Independientemente de este volumen los locales especiales (Comerciales, Industriales y otros) deberán tener su propio volumen de almacenamiento de agua contra incendio. Volumen de Reserva De ser el caso, deberá justificarse un volumen adicional de reserva. 2.4.2 CARACTERÍSTICAS E INSTALACIONES DE RESERVORIOS Funcionamiento Deberán ser diseñados como reservorio de cabecera. Su tamaño y forma responderá a la topografía y calidad del terreno, al volumen de almacenamiento, presiones necesarias y materiales de construcción a emplearse. La forma de los reservorios no debe representar estructuras de elevado costo. Instalaciones Los reservorios de agua deberán estar dotados de tuberías de entrada, salida, rebose y desagüe. En las tuberías de entrada, salida y desagüe se instalará una válvula de interrupción ubicada convenientemente para su fácil operación y mantenimiento. Cualquier otra válvula especial requerida se instalará para las mismas condiciones. Las bocas de las tuberías de entrada y salida deberán estar ubicadas en posición opuesta, para permitir la renovación permanente del agua en el reservorio. La tubería de salida deberá tener como mínimo el diámetro correspondiente al caudal máximo horario de diseño. La tubería de rebose deberá tener capacidad mayor al caudal máximo de entrada, debidamente sustentada. El diámetro de la tubería de desagüe deberá permitir un tiempo de vaciado menor a 8 horas. Se deberá verificar que la red de alcantarillado receptora tenga la capacidad hidráulica para recibir este caudal. El piso del reservorio deberá tener una pendiente hacia el punto de desagüe que permita evacuarlo completamente. El sistema de ventilación deberá permitir la circulación del aire en el reservorio con una capacidad mayor que el caudal máximo de entrada ó salida de agua. Estará provisto de los dispositivos que eviten el ingreso de partículas, insectos y luz directa del sol. Todo reservorio deberá contar con los dispositivos que permitan conocer los caudales de ingreso y de salida, y el nivel del agua en cualquier instante. Los reservorios enterrados deberán contar con una cubierta impermeabilizante, con la pendiente necesaria que facilite el escurrimiento. Si se ha previsto jardines sobre la cubierta se deberá contar con drenaje que evite la acumulación de agua sobre la cubierta. Deben estar alejados de focos de contaminación, como pozas de percolación, letrinas, botaderos; o protegidos de los mismos. Las paredes y fondos estarán impermeabilizadas para evitar el ingreso de la napa y agua de riego de jardines.La superficie interna de los reservorios será, lisa y resistente a la corrosión. Accesorios Los reservorios deberán estar provistos de tapa sanitaria, escaleras de acero inoxidable y cualquier otro dispositivo que contribuya a un mejor control y

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL funcionamiento ANEXO 1 GRÁFICO PARA AGUA CONTRA INCENDIO DE SÓLIDOS

: Caudal de agua en l/s para extinguir el fuego R : Volumen de agua en m3 necesarios para reserva g : Factor de Apilamiento g = 0.9 Compacto g = 0.5 Medio g = 0.1 Poco Compacto R : Riesgo, volumen aparente del incendio en m3 Q

2.4.3 TIPOS DE RESERVORIOS Los reservorios de almacenamiento pueden ser elevados, apoyados y enterrados. Los elevados, que generalmente tienen forma esférica a, cilíndrica y de paralelepípedo, son construidos sobre torres, columnas, pilotes, etc , los apoyados, que principalmente tienen forma rectangular y circular, son construidos directamente sobre la superficie del suelo; y los enterrados, de forma rectangular, son construidos por debajo de la superficie del suelo (cisternas). Para capacidades medianas y pequeñas, como es el caso de los proyectos de abastecimiento de agua potable en poblaciones rurales, resulta tradicional y económica la construcción de un reservorio apoyado de forma cuadrada

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UBICACIÓN DEL RESERVORIO La ubicación está determinada principalmente por la necesidad y conveniencia de mantener la presión en la red dentro de los límites de servicio, garantizando presiones mínimas en las viviendas más elevadas y presiones máximas en las viviendas más bajas. De acuerdo a la ubicación, los reservorios pueden ser de cabecera o flotantes. En el primer caso se alimentan directamente dela captación, pudiendo ser por gravedad o bombeo y elevados o apoyados, y alimentan directamente de agua a la población. En el segundo caso, son típicos reguladores de presión, casi siempre son elevados y se caracterizan porque la entrada y la salida del agua se hace por el mismo tubo. Considerando la topografía del terreno y la ubicación de la fuente de agua, en la mayoría de los proyectos de agua potable en zonas rurales los reservorios de almacenamiento son de cabecera y por gravedad. El reservorio se debe ubicar lo más cerca posible y a una elevación mayor al centro poblado. 2.4.4 CASETA DE VÁLVULAS A) TUBERÍA DE LLEGADA El diámetro está definido porta tubería de conducción, debiendo estar provista de una válvula compuerta de igual diámetro antes de la entrada al reservorio de almacenamiento; debe proveerse de un by - pass para atender situaciones de emergencia. B) TUBERÍA DE SALIDA El diámetro de la tubería de salida será el correspondiente al diámetro de la línea de aducción, y deberá estar provista de una válvula compuerta que permita regular el abastecimiento de agua a la población. C) TUBERIA DE LIMPIA La tubería de limpia deberá tener un diámetro tal que facilite la limpieza del reservorio de almacenamiento en un periodo no mayor de 2 horas. Esta tubería será provista de una válvula compuerta. D) TUBERÍA DE REBOSE La tubería de rebose se conectará con descarga libre a la tubería de limpia y no se proveerá de válvula compuerta, permitiéndose la descarga de agua en cualquier momento. E) BY PASS Se instalará una tubería con una conexión directa entre la entrada y la salida, de manera que cuando se cierre la tubería de entrada al reservorio de almacenamiento, el caudal ingrese directamente ala línea de aducción. Esta constará de una válvula compuerta que permita el control del flujo de agua con fines de mantenimiento y limpieza del reservorio.

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2.5 Línea de Distribución. La red de distribución es el conjunto de tuberías de diferentes diámetros, válvulas, grifos y demás accesorios cuyo origen está en el punto de entrada al pueblo (final de la línea de aducción) y que se desarrolla por todas las calles de la población. Para el diseño de la red de distribución es necesario definir la ubicación tentativa del reservorio de almacenamiento con la finalidad de suministrar las aguas en cantidad y presión adecuadas a todos los puntos de la red. Las cantidades de agua se han definido en base a las dotaciones y en el diseño se contempla las condiciones más desfavorables, para lo cual se analizaron las variaciones de consumo considerando en el diseño de la red el consumo máximo horario (Qmh). Las presiones deben satisfacer las condiciones máximas y mínimas para las diferentes situaciones de análisis que puedan ocurrir. En tal sentido, la red debe mantener presiones de servicio mínimas, que sean capaces de llevar agua al interior de las viviendas (parte alta del pueblo). También en la red deben existir limitaciones de presiones máximas tales que no provoquen daños en las conexiones y que permitan el servicio sin mayores inconvenientes de uso (parte baja). En el capítulo se presentan las consideraciones básicas de diseño y tipos de redes con algunos detalles específicos de cálculo.

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2.5.1 CONSIDERACIONES BÁSICAS DE DISEÑO La red de distribución se debe calcular considerando la velocidad y presión del agua en las tuberías. Se recomiendan valores de velocidad mínima de 0.6 m/s y máxima de 3.0 m/s. Si se tiene velocidades menores que la mínima, se presentarán fenómenos de sedimentación; y con velocidades muy altas, se producirá el deterioro de los accesorios y tuberías. La presión mínima depende de las necesidades domésticas, y Ja máxima influye en el mantenimiento de la red, ya que con presiones elevadas se originan pérdidas por fugas y fuertes golpes de ariete. Las Normas Generales , recomiendan que la presión mínima de servicio en cualquier parte de la red no sea menor de 5 m. y que la presión estática no exceda de 50 m. En las Normas se establece que el diámetro mínimo a utilizarse en la red, será aquel que satisfaga las condiciones hidráulicas que garanticen las presiones mínimas de servicio en la red y su capacidad deberá ser tal que pueda absolver en el futuro la instalación de conexiones domiciliarias. El diámetro mínimo recomendado es de 3/4". 2.5.2 REDES DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO NORMA OS.050 OBJETIVO Fijar las condiciones exigibles en la elaboración de los proyectos hidráulicos de redes de agua para consumo humano. 2. ALCANCES Esta Norma fija los requisitos mínimos a los que deben sujetarse los diseños de redes de distribución de agua para consumo humano en localidades mayores de 2000 habitantes. 3. DEFINICIONES Conexión predial simple. Aquella que sirve a un solo usuario Conexión predial múltiple. Es aquella que sirve a varios usuarios Elementos de control. Dispositivos que permiten controlar el flujo de agua. Hidrante. Grifo contra incendio. Redes de distribución. Conjunto de tuberías principales y ramales distribuidores que permiten abastecer de agua para consumo humano a las viviendas. Ramal distribuidor. Es la red que es alimentada por una tubería principal, se ubica en la vereda de los lotes y abastece a una o más viviendas. Tubería Principal. Es la tubería que forma un circuito de abastecimiento de agua cerrado y/o abierto y que puede o no abastecer a un ramal distribuidor. 1.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Caja Portamedidor. Es la cámara en donde se ubicará e instalará el medidor Profundidad. Diferencia de nivel entre la superficie de terreno y la generatriz inferior interna de la tubería (clave de la tubería). Recubrimiento. Diferencia de nivel entre la superficie de terreno y la generatriz superior externa de la tubería (clave de la tubería). Conexión Domiciliaria de Agua Potable. Conjunto de elementos sanitarios incorporados al sistema con la finalidad de abastecer de agua a cada lote. Medidor. Elemento que registra el volumen de agua que pasa a través de él. DISPOSICIONES ESPECÍFICAS PARA DISEÑO 4.1. Levantamiento Topográfico La información topográfica para la elaboración de proyectos incluirá: - Plano de lotización con curvas de nivel cada 1 m. indicando la ubicación y detalles de los servicios existentes y/o cualquier referencia importante. - Perfil longitudinal a nivel del eje del trazo de las tuberías principales y/o ramales distribuidores en todas las calles del área de estudio y en el eje de la vía donde técnicamente sea necesario. - Secciones transversales de todas las calles. Cuando se utilicen ramales distribuidores, mínimo 3 cada 100 metros en terrenos planos y mínimo 6 por cuadra donde exista desnivel pronunciado entre ambos frentes de calle y donde exista cambio de pendiente. En Todos los casos deben incluirse nivel de lotes. - Perfil longitudinal de los tramos que sean necesarios para el diseño de los empalmes con la red de agua existente. - Se ubicará en cada habilitación un BM auxiliar como mínimo y dependiendo del tamaño de la habilitación se ubicarán dos o más, en puntos estratégicamente distribuidos para verificar las cotas de cajas a instalar. 4.2. Suelos Se deberá realizar el reconocimiento general del terreno y el estudio de evaluación de sus características, considerando los siguientes aspectos: - Determinación de la agresividad del suelo con indicadores de pH, sulfatos, cloruros y sales solubles totales. - Otros estudios necesarios en función de la naturaleza del terreno, a criterio del consultor. 4.3. Población Se deberá determinar la población y la densidad poblacional para el periodo de diseño adoptado. La determinación de la población final para el periodo de diseño adoptado se realizará a partir de proyecciones, utilizando la tasa de crecimiento distrital y/o provincial establecida por el organismo oficial que regula estos indicadores. 4.4. Caudal de diseño La red de distribución se calculará con la cifra que resulte mayor al comparar el gasto máximo horario con la suma del gasto máximo diario más el gasto contra incendios para el caso de habilitaciones en que se considere demanda contra incendio. 4.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Análisis hidráulico Las redes de distribución se proyectarán, en principio y siempre que sea posible en circuito cerrado formando malla. Su dimensionamiento se realizará en base a cálculos hidráulicos que aseguren caudal y presión adecuada en cualquier punto de la red debiendo garantizar en lo posible una mesa de presiones paralela al terreno. Para el análisis hidráulico del sistema de distribución, podrá utilizarse el método de Hardy Cross o cualquier otro equivalente. Para el cálculo hidráulico de las tuberías, se utilizarán fórmulas racionales. En caso de aplicarse la fórmula de Hazen y Williams, se utilizarán los coeficientes de fricción que se establecen en la Tabla N°1. Para el caso de tuberías no contempladas, se deberá justificar técnicamente el valor utilizado del coeficiente de fricción. Las tuberías y accesorios a utilizar deberán cumplir con las normas técnicas peruanas vigentes y aprobadas por el ente respectivo. 4.5.

TABLA N° 1 COEFICIENTES DE FRICCIÓN “C” EN LA FÓRMULA DE HAZEN Y WILLIAMS

4.6 Diámetro mínimo

El diámetro mínimo de las tuberías principales será de 75 mm para uso de vivienda y de 150 mm de diámetro para uso industrial. En casos excepcionales, debidamente fundamentados, podrá aceptarse tramos de tuberías de 50 mm de diámetro, con una longitud máxima de 100 m si son alimentados por un solo extremo ó de 200 m si son alimentados por los dos extremos, siempre que la tubería de alimentación sea de diámetro mayor y dichos tramos se localicen en los límites inferiores de las zonas de presión. El valor mínimo del diámetro efectivo en un ramal distribuidor de agua será el determinado por el cálculo hidráulico. Cuando la fuente de abastecimiento es agua subterránea, se adoptará como diámetro nominal mínimo de 38 mm o su equivalente. En los casos de abastecimiento por piletas el diámetro mínimo será de 25 mm. 4.7 Velocidad La velocidad máxima será de 3 m/s. En casos justificados se aceptará una velocidad máxima de 5 m/s.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 4.8 Presiones

La presión estática no será mayor de 50 m en cualquier punto de la red. En condiciones de demanda máxima horaria, la presión dinámica no será menor de 10 m. En caso de abastecimiento de agua por piletas, la presión mínima será 3.50 m a la salida de la pileta. 4.9 Ubicación y recubrimiento de tuberías Se fijarán las secciones transversales de las calles del proyecto, siendo necesario analizar el trazo de las tuberías nuevas con respecto a otros servicios existentes y/o proyectos. 4.9.A En todos los casos las tuberías de agua potable se ubicarán, respecto a las redes eléctricas, de telefonía, conductos de gas u otros, en forma tal que garantice una instalación segura. 4.9.B En las calles de 20 m de ancho o menos, las tuberías principales se proyectarán a un lado de la calzada como mínimo a 1.20 m del límite de propiedad y de ser posible en el lado de mayor altura, a menos que se justifique la instalación de 2 líneas paralelas. En las calles y avenidas de más de 20 m de ancho se proyectará una línea a cada lado de la calzada cuando no se consideren ramales de distribución. 4.9.C El ramal distribuidor de agua se ubicará en la vereda, paralelo al frente del lote, a una distancia máxima de 1.20 m. desde el límite de propiedad hasta el eje del ramal distribuidor. 4.9.D La distancia mínima entre los planos verticales tangentes más próximos de una tubería principal de agua potable y una tubería principal de aguas residuales, instaladas paralelamente, será de 2 m, medido horizontalmente. En las vías peatonales, pueden reducirse las distancias entre tuberías principales y entre éstas y el límite de propiedad, así como los recubrimientos siempre y cuando: Se diseñe protección especial a las tuberías para evitar su fisuramiento o ruptura. Si las vías peatonales presentan elementos (bancas, jardines, etc.) que impidan el paso de vehículos. La mínima distancia libre horizontal medida entre ramales distribuidores y ramales colectores, entre ramal distribuidor y tubería principal de agua o alcantarillado, entre ramal colector y tubería principal de agua o alcantarillado, ubicados paralelamente, será de 0.20 m. Dicha distancia debe medirse entre los planos tangentes más próximos de las tuberías. - En vías vehiculares, las tuberías principales de agua potable deben proyectarse con un recubrimiento mínimo de 1 m sobre la clave del tubo. Recubrimientos menores, se deben justificar. En zonas sin acceso vehicular el recubrimiento mínimo será de 0.30 m. El recubrimiento mínimo medido a partir de la clave del tubo para un ramal distribuidor de agua será de 0.30 m. 4.10 Válvulas La red de distribución estará provista de válvulas de interrupción que permitan aislar sectores de redes no mayores de 500 m de longitud. Se proyectarán válvulas de

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL interrupción en todas las derivaciones para ampliaciones. Las válvulas deberán ubicarse, en principio, a 4 m de la esquina o su proyección entre los límites de la calzada y la vereda. Las válvulas utilizadas tipo reductoras de presión, aire y otras, deberán ser instaladas en cámaras adecuadas, seguras y con elementos que permitan su fácil operación y mantenimiento. Toda válvula de interrupción deberá ser instalada en un alojamiento para su aislamiento, protección y operación. Deberá evitarse los “puntos muertos” en la red, de no ser posible, en aquellos de cotas más bajas de la red de distribución, se deberá considerar un sistema de purga. El ramal distribuidor de agua deberá contar con válvula de interrupción después del empalme a la tubería principal. 4.11 Hidrantes contra incendio Los hidrantes contra incendio se ubicarán en tal forma que la distancia entre dos de ellos no sea mayor de 300 m. Los hidrantes se proyectarán en derivaciones de las tuberías de 100 mm de diámetro o mayores y llevarán una válvula de compuerta. 4.12 Anclajes y Empalmes Deberá diseñarse anclajes de concreto simple, concreto armado o de otro tipo en todo accesorio de tubería, válvula e hidrante contra incendio, considerando el diámetro, la presión de prueba y el tipo de terreno donde se instalarán. El empalme del ramal distribuidor de agua con la tubería principal se realizará con tubería de diámetro mínimo igual a 63 mm. 2.5.3 TIPOS DE REDES Según la forma de los circuitos, existen dos tipos de sistemas de distribución: el sistema abierto o de ramales abiertos y el sistema de circuito cerrado, conocido como malla, parrilla, etc A) SISTEMA ABIERTO 0 RAMIFICADO Son redes de distribución que están constituidas por un ramal matriz y una serie de ramificaciones. Es utilizado cuando la topografía dificulta o no permite la interconexión entre ramales y cuando las poblaciones tienen un desarrollo lineal, generalmente a lo largo de un río o camino. La tubería matriz o principal se instala a lo largo de una calle de la cual se derivan las tuberías secundarias. La desventaja es que el flujo está determinado en un solo sentido, y en caso de sufrir desperfectos puede dejar sin servicio a una parte de la población. El otro inconveniente es que en el extremo de los ramales secundarios se dan los puntos muertos, es decir el agua ya no circula, sino que permanece estática en los tubos originando sabores y olores, especialmente en las zonas donde las casas están más separadas. En los puntos muertos se requiere instalar válvulas de purga con la finalidad de limpiar y evitar la contaminación del agua.

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B) Sistema cerrado Son aquellas redes constituidas por tuberías interconectadas formando mallas. Este tipo de red es el más conveniente y tratará de lograrse mediante la interconexión de tuberías, a fin de crear un circuito cerrado que permita un servicio más eficiente y permanente. En este sistema se eliminan los puntos muertos; si se tiene que realizar reparaciones en los tubos, el área que se queda sin agua se puede reducir a una cuadra, dependiendo de la ubicación de las válvulas. Otra ventaja es que es más económico, los tramos son alimentados por ambos extremos consiguiéndose menores pérdidas de carga y por lo tanto menores diámetros; ofrece más seguridad en caso de incendios, ya que se podría cerrar las válvulas que se necesiten para llevar el agua hacia el lugar del siniestro. Para el análisis hidráulico de una red de distribución en un sistema cerrado los métodos más utilizados son el de seccionamiento y el de Hardy Cross. - Método de Hardy Cross Es un método de tanteos o aproximaciones sucesivas, en el cual se supone una distribución de caudales y se calcula el error en la pérdida de carga de cada circuito. En cualquier malla de tuberías se deben satisfacer cuatro condiciones: 1.-La suma algebraica de las pérdidas de carga alrededor de un circuito Debe ser cero a b hab+hbc+hcd+hda =0 d

c

2.-La cantidad de flujo que entra en un nudo debe ser igual a la cantidad de flujo que sale de ese nudo Q NUDO1 Q2 Q3 Q = Q2 +Q3 3.-El caudal que ingresa a la red debe ser igual al caudal que sale de ella Q1 Q INGRESO

Q3

QINGRESO= Q1+Q2+Q3 Q2

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 4.-Los caudales asignados deben ocasionar velocidades adecuadas a la especificación reglamentaria. Se tiene que controlar la velocidad que deben estar entre mínima velocidad de 0.6 m/seg y 3 m/seg según el reglamento nacional de construcciones en caso de no ser asi ,se tendría que rediseñar. 2.6 Conexiones Domiciliarias Toda conexión domiciliaria de agua potable consta de trabajos externos hasta la caja de medidor de agua potable, su instalación se hará de manera perpendicular a la matriz o ramal condominial. No se permitirá instalar conexiones domiciliarias en líneas de impulsión, conducción, salvo casos excepcionales con aprobación previa de la empresa. Las conexiones domiciliarias de agua, serán del tipo simple y estarán compuestas de: a) Elementos de Toma 1 abrazadera de derivación con su empaquetadura 1 llave de toma (corporation) 1 transición de llave de toma a tubería de conducción La perforación de la tubería matriz en servicios se hará mediante taladro tipo Muller o similar y para tuberías recién instaladas con cualquier tipo convencional; no permitiéndose en ambos casos perforar con herramientas de percusión. De utilizarse abrazaderas metálicas estas necesariamente irán protegidas contra la corrosión, mediante un recubrimiento de pintura anticorrosivo de uso naval (2 manos) o mediante un baño plastificado. Al final de su instalación tanto su perno como su tuerca se le cubrirá con brea u otra emulsión asfáltica. La llave de toma (Corporation) debe enroscar totalmente la montura de la abrazadera b) Tubería de Conducción La tubería de conducción que empalma desde la transición del elemento de toma hasta la caja del medidor, ingresara a esta con una inclinación de 45°. c) Tubería de Forro de Protección El forro será de tubería de diámetro 80 mm (3”) como mínimo, se colocara en el cruce de pavimentos para permitir la extracción y reparación de tubería de conducción. d) Elementos de Control - 2 llaves de paso de uso múltiple: Una con niple telescópico y la otra con punto de descarga. - 2 niples estándar - 1 medidor o nicle de reemplazo - 2 uniones presión rosca El medidor será proporcionado y/o instalado por la Empresa. En caso de no poderse instalar oportunamente, el Constructor lo reemplazara provisionalmente con un niple. El medidor deberá estar, alineado y nivelado horizontalmente

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL conjuntamente con los demás elementos de control y su base tendrá una separación de 0.05 m. de luz con respecto al solado. e) Caja del Medidor Es una caja prefabricada de dimensiones interiores mínimos de 0.50 x 0.30 x 0.25 m para conexiones de 13 mm (1/2”) y 19 mm (3/4”), la misma que va apoyada sobre el solado de fondo de concreto de f’c = 140 Kg/cm2. y espesor de 0.05 mts. Si la caja fuera de concreto esta será de f’c = 175 Kg/cm2. Se debe tener en cuenta que la caja se ubicara en la vereda, cuidando que comprometa solo un paño de ésta. La reposición de la vereda será de bruña a bruña. En caso de no existir vereda, la caja será ubicado con una losa de concreto f’c = 175 Kg/cm2 de 0.8 x 0.60 x 0.10. La tapa de la caja de dimensiones exteriores 0.460 x 0.225 m, se colocara al nivel de la rasante de la vereda. Además de ser normalizada, deberá también ser resistente a la abrasión, tener facilidad en su operación y no propicio al robo. f) Elemento de unión con la instalación interior Para facilitar la unión con la instalación interna del predio se colocara a partir de la cara exterior de la caja un niple de 0.30 m. Para efectuar la unión, el propietario obligatoriamente instalara al ingreso y dentro de su predio una llave de control.

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UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 2.7 Pruebas en agua potable 2.7.1 Pruebas hidráulicas y desinfección de tuberías de agua potable Cuando se realice el montaje de la tubería y accesorios, y una vez que estén Colocados en su posición definitiva se procederá a realizar la prueba hidráulica a la presión de diseño. Se deberá conectar un tapón (válvula cerrada que se usa también para purgar el aire) en el lado de la tubería de PE que se conectará a la caja del medidor, con la finalidad de que la prueba no se afecte con las válvulas y accesorios existentes instalados en la caja de medidor, garantizando su hermeticidad para la prueba correspondiente. Las pruebas hidráulicas de las tuberías y accesorios, podrán ser llevadas a cabo al mismo tiempo que las de las tuberías de las líneas de distribución secundarias. La tubería, y accesorios en prueba se llenarán de agua empezando del punto de mayor depresión de manera de asegurar la completa eliminación de aire. Por medio de una bomba colocada en el punto más bajo, se completará gradualmente el llenado de la tubería y accesorios en prueba, hasta llegar a la presión de trabajo. Esta presión será mantenida mientras se recorre la instalación. Si el manómetro se mantiene sin variación alguna, la presión se elevará a la de comprobación o prueba utilizando la misma bomba. En esta etapa, la presión se mantendrá constante durante un momento, sin bombear, por cada 10 metros de columna de agua de aumento en la presión. En el caso de las tuberías existentes en servicio, se realizará una inspección visual del Ingeniero cuando se haga la instalación de la conexión para realizar una completa prueba y desinfección de las conexiones de agua potable. La desinfección de las tuberías y accesorios, en las conexiones domiciliarias de agua potable, podrá ser realizada al mismo tiempo que la de las tuberías de la red de distribución secundaria. Toda la instalación, tuberías y accesorios de las redes rehabilitadas o existentes que se hayan cortado o intervenido de alguna manera posibilitando su contaminación interna, después de concluida la restauración, y antes de ser puestas nuevamente en servicio, serán completamente desinfectadas de acuerdo a los requerimientos que se indican en el Reglamento Nacional de Edificación (RNE) Para ello se podrá utilizar en orden de preferencia: - Cloro líquido. - Compuestos de cloro disueltos en agua. La tubería y accesorios deben ser lavados previamente y toda la suciedad y materia extraña eliminada, inyectando agua por un extremo y haciéndola salir por el otro. Para la desinfección con cloro líquido se aplicará una solución de cloro líquido por medio de un aparato clorinador de solución, o cloro directamente

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL de un cilindro con aparatos adecuados para controlar la cantidad inyectada y asegurar la difusión efectiva del cloro en toda la tubería. Será preferible usar el aparato clorinador de solución. El punto de aplicación será de preferencia el comienzo de la tubería. El dosaje de cloro aplicado para la desinfección será de 40 a 50 ppm. En la desinfección de la tubería por compuestos de cloro disuelto, se podrá usar hipoclorito de calcio o similares y cuyo contenido de cloro utilizable sea Conocido. Se usará una solución al 5%, la que será inyectada o bombeada dentro de la tubería a desinfectar y en una cantidad tal que dé un dosaje de 40 a 50 ppm de cloro. El período de retención será por lo menos de 3 horas. Al final de la prueba el agua deberá tener un residuo de cloro de por lo menos 5 ppm. Después de la desinfección el agua con cloro será totalmente expulsada antes de poner la instalación en servicio. 2.7.2 Ensayo a la compresión del concreto Para realizar el denominado ensayo de compresión o rotura de probetas, se requiere elaborar probetas cilíndricas de 15 x 30 cm. (a partir de una muestra de concreto obtenida en la misma obra); estas se almacenan durante 28 días y luego deben ser llevadas a un laboratorio de estructuras, por ejemplo de una universidad, para los respectivos ensayos. Precisamente, en esta edición te proporcionaremos la información necesaria para elaborar probetas de concreto y verificar su calidad. A continuación, lo explicamos en 4 partes: A. Muestra de Concreto: Una muestra es una porción de concreto recién preparado con el que se harán las probetas. Como se trata de comprobar su resistencia, su volumen no debe ser menor de 1 p3 (una bolsa de cemento). Cuando se trate de concreto preparado en mezcladora, las muestras serán obtenidas a la mitad del tiempo de descarga de la mezcladora. Es importante tener en cuenta que las muestras deben ser representativas del concreto colocado en el encofrado, no debemos seleccionarlas en base a otro criterio que pueda interferir con el propósito del muestreo. Además, debemos protegerlas del sol y del viento desde que se extraen hasta que se ponen en los moldes de las probetas. Esta acción debe durar máximo 15 minutos. Finalmente, se debe anotar el origen de la muestra según la ubicación donde se ha vaciado en la estructura (viga, columna, cimentación, etc.). B. Equipo y Herramientas: 1. Los moldes utilizados para la elaboración de las probetas deben ser de acero, hierro forjado u otro material no absorbente y que no se mezcle con el cemento. Deben ser muy resistentes como para soportar las condiciones del trabajo de moldeado y tener la forma de un cilindro recto de 15 cm. de diámetro y 30 cm. de alto (Figura 1).

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2. Para la compactación y moldeado se requiere de una barra de acero liso y circular, de 5/8" de diámetro y 60 cm. de longitud; uno de sus extremos debe ser redondeado (Figura 2).

3. Para hechar el concreto dentro del molde es necesario un cucharón metálico. 4. Debe usarse un martillo con cabeza de goma con un peso aproximado de 600 gramos, para golpear el molde suavemente y liberar las burbujas de aire. (Figura 3).

5. Un recipiente metálico grueso de tamaño apropiado o una carretilla limpia de superficie no absorbente y con capacidad suficiente para la toma, traslado y remezclado de la muestra completa.

6. Para darle un buen acabado a la superficie del concreto en el molde, se usa una plancha. C. Procedimiento: 1. Seleccionar un espacio apropiado en la obra para elaborar las probetas. Este espacio debe cumplir los siguientes requisitos: - Debe tener una superficie horizontal, plana y rígida. - Debe estar libre de vibraciones.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL - De preferencia, debe tener un techo a fin de moldear las probetas bajo sombra. 2. Antes de tomar la muestra e iniciar el moldeado, verificar lo siguiente: - Los dispositivos de cierre de los moldes (pernos), deben estar en perfectas condiciones. - Los moldes deben ser herméticos para evitar que se escape la mezcla. - La perfecta verticalidad (90º) del molde respecto de la placa de asiento (Figura 1). - La superficie interior de los moldes debe estar limpia. - Para desmoldar con facilidad, se puede aplicar una ligera capa de aceite mineral o petróleo a la superficie interior del molde. 3. Se toma la muestra de concreto en el recipiente metálico destinado para ese fin (Ver punto 5, Equipos y Herramientas). 4. El moldeado de la probeta se realiza en tres capas, cada una de ellas de 10 cm. de altura, según el siguiente detalle: Primera Capa (Figura 4): - Colocar la mezcla en el molde y mezclarla con el cucharón para que esté bien distribuida y pareja.

Compactar la primera capa en todo su espesor, mediante 25 inserciones ("chuzeadas") con la varilla lisa, distribuidas de manera uniforme en la mezcla. El extremo redondeado de la varilla va hacia abajo. - Una vez culminada la compactación de esta capa, golpear suavemente alrededor del molde unas 10 veces con el martillo para liberar las burbujas de aire que hayan podido quedar atrapadas en el interior de la mezcla.   

Segunda Capa (Figura 5): Colocar la mezcla en el molde y distribuir de manera uniforme con el cucharón. Compactar con 25 "chuzeadas" con la varilla lisa. La varilla debe ingresar 1 pulgada en la primera capa. Luego golpear suavemente alrededor del molde unas 10 veces con el martillo para liberar las burbujas de aire.

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Tercera Capa (Figura 6): - En esta última capa, agregar suficiente cantidad de mezcla para que el molde quede lleno. - Compactar esta tercera capa también mediante 25 "chuzeadas" con la varilla lisa, teniendo cuidado que estén uniformes y distribuidas en toda la masa recién colocada. No olvidar que en cada inserción la varilla debe ingresar 1 pulgada en la segunda capa. - Culminada la compactación, golpear suavemente alrededor del molde unas 10 veces con el martillo para liberar las burbujas de aire de la mezcla.

- Nivelar el exceso de mezcla con la varilla lisa de compactación. - Dar un buen acabado con la plancha para obtener una superficie lisa y plana. 5. Pega una etiqueta de papel en la parte externa del molde para identificar las probetas con la siguiente información (Figura 7): - Probeta Nº 1 - Fecha de elaboración: 30/07/14 - Ubicación de concreto vaciado: Muró de Reservorio - Obra: Agua potable Huayan

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6. Después de su elaboración, las probetas deben transportarse inmediatamente y con mucho cuidado al lugar de almacenamiento. 7. Retirar el molde con mucho cuidado. Esto se hace 24 horas después de su elaboración. 8. Posteriormente, toda la información escrita en la etiqueta de papel tendrá que escribirse sobre la probeta utilizando un plumón indeleble y cuidando de no malograr su superficie. D. Curado: Después de haber sido desmoldadas, curar las probetas inmediatamente, colocándolas en recipientes con agua potable. El agua debe cubrir completamente todas las caras de las probetas. 2.7.3 Diseño de Mezcla El diseño de mezcla es la dosificación ideal que debe haber entre los componentes del concreto para crear un concreto con la resistencia y durabilidad. La prueba de diseño de mezcla se realiza en el laboratorio con los agregados que se van a utilizar en obra. Los diseños de Mezcla varían de proporción debido a la calidad de los agregados que se van a emplear

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Capítulo III: Diseño de un Sistema de Alcantarillado

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3.1 Introducción y Estructuras que componen una red de alcantarillado 3.1.1 Introduccion Alcantarillado es el sistema de conductos, tuberías y estructuras empleados para transportar las aguas residuales, cloacales o servidas (alcantarillado sanitario), o aguas de lluvia, (alcantarillado pluvial) desde diferentes puntos donde las reciben hasta el sitio de tratamiento u otro punto de descarga. La implantación de un sistema público de abastecimiento de agua genera la necesidad de recojo, alejamiento y disposición final de aguas servidas, constituyendo éstos junto con el primero, servicios de infraestructura, indispensables a toda comunidad civilizada. En ciudades beneficiadas de un sistema público de abastecimiento de agua y todavía carentes de un sistema de alcantarillado sanitario, aguas terminan contaminado el suelo, así como las aguas superficiales y freáticas; frecuentemente pasan a fluir por las zanjas y cunetas constituyéndose en peligrosos focos de diseminación de enfermedades. Con la construcción del sistema de alcantarillado en una comunidad, se buscará alcanzar los siguientes objetivos que vienen a ser los más importantes: - Mejoría de las condiciones sanitarias locales y el consecuente aumento de la productividad. - Conservación de recursos naturales. - Recojo y alejamiento rápido y seguro de las aguas residuales. - Disposición adecuada, sanitariamente hablando del afluente. - Eliminación de focos de contaminación, así como de aspectos estéticos (olores desagradables). La red de alcantarillado o alcantarillados es un conjunto de conductos cerrados o abiertos dispuestos en las vías públicas, está destinada a recolectar, evacuar y disponer finalmente las aguas residuales o pluviales de una población. El diseño se lo realiza siempre con una pendiente positiva que debe partir de las extremidades superiores hacia las inferiores, considerando escurrimiento por gravedad o escurrimiento libre.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Tipos de sistemas de alcantarillado. Existen tres tipos de sistemas de alcantarillado: 1 Sistema combinado. Este sistema es llamado en nuestro país SISTEMA UNITARIO. Es la red de alcantarillado la que recibe las aguas negras o residuales y las aguas pluviales al mismo tiempo. 2 Sistema separado (Unitario) Recolecta en un solo conducto las aguas servidas y en otro conducto las aguas pluviales. Están dispuestos según el eje de la calzada, a un metro de distancia entre colectores y van paralelamente. Las aguas residuales pueden tener varios orígenes: Aguas residuales domésticas: Son aquellas provenientes de inodoros, lavaderos, cocinas y otros elementos domésticos. Estas aguas están compuestas por sólidos suspendidos (generalmente materia orgánica biodegradable), sólidos sediméntales (principalmente materia orgánica), nutrientes (nitrógeno y fosforo) y organismos patógenos. Aguas residuales industriales: Se origina de los desechos de procesos industriales o manufactureros y, debido a su naturaleza, pueden contener, además de los componentes citados anteriormente respeto a las aguas domésticas, elementos tóxicos tales como plomo, mercurio, níquel, cobre y otros, que requieren ser removidos en vez de ser vertidos al sistema de alcantarillado. Aguas lluvias: Provienen de la participación pluvial y, debido a su efecto de lavado sobre tejados, calles y suelos, pueden contener una gran cantidad de sólidos suspendidos; en zonas de alta contaminación atmosférica, pueden contener algunos metales pesados y otros elementos químicos. 3.1.2 Estructuras que componen una red de alcantarillado Conexión Domiciliaria de Alcantarillado. Conjunto de elementos sanitarios instalados con la finalidad de permitir la evacuación del agua residual proveniente de cada lote Tuberías Colectoras. Es la tubería que se ubica en la vereda de los lotes, recolecta el agua residual de una o más viviendas y la descarga a una tubería principal. Tubería Principal o Emisor. Es el colector que recibe las aguas residuales provenientes de otras redes y/o ramales colectores. Planta de Tratamiento. Es una instalación donde a las Aguas Residuales se les retiran los contaminantes, para hacer de ella un agua sin riesgos a la salud y/o medio ambiente al disponerla en un cuerpo receptor natural (mar, ríos o lagos) o por su reuso en otras actividades de nuestra vida cotidiana con excepción del consumo humano (no para ingerir o aseo personal).

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UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 3.2 Cálculo de una red de alcantarillado DISPOSICIONES ESPECÍFICAS PARA DISEÑOS **Levantamiento Topográfico La información topográfica para la elaboración de proyectos incluirá: Plano de lotización del área de estudio con curvas de nivel cada 1 m, indicando la ubicación y detalles de los servicios existentes y/o cualquier referencia importante. Perfil longitudinal a nivel del eje del trazo de las tuberías principales y/o ramales colectores en todas las calles del área de estudio y en el eje de la vía donde técnicamente sea necesario. Secciones transversales de todas las calles. Cuando se utilicen ramales colectores, mínimo 3 cada 100 metros en terrenos planos y mínimo 6 por cuadra, donde exista desnivel pronunciado entre ambos frentes de calle y donde exista cambio de pendiente. En Todos los casos deben incluirse nivel de lotes. Perfil longitudinal de los tramos que se encuentren fuera del área de estudio, pero que sean necesarios para el diseño de los empalmes con las redes del sistema de alcantarillado existentes. Se ubicará en cada habilitación un BM auxiliar como mínimo y dependiendo del tamaño de la habilitación se ubicarán dos o más, en puntos estratégicamente distribuidos para verificar las cotas de cajas de inspección y/o buzones a instalar. **Suelos Se deberá contemplar el reconocimiento general del terreno y el estudio de evaluación de sus características, considerando los siguientes aspectos: Determinación de la agresividad del suelo con indicadores de pH, sulfatos, cloruros y sales solubles totales. Otros estudios necesarios en función de la naturaleza del terreno, a criterio del proyectista. **Población Se deberá determinar la población y la densidad poblacional para el periodo de diseño adoptado.La determinación de la población final para el periodo de diseño adoptado se realizará a partir de proyecciones, utilizando la tasa de crecimiento por distritos y/o provincias establecida por el organismo oficial que regula estos indicadores. **Caudal de Contribución al Alcantarillado El caudal de contribución al alcantarillado debe ser calculado con un coeficiente de retorno (C) del 80 % del caudal de agua potable consumida. **Caudal de Diseño Se determinarán para el inicio y fin del periodo de diseño. El diseño del sistema de alcantarillado se realizará con el valor del caudal máximo horario. **Dimensionamiento Hidráulico -En todos los tramos de la red deben calcularse los caudales inicial y final (Qi y Qf). El valor mínimo del caudal a considerar será de 1.5 l/s. -La altura de la lámina de agua debe ser siempre calculada admitiendo un régimen de flujo uniforme y permanente, siendo el valor máximo para el caudal final (Qf),

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL igual o inferior a 75% del diámetro del colector. -Los diámetros nominales de las tuberías no deben ser menores de 100 mm. Las tuberías principales que recolectan aguas residuales de un ramal colector tendrán como diámetro mínimo 160 mm. **Ubicación y recubrimiento de tuberías -En las calles o avenidas de 20 m de ancho o menos se proyectará una sola tubería principal de preferencia en el eje de la vía vehicular. -En avenidas de más de 20 m de ancho se proyectará una tubería principal a cada lado de la calzada. -La distancia entre la línea de propiedad y el plano vertical tangente más cercano de la tubería principal debe ser como mínimo 1.5 m. -La distancia mínima entre los planos verticales tangentes más próximos de una tubería principal de agua y una tubería principal de aguas residuales, instaladas paralelamente, será de 2 m, medido horizontalmente. -La mínima distancia libre horizontal medida entre ramales distribuidores y ramales colectores, entre ramal distribuidor y tubería principal de agua o alcantarillado, entre ramal colector y tubería principal de agua o alcantarillado, ubicados paralelamente, será de 0.20 m. Dicha distancia debe medirse entre los planos tangentes más próximos de las tuberías. -El ramal colector de aguas residuales debe ubicarse en las veredas y paralelo frente al lote. El eje de dichos ramales se ubicará de preferencia sobre el eje de vereda, o en su defecto, a una distancia de 0,50 m a partir del límite de propiedad. -El recubrimiento sobre las tuberías no debe ser menor de 1.0 m en las vías vehiculares y de 0.30 m en las vías peatonales y/o en zonas rocosas, debiéndose verificar para cualquier profundidad adoptada, la deformación (deflexión) de la tubería generada por cargas externas. Para toda profundidad de enterramiento de tubería el proyectista planteará y sustentará técnicamente la protección empleada. Excepcionalmente el recubrimiento mínimo medido a partir de la clave del tubo será de 0.20 m. cuando se utilicen ramales colectores y el tipo de suelo sea rocoso. Si existiera desnivel en el trazo de un ramal colector de alcantarillado, se implementará la solución adecuada a través de una caja de inspección, no se podrá utilizar curvas para este fin, en todos los casos la solución a aplicar contará con la protección conveniente. El proyectista planteará y sustentará técnicamente la solución empleada. -En todos los casos, el proyectista tiene libertad para ubicar las tuberías principales, los ramales colectores de alcantarillado y los elementos que forman parte de la conexión domiciliaria de agua potable y alcantarillado, de forma conveniente, respetando los rangos establecidos y adecuándose a las condiciones del terreno; el mismo criterio se aplica a las protecciones que considere implementar. Los casos en que la ubicación de tuberías no respete los rangos y valores mínimos establecidos, deberán ser debidamente sustentados. En las vías peatonales, pueden reducirse las distancias entre las tuberías y entre éstas y el límite de propiedad, así como, los recubrimientos siempre y cuando: +Se diseñe protección especial a las tuberías para evitar su fisuramiento o rotura. +Si las vías peatonales presentan elementos (bancas, jardineras, etc.) que impidan el paso de vehículos. +En caso de posibles interferencias con otros servicios públicos, se deberá coordinar con las entidades afectadas con el fin de diseñar con ellas, la protección

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL adecuada. La solución que adopte debe contar con la aprobación de la entidad respectiva. +En los puntos de cruce de tuberías principales de alcantarillado con tuberías principales de agua de consumo humano, el diseño debe contemplar el cruce de éstas por encima de las tuberías de alcantarillado, con una distancia mínima de 0.25 m medida entre los planos horizontales tangentes más cercanos. En el diseño se debe verificar que el punto de cruce evite la cercanía a las uniones de las tuberías de agua para minimizar el riesgo de contaminación del sistema de agua de consumo humano. +Si por razones de niveles disponibles no es posible proyectar el cruce de la forma descrita en el ítem anterior, será preciso diseñar una protección de concreto en el colector, en una longitud de 3 m a cada lado del punto de cruce. +La red de aguas residuales no debe ser profundizada para atender predios con cota de solera por debajo del nivel de vía. En los casos en que se considere necesario brindar el servicio para estas condiciones, se debe realizar un análisis de la conveniencia de la profundización considerando sus efectos en los tramos subsiguientes y comparándolo con otras soluciones. +Las tuberías principales y los ramales colectores se proyectarán en tramos rectos entre cajas de inspección o entre buzones. En casos excepcionales debidamente sustentados, se podrá utilizar una curva en un ramal colector, con la finalidad de garantizar la profundidad mínima de enterramiento. **Cámaras de inspección Las cámaras de Inspección podrán ser cajas de inspección, buzonetas y/o buzones de inspección. ++Las cajas de inspección son las cámaras de inspección que se ubican en el trazo de los ramales colectores, destinada a la inspección y mantenimiento del mismo. Puede formar parte de la conexión domiciliaria de alcantarillado. Se construirán en los siguientes casos: +Al inicio de los tramos de arranque del ramal colector de aguas residuales. +En el cambio de dirección del ramal colector de aguas residuales. +En un cambio de pendiente de los ramales colectores. +En lugares donde se requieran por razones de inspección y limpieza. +En zonas de fuerte pendiente corresponderá una caja por cada lote atendido, sirviendo como punto de empalme para la respectiva conexión domiciliaria. +En zonas de pendiente suave la conexión entre el lote y el ramal colector podrá ser mediante cachimba, tee sanitaria o yee en reemplazo de la caja y su registro correspondiente.La separación máxima entre cajas será de 20 m. +Las buzonetas se utilizan en las tuberías principales en vías peatonales cuando la profundidad sea menor de 1.00 m sobre la clave del tubo. Se proyectarán sólo para tuberías principales de hasta 200 mm de diámetro. El diámetro de las buzonetas será de 0.60 m. +Los buzones de inspección se usarán cuando la profundidad sea mayor de 1.0 m sobre la clave de la tubería.El diámetro interior de los buzones será de 1.20 m para tuberías de hasta 800 mm de diámetro y de 1.50 m para las tuberías de hasta

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 1,200 mm. Para tuberías de mayor diámetro las cámaras de inspección serán de diseño especial. Los techos de los buzones contarán con una tapa de acceso de 0.60 m de diámetro. +Los buzones y buzonetas se proyectarán en todos los lugares donde sea necesario por razones de inspección, limpieza y en los siguientes casos: *En el inicio de todo colector. *En todos los empalmes de colectores. En los cambios de dirección. *En los cambios de pendiente. En los cambios de diámetro. *En los cambios de material de las tuberías. +En los cambios de diámetro, debido a variaciones de pendiente o aumento de caudal, las buzonetas y/o buzones se diseñarán de manera tal que las tuberías coincidan en la clave, cuando el cambio sea de menor a mayor diámetro y en el fondo cuando el cambio sea de mayor a menor diámetro. +Para tuberías principales de diámetro menor de 400 mm; si el diámetro inmediato aguas abajo, por mayor pendiente puede conducir un mismo caudal en menor diámetro, no se usará este menor diámetro; debiendo emplearse el mismo del tramo aguas arriba. +En las cámaras de inspección en que las tuberías no lleguen al mismo nivel, se deberá proyectar un dispositivo de caída cuando la altura de descarga o caída con respecto al fondo de la cámara sea mayor de 1 m +La distancia entre cámaras de inspección y limpieza consecutivas está limitada por el alcance de los equipos de limpieza. La separación máxima depende del diámetro de las tuberías. +Las cámaras de inspección podrán ser prefabricadas o construidas en obra. En el fondo se proyectarán canaletas en la dirección del flujo. CONEXIÓN PREDIAL Diseño Cada unidad de uso debe contar con un elemento de inspección de fácil acceso a la entidad prestadora del servicio. Elementos de la Conexión Deberá considerar: Elemento de reunión: Cámara de inspección. Elemento de conducción: Tubería con una pendiente mínima de 15 por mil. Elementos de empalme o empotramiento: Accesorio de empalme que permita la descarga en caída libre sobre la clave de la tubería. Ubicación La conexión predial de redes de aguas residuales, se ubicará a una distancia mínima de 1.20 del límite izquierdo o derecho de la propiedad. En otros casos deberá justificarse adecuadamente. Diámetro El diámetro mínimo de la conexión será de 100mm

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 3.3 Plantas de Tratamiento y elementos de diseño 3.3.1 Objeto del Tratamiento +El objetivo del tratamiento de las aguas residuales es mejorar su calidad para cumplir con las normas de calidad del cuerpo receptor o las normas de reutilización. +El objetivo del tratamiento de lodos es mejorar su calidad para su disposición final o su aprovechamiento 3.3.2 Conceptos básicos del tratamiento de aguas residuales Los sistemas de tratamiento de aguas residuales son un conjunto integrado de operaciones y procesos físicos, químicos y biológicos, que se utilizan con la finalidad de depurar las aguas residuales hasta un nivel tal que permita alcanzar la calidad requerida para su disposición final, o su aprovechamiento mediante el reuso. La complejidad del sistema de tratamiento está en función de los objetivos que se establezca para el efluente resultante de dicho tratamiento. Teniendo en cuenta el gran número de operaciones y procesos disponibles para la depuración de las aguas residuales es común hablar de niveles de tratamiento, los cuales para fines prácticos han sido clasificados como: preliminar o pretratamiento, tratamiento primario, tratamiento secundario y tratamiento terciario o avanzado. A continuación se describe las consideraciones que caracteriza cada nivel. Pretratamiento o tratamiento preliminar Tiene como objetivo la retención de sólidos gruesos y sólidos finos con densidad mayor al agua y arenas, con el fin de facilitar el tratamiento posterior. Son usuales el empleo de canales con rejas gruesas y finas, desarenadores, y en casos especiales se emplean tamices. Estas unidades, en ocasiones obviadas en el diseño de plantas de tratamiento, son necesarias para evitar problemas por el paso de arena, basura, plásticos, etc., hacia los procesos de tratamiento propiamente dichos Tratamiento primario Se considera como unidad de tratamiento primario a todo sistema que permite remover material en suspensión, excepto material coloidal o sustancias disueltas presentes en el agua. Así, la remoción del tratamiento primario permite quitar entre el 60 a 70% de sólidos suspendidos totales y hasta un 30% de la DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno) orgánica sedimentable presente en el agua residual. Es común en zonas rurales el empleo del tanque séptico como unidad de tratamiento primario con disposición final por infiltración. El tanque Imhoff ha sido empleado en localidades de mediano tamaño como un buen sistema de tratamiento primario. Por ejemplo en la ciudad de Ayacucho se han instalado 6 unidades de tanque Imhoff como parte del sistema de tratamiento. También se emplea tanques de sedimentación primaria,

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL tanques de flotación y lagunas primarias en sistemas de lagunas de estabilización. Una reciente investigación en Brasil ha encontrado al Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente (RAFA o también conocido como UASB por sus siglas en ingles) como un sistema que puede ser promovido como unidad primaria de tratamiento. Aunque esto desvirtúa el concepto tradicional del tratamiento UASB, que ha sido considerado de nivel secundario, su inclusión en los procesos de tratamiento como unidad primaria ha tenido resultados positivos, coincidiendo con el enfoque de ecoeficiencia sobre la mejora en la eficiencia de los procesos, por lo que resulta una opción innovadora que será descrita más adelante. Tratamiento secundario El fundamento del tratamiento secundario es la inclusión de procesos biológicos en los que predominan las reacciones bioquímicas, generadas por microorganismos que logran eficientes resultados en la remoción de entre el 50% y el 95% de la DBO. Los sistemas más empleados son: • Biofiltros o filtración biológica, filtros percoladores, filtros rotatorios o biodiscos. • Lodos activados, entre los que se encuentran los convencionales y los de aireación extendida. • Lagunas de estabilización de los tipos facultativas y aireadas. Tratamiento terciario La necesidad de implementar un tratamiento terciario depende de la disposición final que se pretenda dar a las aguas residuales tratadas. El tratamiento de nivel terciario tiene como objetivo lograr fundamentalmente la remoción de nutrientes como nitrógeno y fósforo. Usualmente, la finalidad del tratamiento de nivel terciario es evitar que la descarga del agua residual, tratada previamente, ocasione la eutroficación o crecimiento generalizado de algas en lagos, lagunas o cuerpos de agua de baja circulación, ya que ello desencadena el consumo de oxígeno disuelto con los consecuentes impactos sobre la vida acuática del cuerpo de agua receptor. El uso del efluente de plantas de tratamiento de nivel terciario puede aplicarse al riego de áreas agrícolas, la crianza de peces y otras actividades productivas. El efluente del tratamiento terciario también puede tener algunos usos especiales, como la recarga de acuíferos, agua para uso industrial, etc. Los procesos más usados son la precipitación química de nutrientes, procesos de filtración, destilación, flotación, ósmosis inversa, entre otros Desinfección Se emplea para reducir el contenido de bacterias y virus presentes en las aguas residuales tratadas, previo a su disposición final. La desinfección consiste en la destrucción selectiva de los organismos causantes de

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL enfermedades. Los tres principales métodos de desinfección en aguas residuales son la cloración, la ozonización y la radiación ultravioleta (UV). El uso de cloro para desinfectar aguas residuales es un método utilizado por muchos municipios. Aunque es una práctica muy común, se debe indicar que la materia orgánica remanente, presente en el agua residual tratada, oxida el cloro reduciendo su acción desinfectante y permite la formación de compuestos químicos organoclorados que pueden causar problemas a la salud pública, con efectos cancerígenos, poniendo en peligro la vida acuática y puede quedarse en el medio ambiente durante períodos prolongados. Por otro lado, cuando una planta de tratamiento no dispone de unidades de desinfección, difícilmente puede lograr efluentes con menos de 1,000 coliformes fecales/100 ml, parámetro de calidad requerido para el reuso en riego de áreas agrícolas o áreas verdes de contacto primario que pueden ser utilizadas por el público. En vista del interés de balancear los impactos ambientales de la cloración con la necesidad continua de una desinfección efectiva, muchas empresas de servicio han optado por seguir otros métodos para la desinfección. La ozonización y la radiación UV son dos opciones adicionales de desinfección, que no generan sustancias químicas residuales en el agua tratada. Los sistemas de tratamiento por ozonización han sido utilizados en las operaciones de tratamiento de agua desde principios del Siglo XX. En la década del 70, ingenieros de Estados Unidos comenzaron a utilizar el ozono como una alternativa de desinfección de aguas residuales. Los sistemas de desinfección por ozono se producen mediante la creación de una descarga eléctrica en corona, similar a los relámpagos y rayos durante las tormentas eléctricas. El ozono se mezcla con agua o aguas residuales para lograr la desinfección deseada. La desinfección UV funciona en forma diferente a la cloración y la ozonización, en el sentido de que durante el proceso UV, los patógenos no son destruidos y más bien pierden su capacidad de reproducción. En un sistema de desinfección UV, de aguas residuales, la acción natural de este proceso es acelerada mediante la concentración intensa de rayos ultravioleta, por lo que su efectividad va asociada a la menor turbiedad presente en el agua.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Tratamiento de residuos sólidos retenidos y lodos producidos El tratamiento de las aguas residuales genera una serie de residuos, resultantes de las operaciones y procesos. Los residuos sólidos son esencialmente los materiales retenidos en las cámaras de rejas y desarenadores. Por su parte, en los sedimentadores, tanto primarios como secundarios, se produce lodos con alto contenido de material orgánico e inorgánico que se acumulan en las tolvas de sedimentadores y deben ser retirados periódicamente. La fracción de residuos sólidos retenidos en el pretratamiento puede ser dispuesto en forma apropiada en un relleno sanitario, oficialmente autorizado. Por su parte los lodos generados en los procesos de tratamiento, antes de su disposición final, deben ser acondicionados y tratados. Debido a su alto contenido de materia orgánica putrescible, los lodos suelen ser tratados por deshidratación y de ser posible se hace un tratamiento especial, empleando procesos biológicos de digestión: anaerobia, digestión aerobia, oxidación procesos de compostaje e incineración. De las opciones, antes descritas, se dispone de un procedimiento que puede ser destacado dentro de un enfoque de ecoeficiencia. El tratamiento de lodos mediante su deshidratación en lechos de secado y su inclusión progresiva en la producción de humus con lombrices, empleadas para dicho fin, permiten obtener productos de gran utilidad en el campo de la agricultura. Se han producido mediante sistemas controlados del manejo de lodos tratados, complementados con otros insumos naturales, materiales que son utilizados como mejoradores de suelos. Otro proceso muy apropiado para reducir el volumen de lodo y que favorece su manejo en cantidades menores, sobre todo en plantas de tipo aerobio, corresponde a la digestión de lodos mediante el reactor de tratamiento anaerobio. La alta concentración de materia orgánica, presente en el lodo, da condiciones apropiadas para su tratamiento mediante bacterias anaerobias, reduciendo el volumen del lodo y con producción de gas metano como resultado de dicho proceso

El tratamiento de las aguas residuales se realiza mediante un conjunto de operaciones y procesos secuenciales, que reducen progresivamente el contenido de sustancias y elementos contaminantes del agua que ingresa a la Planta de tratamiento.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 3.3.3 Criterios para seleccionar sistemas de tratamiento de aguas residuales  Identificar las exigencias de calidad del agua a tratar para su disposición en un cuerpo receptor o con fines de reuso, de manera coherente con la realidad local (actual y proyectada).  Buscar las mejores posibilidades del reuso de las aguas tratadas, para obtener el mayor beneficio social (salud pública), ambiental (gestión ambiental de los recursos hídricos) y económico.  Incluir dentro de los costos de inversión, operación y mantenimiento, un presupuesto para la intervención social y los análisis de agua necesarios para la evaluación y monitoreo del sistema de tratamiento.  Contar con la información básica para elaborar el estudio definitivo y el expediente técnico, cuyo contenido y especificaciones se encuentran regulados en sus aspectos técnicos y de parámetros de calidad del agua.  Planificar la disponibilidad del área, conseguir la aceptación de la población (la cual debe ser capacitada y sensibilizada), y, por último, lograr el compromiso y organización de la sociedad civil y sus autoridades.  Conocer la normatividad legal y técnica sobre plantas de tratamiento de aguas residuales. Se deberá considerar también la calidad del efluente, para los fines de aprovechamiento deseado.  Ser eficiente en la remoción de patógenos y ajustarse a los parámetros convencionales de los procesos más empleados  Contar con personal responsable del mantenimiento y operación de la planta, debidamente capacitado y sensibilizado.

A. Filtro Percolador B. Reactor anaeróbico de flujo Ascendente (RAFA) C. Laguna Facultativa B

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Es importante recalcar que para el éxito de un proyecto de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales, en pequeños municipios o localidades de menos de 2000 habitantes, se debe incluir la participación ciudadana como parte de los procesos de implementación, informando a los pobladores sobre los criterios adoptados en la toma de decisiones, el tipo de tecnología a emplear y la reutilización que se desee dar al agua residual Tratada. Lo anterior incluye brindar capacitación para que comprendan, como beneficiarios de una infraestructura, las bondades y ventajas de tratar adecuadamente las aguas residuales, así como los compromisos que deben adquirir en las etapas de construcción y funcionamiento del sistema de tratamiento.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Flujograma de tecnologías empleadas en el tratamiento de Aguas Residuales

Tratamiento primario Su objetivo es la remoción de sólidos orgánicos e inorgánicos sedimentados

TRATAMIENTO PRELIMINAR Su objetivo es remover solidos gruesos y arena

Sistema

Población

Área

Altitud/ temperatura

Tanque séptico Tanque Inhoff Zanja de Percolación

Pequeña Pequeña

Bajo Bajo

S.L. S.L.

Pequeña

Bajo

S.L.

Población

Área

Altitud/ temperatura

Pequeña

Bajo

1500/10

Pequeña/ Mediana

Bajo

1500/10

Medio

3800/01

Alto

S.L.

Medio

S.L.

Bajo

S.L.

Medio

1500/10

Medidores y repartidores de caudal

Sistema Tratamiento secundario Éste incluye la Inclusión de un proceso biológico en la que predominan las reacciones bioquímicas realizadas por microorganismos que logran eficientes resultados en la remoción de la DBO

CRIBAS DESARENADOR

TRATAMIENTO TERCIARIO

DESINFECCION

Filtro percolador Filtro percolador con filtro de macrofitas Humedales artificiales Lagunas de estabilización Lagunas aireadas Lodos activados por aeración Reactor anaeróbico de flujo ascendente

Pequeña/ Mediana Mediana/ Grande Mediana/ Grande Mediana/ Grande Mediana/ Grande

REUTILIZACION*

REUTILIZACION

Nota: Los datos mostrados sobre niveles de población son referenciales, pues hay que considerar entre otros factores el costo beneficio por habitante. * Considerar la calidad del efluente para definir el tipo de uso. S.L.: Sin Límite. Se debe tomar en cuenta que a mayor altitud la eficiencia de los sistemas generalmente disminuye e incrementan los costos. Altitud: Metros sobre el nivel del mar (msnm). Temperatura: en grados centígrados. (ºC) Interpretación de 1500/10: Sistema de tratamiento comprobado que funciona bien hasta los 1500 msnm o a temperaturas superiores a 10ºC. (lo mismo para 3800 / 01). A mayores altitudes /referencia.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Unidades de Tratamiento Preliminar Son aquellas instalaciones que permiten el acondicionamiento del agua, previo al tratamiento, cuyo fin es retener sólidos gruesos, plásticos, material flotante, grasas y material rápidamente sedimentable como gravas y arenas presentes en el agua residual municipal. No se consideran como unidades de tratamiento propiamente dicho porque las operaciones que se realizan en dichas unidades reducen escasamente la materia orgánica soluble, retirando básicamente el material fácilmente removible. El retiro de estos sólidos y materiales permite prever posibles obstrucciones y perjuicios de los procesos de tratamiento que se consideren en la Planta de Aguas Residuales. Es importante que la Planta de Tratamiento incluya como parte del pretratamiento una unidad de medición de caudal. Dicho componente puede ser una canaleta tipo parshall o también pueden usarse vertederos graduados para registros de nivel y cálculo de caudales. Toda Planta de Tratamiento debe tener como mínimo una cámara de rejas, un desarenador y un sistema de medición de caudal, ya sea de canaleta parshall o vertedero de control.

Las Cámaras de rejas permiten la retención de residuos sólidos y material grueso previo al ingreso a las unidades de tratamiento primario

Una forma de medir el caudal de ingreso a la planta es mediante la canaleta Parshall mostrada en esta figura

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Tratamiento Primario El tratamiento primario corresponde a aquella unidad previamente empleada antes de un sistema de tratamiento biológico (prioritariamente de tipo aerobio) o secundario, con la finalidad de reducir la carga. Por ello, las operaciones unitarias que se han desarrollado en las unidades de tratamiento primario remueven los sólidos suspendidos, rápidamente sedimentables, sin alcanzar a remover sustancialmente el material coloidal ni las sustancias disueltas existentes en el agua residual. La principal unidad empleada para el tratamiento primario en las Plantas de Tratamiento de Desagües, es el Tanque de Sedimentación Primaria o Sedimentador Primario. La configuración de esta unidad ha sido adaptada según diferentes necesidades, en tamaño y forma. En la actualidad existen sedimentadores de tipo circular, alternativos a los tradicionalmente empleados, que eran de forma rectangular. Asi mismo, en diversos casos se ha empleado los tanques Imhoff y tanques de flotación Tanques sépticos con zanjas de infiltración En localidades pequeñas de tipo rural o zonas con generación de desagües inferior a los 20m3/día (0.23 lps) suele emplearse el tanque séptico como unidad de tratamiento primario y es usualmente seguido de un sistema de infiltración. El volumen total del tanque dependerá del volumen diario de retención de líquidos, lodos y natas. Esta cámara séptica tiene, generalmente, forma rectangular y puede estar dividida en dos o más compartimientos para permitir la retención de espumas y objetos flotantes, la sedimentación de sólidos y la digestión progresiva de la materia orgánica sedimentada. Con dichas operaciones unitarias no se logra la remoción significativa de la materia orgánica como DBO. Por tanto, es necesario realizar un tratamiento adicional para remover los contaminantes disueltos presentes en el efluente. Dimensiones usuales para el diseño de un Tanque Séptico Nivel del terreno

Máx. 20 cm

Máx. 40 cm Registro 60 cm

60 cm Max. 5 cm Mín. 2.5 cm

Variable

Espacio libre Mínimo X10 cm Nata

Sedimentador Distancia de la pantalla a la pared: de 20 a 30 cm

Lodo 2 %

Mín. 75 cm

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Tanques Septicos VENTAJAS

DESVENTAJAS

Apropiado para localidades rurales, edificaciones con servicio de agua propio, condominios, hospitales y entidades sin redes de alcantarillado municipal.



Son apropiados cuando el suelo es permeable y no se encuentra en una zona propensa a inundaciones. Una vez construidos pueden ser integrados a una red de alcantarillado.



Bajo costo de construcción por su simplicidad. Poca dificultad en su operación y mantenimiento cuando se cuenta con infraestructura para remoción de lodos.





De uso limitado para un máximo de 350 habitantes o valor máximo de 20 m3/día de caudal a tratar. Uso limitado para zonas con suelos impermeables, zonas inundables o donde exista napa freática a menos de 3 metros de la superficie del terreno, casos en los que conviene optar por otro método. “Requiere de tratamiento adicional para disminuir los efectos contaminantes del efluente, debido a su baja eficiencia en la remoción de microorganismos patógenos y materia orgánica”. Requiere facilidades para el mantenimiento y retiro de lodo acumulado, lo que demanda la disponibilidad de bombas o unidades tipo hidrojet para el retiro de los lodos acumulados.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Zanjas de infiltración Las aguas grises y los efluentes provenientes del tratamiento primario en tanques sépticos u otros, requieren necesariamente de un tratamiento final, antes de su disposición al ambiente, ya que su carga orgánica y patógena aún no ha sido totalmente removida. Este proceso puede ser realizado en zanjas de infiltración, las cuales deben ser construidas considerando los detalles mostrados en la figura para asegurar su eficiencia.

Detalle de Zanja de infiltración

Detalle de Tanque séptico

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL ZANJAS DE INFILTRACION VENTAJAS

DESVENTAJAS

El área donde se ubican puede ser aprovechada con cobertura vegetal, considerando siempre las especificaciones técnicas.

No son recomendables para zonas inundables o con la napa freática muy superficial.

Son apropiadas cuando el suelo es permeable y no se encuentran en una zona sujeta a inundaciones. Son adecuadas para disposición sanitaria domiciliaria unifamiliar o comunal, en zonas rurales y zonas marginales

No son aplicables en suelos con tasas de infiltración menores de 10 L/m2-día. La humedad puede destruir las estructuras, si se ubica muy cerca de las edificaciones.

Tanques Imhoff Esta instalación cuya concepción data de 1880, es una unidad de tratamiento primario que logra una mejor eficiencia que el tanque séptico en la remoción de materia orgánica. Es utilizado para poblaciones mayores a las admitidas por el tanque séptico. Consiste en un tanque que presenta dos compartimentos interconectados de modo tal que se facilita la sedimentación, se favorece la separación de la espuma y en el lecho inferior se da un proceso de digestión anaerobia de los sólidos. Los sólidos se sedimentan a través de ranuras existentes en el fondo del compartimiento superior y pasan al compartimiento inferior para su digestión a temperatura ambiente. La espuma es acumulada en el compartimiento de sedimentación y va saliendo progresivamente mediante el desplazamiento hacia la superficie sin dejar que los lodos que sedimentan sean resuspendidos. Existen gases altamente tóxicos en el depósito debido al proceso anaerobio que en él se desarrolla. Estos gases pueden ser evacuados a la superficie libre para su dispersión en la atmosfera aunque ésta es una debilidad de la tecnología ya que dicha evacuación a la atmosfera genera impactos negativos de efecto invernadero. Vista superior de Un tanque Inhoff

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL TRATAMIENTO SECUNDARIO Filtro percolador Los filtros percoladores son unidades de tratamiento secundario del tipo biológico con medio adherido o asistido. Esto quiere decir, que el agua residual pasa a través de un medio filtrante donde un grupo de bacterias y otros microorganismos, se desarrollan progresivamente adhiriéndose al empaque o medio filtrante formando una película biológica que precisamente permite la degradación biológica de la materia orgánica. El empaque filtrante puede consistir en un lecho de roca volcánica, piedra chancada o material plástico con configuraciones especiales. Todos los empaques utilizados como medio filtrante, buscan maximizar la superficie de contacto sobre la cual se desarrolla la masa biológica útil para el tratamiento. En el filtro se dan procesos de consumo de la materia orgánica; es decir, los microorganismos se nutren de las sustancias orgánicas contenidas en el líquido entrante y las asimilan, por lo que el efluente sale con menor carga contaminante. Es importante recalcar que, al igual que en las otras alternativas de tratamiento secundario, el agua que ingresa al filtro percolador, debe haber recibido un tratamiento previo. Un ejemplo de filtro percolador tradicional, con medio de soporte de roca volcánica se aprecia en la figura

Aspectos Técnicos Existen filtros percoladores de alta y baja tasa atendiendo al caudal de agua residual que pueden tratar por m2 de superficie. Forma de Operación •El agua residual previamente tratada en la unidad de tratamiento primario, ingresa al filtro percolador por la parte superior. •Un brazo rotatorio gira, distribuyendo el agua a manera de ducha sobre la superficie del filtro. Esta distribución se hace en forma constante, y con un giro moderado del brazo rotario de modo tal que la distribución del agua bañe toda el área superficial disponible. •Dado que el brazo rotatorio está a 30 cm de la superficie del medio filtrante por donde pasara el agua, al caer permite la oxigenación de las partículas de agua, permitiendo una aireación artificial que ayuda al proceso de tratamiento biológico. •El lecho filtrante es rico en bacterias que degradan la materia orgánica presente en el agua.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL •El agua se recolecta en el fondo, con un canal de drenaje y se conduce a una unidad de sedimentación secundaria. FILTRO PERCOLADOR VENTAJAS Requiere área o espacio físico moderado, mucho menor al del sistema de lagunas, por lo que puede implementarse en áreas intraurbanas. Su operación es sencilla, y en zonas con pendientes accidentadas puede ser implementado. No requiere de energía eléctrica y el costo de inversión es el más bajo de los sistemas aireados.

La generación de olores es muy baja.

Si se incluyendo una unidad de tratamiento primario de buena eficiencia, puede reducir su volumen.

DESVENTAJAS Esta alternativa puede tener una aplicación limitada en aguas residuales con altas cargas orgánicas contenidas en los efluentes.

El nivel de remoción patógena es bajo, por ello en nuestro país se usa sólo para el riego de áreas verdes sin acceso al público, como en la cobertura vegetal del acantilado de la Costa Verde, en la ciudad de Lima. Son instalaciones particularmente diseñadas para pequeñas y medianas poblaciones.

Alta sensibilidad a sustancias toxicas que podría tener el agua residual a tratar. (remplaza al texto que dice Sensibilidad ante agentes tóxicos que podría tener el agua que proviene del tratamiento previo). La baja temperatura, puede (borrar la Recomendaciones N) disminuir la actividad biológica e incluso en zonas de inviernos severos Se debe garantizar una adecuada retención de sólidos gruesos y sedimentables en el pre tratamiento (cámara de rejas) y tratamiento primario, para evitar problemas de olores desagradables y la presencia podría ocasionar la formación de devectores. escarchas de hielo mermando la eficiencia del proceso.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Humedales artificiales Los humedales artificiales son filtros biológicos (biofiltros) de grava o piedra volcánica, sembrados con plantas de pantano, a través de los cuales circulan las aguas residuales pretratadas, mediante un flujo horizontal o vertical, tal como se aprecia Las bacterias responsables de la degradación de la materia orgánica utilizan la superficie del lecho filtrante para fijarse y formar una película bacteriana que les permite actuar mejor en el proceso de degradación.

El uso de humedales artificiales requiere procesos previos de tratamiento que garanticen una efectiva remoción de los sólidos suspendidos, con el fin de evitar la obstrucción del lecho filtrante. Estos procesos preliminares pueden consistir en la implementación de una rejilla, seguida de un desarenador y unidades de sedimentación, como un tanque Imhoff, un tanque séptico, u otras alternativas. El tratamiento biológico dentro del lecho filtrante horizontal es del tipo facultativo, lo que significa que en el cuerpo del filtro existen zonas con y sin oxígeno. Las raíces de las plantas permiten el paso de aire de la atmósfera al subsuelo, con lo cual se agrega oxígeno al agua y se establece una población de bacterias aeróbicas capaces de descomponer la materia orgánica. Las aguas provenientes del tanque Imhoff, cámara séptica u otro, se distribuyen uniformemente sobre toda la superficie del lecho filtrante y se infiltran hacia la zona de recolección del agua. Cabe señalar que el paso del agua al filtro debe interrumpirse cada vez que sea necesario, de modo que los intervalos de alimentación permitan que toda el agua se haya infiltrado y los espacios vacíos del lecho hayan sido ocupados por aire. Se debe considerar la construcción de dos humedales artificiales en paralelo, para

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL permitir el mantenimiento del sistema.

Lodos activados de aireación extendida Los lodos activados son una tecnología de amplia aplicación a nivel mundial. Los lodos activados de aireación extendida son una variación del proceso convencional de lodos activados, que básicamente convierte, gran porcentaje de la materia orgánica del efuente, en partículas sólidas, aglutinadas. El agua residual ingresa a un proceso de pretratamiento, conformado por rejas o tamices y desarenadores, para la separación física de los sólidos gruesos y finos, y opcionalmente aceites y grasas, en una trampa de grasas. Posteriormente, el agua pasa a un estanque de aireación, donde grandes volúmenes de aire son inyectados mediante sopladores e impulsados desde el fondo hacia la superficie, a través de difusores, para mezclar y suspender la materia orgánica y transferir oxígeno a las bacterias que la degradan. Estas bacterias aeróbicas, presentes en este medio rico en nutrientes, se desarrollan rápidamente y forman una masa activa llamada “lodos activados”, depurando las aguas residuales y reduciendo la carga orgánica presente en forma eficiente. El líquido tratado pasa a un estanque de sedimentación secundaria, donde permanece en reposo para favorecer la sedimentación del lodo activado en el fondo del estanque. Una fracción de este lodo sedimentado es recirculada al estanque de aireación, para mantener una concentración, mientras que el resto pasa a un estanque de digestión de lodos, para su estabilización y posterior

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL deshidratación. Finalmente, para renovar microorganismos patógenos, el agua que sale del estanque de sedimentación debe ser adicionalmente tratado por una etapa de filtración y de desinfección (cloración, luz ultravioleta u ozono, entre los más utilizados), resultando finalmente un efluente clarificado con muy baja concentración de patógenos, por lo que puede ser utilizado en riego.

Lagunas de estabilización Las lagunas de estabilización son estanques diseñados para el tratamiento de las aguas residuales, mediante procesos biológicos naturales de interacción de la biomasa (algas y bacterias aeróbicas) y la materia orgánica contenida en esa agua. El uso de este tipo de tratamiento se recomienda especialmente cuando se requiere un alto grado de remoción de organismos patógenos*, sin emplear los métodos de cloración, oxidación, o radiación UV.Según la norma técnica SO.090, las lagunas de estabilización se clasifican en: • Lagunas anaerobias • Lagunas facultativas Lagunas facultativas Su ubicación como unidad de tratamiento en un sistema de lagunas puede ser como laguna única (caso de climas fríos) o seguida de una laguna secundaria o terciaria. También se utiliza como una unidad secundaria, después de lagunas anaerobias o aireadas, para procesar y lograr un mayor grado de remoción de organismos patógenos. El límite de carga orgánica para las lagunas facultativas aumenta con la temperatura Lagunas anaerobias Generalmente se usan como una primera etapa del tratamiento, cuando la disponibilidad de terreno es limitada, o para el tratamiento de aguas residuales domésticas con altas concentraciones y desechos

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL industriales. No es recomendable el uso de este tipo de lagunas en zonas donde la temperatura sea menor a 15°C y haya presencia de alto contenido de sulfatos (mayor a 250 mg/L). Se deberá diseñar un número mínimo de dos unidades en paralelo, para permitir la operación en una de las unidades, mientras se remueve el lodo de la otra. En ningún caso se deberá permitir que el volumen de lodo acumulado supere el 50% del tirante de la laguna

Interacción de bacterias y algas en las zonas aeróbicas y anaeróbicas, en una laguna facultativa de estabilización El tratamiento de las aguas residuales en las lagunas de estabilización deben ser precedidas por un proceso de pretratamiento. Las lagunas que reciben agua residual cruda son lagunas primarias. Las lagunas que reciben el efluente de las primarias se llaman secundarias, y así sucesivamente. Las lagunas de estabilización se pueden llamar terciarias, cuaternarias, etc. Normalmente se utilizan dos o tres lagunas en serie. Para el diseño de las lagunas facultativas se tendrá en cuenta la temperatura del agua del mes más frío del año, lo que permitirá calcular la carga superficial de materia orgánica, en kg. de DBO/ha/ día (Demanda bioquímica de oxígeno por hectárea al día). La remoción de bacterias representadas por los coliformes fecales se estimará utilizando los coeficientes de mortalidad bacteriana establecidos para cada unidad en el modelo hidráulico de flujo disperso. No es aceptable utilizar información deducida del modelo de mezcla completa. Para una adecuada remoción de parásitos, representados por nemátodos

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL intestinales, se requiere un periodo de retención nominal mínimo de 10 días en una de las lagunas. Los parásitos protozoos se retienen impidiendo la salida del agua por rebose. Por otro lado, cuando se proponen combinaciones de lagunas que se inician con una anaeróbica, a las siguientes lagunas (a partir de la secundaria) se les puede llamar también lagunas de acabado, maduración o pulimento.

Infraestructura de un sistema de pretratamiento de aguas residuales, donde se observa una rejilla y un desarenador, diseñados para una laguna facultativa.

Lagunas aireadas Las lagunas aireadas son unidades de tratamiento cuya aplicación debe priorizarse en la fase de tratamiento secundario. Cuando la disponibilidad de terreno es escasa, es importante emplear sistemas de tratamiento primario de mejor eficiencia, previo al empleo de lagunas aireadas. Esto tiene como finalidad reducir el área requerida por estas unidades, además de reducir el consumo de energía eléctrica por disminución de la carga orgánica y por ende menor oxígeno requerido en el proceso de tratamiento. Las lagunas aireadas suelen ser diseñadas con profundidades de 1 a 4m. La aireación del agua residual tratada se realiza empleando aireadores mecánicos o dispositivos de aireación por medio de difusores .El empleo de lagunas aireadas, con un enfoque en la ecoeficiencia, busca reducir al máximo el uso de energía eléctrica, por tanto, previo al empleo de este tipo de unidades es importante utilizar los componentes de pretratamiento con

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL rejas, y desarenador para el retiro de sólidos y material grueso , al menos un componente de tratamiento primario, entre las opciones disponibles el reactor anaerobio brinda mejores condiciones de eficiencia, también puede emplearse un tanque Imhoff o una laguna anaerobia que permita conformar el sistema integral de tratamiento.

Sistema de lagunas aireadas que emplea sistema de difusores de aire comprimido. Se suelen emplear toberas o difusores de burbuja tipo disco. La debilidad del sistema aireado radica en que no asume la visión de ecoeficiencia al emplear energía eléctrica que favorece el calentamiento global Reactor anaeróbico de flujo ascendente (RAFA) El Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente, o también conocido como RAFA, es una unidad de tratamiento biológico del tipo anaerobio, cuyo diseño permite mantener en suspensión el agua residual a tratar, haciendo ingresar el afluente por la parte inferior a través de un sistema de distribución localizado en el fondo de la unidad. El agua residual que ingresa asciende, atravesando por un manto de lodos conformado por microorganismos de tipo anaerobio. En la parte superior existe una campana que facilita la separación de la fase líquida y gaseosa, de modo que el efluente clarificado sale hacia el postratamiento. Los tiempos de permanencia son relativamente cortos.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL 3.4 Pruebas en alcantarillado La finalidad de las pruebas en obra, es la de verificar que todas las partes de la línea de alcantarillado, hayan quedado correctamente instalados, listas para prestar servicios. Tanto el proceso de prueba como sus resultados, serán dirigidos y verificados por la Supervisión con asistencia del Contratista, debiendo este último proporcionar el personal, material, aparatos de prueba, de medición y cualquier otro elemento que se requiera en esta prueba. Las pruebas de la línea de alcantarillado a efectuarse tramo por tramo, intercalado entre buzones, son las siguientes: a. Prueba de nivelación y alineamiento: Para colectores. Para conexiones domiciliarias. b. Prueba hidráulica a zanja abierta: Para colectores. Para conexiones domiciliarias. c. Prueba hidráulica con relleno compactado: Para colectores y conexiones domiciliarias. De acuerdo a las condiciones que pudieran presentarse en obra, podría realizarse en una sola prueba a zanja abierta, los colectores con sus correspondientes conexiones domiciliarias. a) Pruebas de Nivelación y Alineamiento Las pruebas se efectuarán empleando instrumentos topográficos de preferencia nivel, pudiendo utilizarse Teodolito cuando los tramos presentan demasiados cambios de estación. Para diámetros grandes y profundidades mayores se podrá utilizar nivel laser. Se considera pruebas no satisfactorias de nivelación de un tramo: • Para pendiente superior a 10 ‰, el error máximo permisible no será mayor que a suma algebraica +/- 10 mm medido entre 2 (dos) o más puntos. • Para pendiente menor a 10 ‰, el error máximo permisible no será mayor que la suma algebraica de +/- la pendiente, medida entre 2 (dos) o más puntos. • Para las líneas con tubería flexible, la prueba de alineamiento podrá realizarse por el método fotográfico, con circuito cerrado de televisión o a través de espejos colocados a 45°, debiéndose ver el diámetro completo de la tubería cuando se observe entre buzones consecutivos. Pruebas Hidráulicas y de goteo Las estructuras destinadas a contener agua serán probadas hidráulicamente. Los sistemas cerrados o sellados (tuberías y accesorios) se probarán a la presión hidráulica que se especificará (generalmente 200 psi).

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Las estructuras abiertas (a la presión atmosférica) serán probadas llenándolas con agua hasta el nivel determinado o al máximo nivel de la superficie libre y observando por lo menos por cuarenta y ocho (48) horas la posible presencia de fugas en la superficie (pared) exterior, especialmente en las áreas cercanas a (en) las juntas de construcción. Se tomará el nivel de agua antes y después de la prueba de 48 horas; el descenso del nivel será de acuerdo a las normas establecidas y/o aceptada por el Supervisor de la obra. REPARACIÓN Si aparecen fugas, se vaciará el agua y se procederá a reparar todas las fugas por pequeñas que sean, de acuerdo a las técnicas usuales. Luego se volverá a llenar la(s) estructura(s) de acuerdo a lo indicado y someterla(s) a nueva prueba hidráulica y de goteo. ACEPTACIÓN Sólo se aceptará la obra, cuando la(s) estructura(s) sometida(s) a la(s) prueba(s) hidráulica(s) respectiva(s) no presente(n) fugas o goteo de agua. BANCO DE PREGUNTAS Ejercicio 1: Para los datos de población de una ciudad cualquiera, determínese la población futura para el año 2030, utilizando los métodos aritmético y geométrico. Los datos son los siguientes. Año 1960 1970 1980 1990

Población total de ciudad 5,100 habitantes 6,300 habitantes 7,800 habitantes 8,900 habitantes

Ejercicio 2: Se desea diseñar un sistema de abastecimiento de agua potable para una urbanización, donde se construirán 215 casas, Estimar la población para el año 2030, asumiendo que el índice de habitantes por vivienda es de 5.2.

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Ejercicio 3: Calcúlese la población de una ciudad en el 2025 utilizando los siguientes datos de población: Año Ciudad Departo

1960 4,411 hab 1,020,611 hab

1970 6,193 hab 1,353,588 hab

1980 6,629 hab 1,491,543 hab

1990 19,351hab 2,300,000 hab

2000 39,418 hab 2,500,000 hab

Utilice todos los métodos para el cálculo de la población proyectada, haga un análisis. Ejercicio 4: Los censos disponibles de población de una ciudad son los siguientes: Año 1938 1951 1964 1973 1986 Población(hab)

1,000

1,500

1,800

2,500

3,500

Determinar la proyección de la población para 20 años a partir de la fecha actual. Se prevén dos etapas en el diseño del proyecto de 10 años cada una. Ejercicio 5: Determinar la población proyectada para el año 2028 a partir de la fecha, si los censos disponibles son: Año 1930 1940 1950 1960 1970 Población 4716 7274 9496 14245 26318 Ejercicio 6: Una ciudad registro una población de 111,000 habitante en su censo anterior de hace 10 años y 171,000 en el último censo. Estimar las poblaciones a medio año (al primero de julio): a) para el quinto año ínter censal. b) el noveno año post-censal mediante incrementos aritméticos y geométricos. Supóngase que la fecha del censo es el primero de abril. Ejercicio 7: En dos periodos, cada uno de 20 años, una ciudad creció de 30,000 a 172,000 y a 292,000 hab. Encuentre a) los coeficientes de crecimiento aritmético y geométrico y b) la ecuación de una curva logística que satisfaga el crecimiento experimentado. Ejercicio 8: Enumere 05 parámetros que debemos tener en cuenta cuando realizamos un proceso de tratamiento de las aguas. Ejercicio 9: Cuáles son los parámetros Químicos más importantes del agua y que determinan cada uno de ellos

UNIVERSIDAD CATOLICA LOS ANGELES DE CHIMBOTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Ejercicio 10: Cuáles son los Organismos más comunes utilizados como indicadores de la contaminación fecal y cuál es su Índice. Ejercicio 11: Que es un periodo de diseño de una infraestructura Ejercicio 12: Enumere los métodos más utilizados para la estimación futura y el concepto de cada uno de ellos Ejercicio 13: Cuáles son los Parámetros o datos que hay que tener para hallar la Dotación de Agua Ejercicio 14: Que Consideraciones hay que tener en la demanda contraincendios en poblaciones menores a 10,000 habitantes, de 10,000 a 100,000 habitantes y mayores a 100,000 habitantes Ejercicio 15: “Se deberá colocar wáter stop de 6” en un reservorio, que función cumple este material Ejercicio 16: En el Diseño de Estructuras de Captación deberá Considerar se las siguientes partes. Ejercicio 17: Que factores se deben considerar para determinar el grado de tratamiento del agua para consumo humano Ejercicio 18: Que es una planta de tratamiento y cuáles son las plantas de tratamiento primario, secundario y terciario Ejercicio 19: En una población rural de 800 habitantes y con un clima cálido que tipo de tratamiento de aguas servidas será necesario. Ejercicio 20: En el diseño de un tanque séptico cuales son las ventajas y desventajas. Ejercicio 21:Cuales son las unidades de tratamiento secundarias y cuáles son las consideraciones que hay que tomar para escoger alguna de ellas.