ABASTECIMIEHTO DE AGUA POTABLE
Y DISPOSICION Y ELiMINACION DE EXCRETAS
ABASTECIMIEHTO IE AGIA POTABLE
Y DISPOSICION Y ELIMINACION DE EXCRETAS
Pedro Lopez Alegria
f1. Alfaomega
Abastecimiento de agua potable y disposicion y eliminacion de excretas
Primera edici6n: 1990 Primera reimpresi6n : 1994 Segunda reimpresi6n : 2001 Tercera reimpresi6n : 2002 Cuarta reimpresi6n : 2006 O.R. © 1990 Instituto Politecnico Nacional Oirecci6n de Publicaciones Tresguerras 27,06040 , Mexico, OF
ISBN 968-29-2655-6 . Instituto Politecnico Nacional ISBN 970-15-0770-3. Alfaomega Grupo Editor Impreso en Mexico /Printed in Mexico
INDICE pag.
I. II.
III.
INGENIERIA SANITARIA . ... . ...... .. . . . .. .. .....
ORIGEN . DEFINICIONES. CAMPOS DE ACCION . . . . . . . . .
IMPORTANCIA DE LOS ABASTECIMIENTOS DE AGUA POTABLE EN LA SALUD DEL HOMBRE ..... . . . . . .
9
9
13 13
DEFINICIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PRINCIPALES ENFERMEDADES HIDRICAS ..... .. ....... a) C61era . .. ..... . .. . ...... . .. ......... ... .. . . . ... b) Tifoidea .. . .......... . ........ . ................. c) Disenteria. . . . .. ...... . ...... ... ... . .. . . . . . . . .. . d) Tenia ..... . .... . . ...... . . .. . .... ... ... . ... . . . .. e) Anquilostomiasis .. . . . . . . . .. . . . .. . .. . . . . .. .. ..... f) Hepatitis infecciosa ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16 16 16 17
LOGROS DE LA TECNICA SANITARIA. . . .. . . . . . . . . . . . . . FUENTES DE ABASTECIMIENTO ...... . . . . .. .... . ... ... a) Aguas Mete6ricas . . . . . .. ..... . . ......... . . . . ... . b) Aguas Superficiales .... . ... . . .. ........ . ....... . c) Aguas Subterraneas ... . . . .... ..... . .... .. . .. .. ..
17 17 18 18 18
QUIMICA Y CONSTITUYENTES DEL AGUA .... .. .. .... . BIOLOGIA DE LAS AGUAS . .. . . .. . . ....... . . ...... ... . a) Reino Vegetal ...... .. . . ... . . . . . . . . ..... ...... . . b) Reino Animal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
20 22
CICLO HIDROLOGICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . AGUAS SUBTERRANEAS .. ... . . ..... . . ............ .. . . a) Hidraulica de los pozos . ................... .. . . . b) Condiciones de equilibrio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c) Acuifero libre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . d) Acuifero confinado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22 24 26 32 34 36
CONCEPTOS TECNICOS QUE NORMAN EL CRITERIO EN LA PLANEACION Y PROYECTOS DE OBRAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE .. . . . . . . . . . .
39
a) b) c) d)
Actividades Preliminares . .. .... ... .. . ....... . . . . . Estudios de Campo ... ................. . .... ... . Actividades de laboratorio. Calidad del agua ....... Actividades de oficina . ....... . . .. .. . .. ... ... . ...
14 14 14
19
40 41 43 46
pag.
ELECCION DE LA FUENTE Y TUBERIA QUE DEBE EM PLEARSE . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . DATOS DE PROYECTO . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . ELABORACION DEL PROYECTO ....................... OBRAS DE CAPTACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a) Captac i6 n de Agua de L1uvia .. ...... ... ..... .... b) Captaci6n de Aguas Superficiales ............... . c) Captaci6n de Aguas Subterraneas ................
59 59 60 60 60 61 71
OBRAS DE CONDUCCION .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a) Conducc i6n por Gravedad ................ . ...... b) Conducci6n por Bombeo .............. .. ........ c) Ejemplo de un problema de conducci6n por gravedad en tuberfa .. '.' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . d) Ejemplo de un problema de conducci6n por bombeo e) Valvulas de purga de aire ........... . ...........
92 92 99 103 105 128
OBRAS DE REGULACION Y ALMACENAMIENTO ........ a) Clasificaci6 n ............ . . .. . ......... ... . . ..... b) Capac idad (metodo aritmetico y metodo gratico) . . . .
138 138 146
LINEA DE ALIMENTACION . ...... .. ... ... ...... .. ... . .. RED DE DISTRIBUCION .. . .... .... ... . . . .... ......... . a) Calculo Hidraulico ................. ... .... . ..... b) Accesorios de la red .. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c) Diserio de cruceros . ...... . ................. . ...
149 149 156 162 162
CALCULO DE LA RED POR COMPUTADORA ELECTRONICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . POTABILIZACION ...... . ..... ... ................ . .... . a) Desarenadores .... .. .... ..... ..... ... ...... . ... . b) Predecantadores ........ . ............ .. ...... . .. c) Aireac i6n ..... . .. .. ..... .... .......... ... .... ... d) Coagulac i6n. .......... .. . . .. .. . .............. . . e) Sed imentac i6n ... .... ... . ...................... . f) Fi Itraci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . g) Desinfecc i6n . . ....... . . . . .......................
172 182 182 182 182 184 186 188 192
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE UN SISTEMA DE AGUA POTABLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a) Analisis ............................ . ......... .. b) Estudios de consumos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c) Registros de mantenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . d) Limpieza de tuberfas ..... .. ... .. . . ...... ... .... . e) Equipos y Repuestos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
194 195 196 197 198 199
pag. IV.
V.
TRATAMIENTO Y ELiMINACION DE EXCRETA HUMANA . . .. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . ... . . . . . . . ..
201
GENERALIDADES. IMPORTANCIA DEL PROBLEMA . . ... . CARACTERISTICAS DE LAS EXCRETAS Y DESAGOES . . . ELiMINACION DE EXCRETA SIN ARRASTRE DE AGUA . . a) Letrinas Sanitarias . ............... . ... . ... . . . ...
201 201 202 202
ELiMINACION DE EXCRETA~ EN CASOS DE DISPONIBILIDAD DE AGUA PERO NO DE ALCANTARILLADO . ...... a) Fosas Septicas . Elementos integrantes. Elecci6n.. . . b) Localizaci6n . Datos de diserio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c) Descripci6n y funcionamiento .... .. ...... . . . .. ... d) Localizaci6n . Trampas para grasas . Tanque septico e) Caja de distribuci6n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . f) Campos de oxidaci6n . .. ... . ............ . ....... g) Pruebas de infiltraci6n para campos de oxidaci6n . . h) Instalaci6n de tuberia en campos de oxidaci6n .... i) Zanjas filtrantes . Filtros subsuperficiales . . . . . . . . . . . j) Camaras de oxidac i6n . Pozos de absorci6n . .. .. . . k) Guia para uso y conservaci6n . .. ....... .... .... .
218 218 219 219 221 226 229 229 233 233 238 238
ALCANTARILLADOS. ...... . ............. . ... .. ..
243
ASPECTOS GENERALES .... ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PARTES QUE INTEGRAN EL ALCANTARILLADO ........ TRES PUNTOS FUNDAMENTALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . AGUAS DE ALCANTARILLAS ....... . ...... ... . ....... . a) Calidad de las aguas por elim inar . . . . . . . . . . . . . . . . b) Cantidad . .. . ....... . ................. . ...... . ..
243 243 247 255 256 258
SISTEMAS DE ELiMINACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . REQUISITOS DE UNA RED DE ALCANTARILLAS PARA UN BUEN FUNCIONAMIENTO ................... . ........ . ESCURRIMIENTO SEGUN LOS SISTEMAS ..... . . . ..... . a) Sistema Combinado .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . b) Sistema Separado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
259 259 265 265 267
CONDICIONES DE ESCURRIMIENTO MINIMO .... . .... . . VENT AJAS Y DESVENT AJAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . SISTEMAS MIXTOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . FORMULAS PARA EL CALCULO DE UNA ALCANTARILLA DISPOSICION DE LA RED DE ALCANTARILLAS . . .. . . . . . TRATAMIENTO DE AGUAS NEGRAS .. .. . ... . . . . ... . ... a) Tratamiento Primario . .. .. . . . ..... . .. . . . . . .... . ..
269 271 280 281 285 286 288
pag. b) c) d) e)
Tratamiento Secundario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Procesos Complementarios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tanque IMHOFF . .. . . . .. . . ... .... . .. . ..... . . . . . . Lagunas de Estabilizaci6n .. . ..... . ... . ..... . . .. . .
BIBLIOGRAFIA . ... . . ... ... . . .... . . . . ... . ... .. . .. .. . . .
288 288 288 292 295
I.
INGENIERIA SANITARIA ORIGEN .-DEFINICIONES
Durante muchos arios la Ingenieria Sanitaria s610 se dedic6 a resolver los problemas de agua potable y alcantarillados; mas recientemente ampli6 su campo de acci6n a la recolecci6n, trans porte y di~posici6n final de la basura. En la actualidad, con el avance de la tecnologia y el desarrollo socio-cultural del hombre se han hecho patentes otros problemas que influyen en su ambiente y que 10 angustian y 10 atormentan, siendo esto motivo para que la Ingenieria Sanitaria, con un campo mas amplio, se Ie denomine Saneamiento, Higiene del Medio, Ingenieria del Medio Ambiente, Sanidad Ambiental, etc ., con funciones mas amplias y mas variadas. Aunque en diversos tratados se mencionan obras para abastecer de agua a poblaciones, algunas con bastantes arios antes de Cristo, realmente no se pueden considerar como obras de ingenieria sanitaria, sino como obras hidraulicas. Las obras toman su caracter sanitario cuando se conocen las bases de la Bacteriologia, con la que la Medicina cambia radical mente y se enfrenta ala necesidad de que se construyan obras para prevenir enfermedades, surgiendo asi la ingenieria cuyas tecnicas se encargan de hacer y conservar sane el medio del hombre. De acuerdo con 10 anterior, la Ingenieria Sanitaria se define de las siguientes maneras: "Es la aplicaci6n de las tecnicas de ingenieria al saneamiento del medio ." "Es el arte de asegurar el control del hombre sobre su medio ambiente con vistas a favorecer su bienestar fisico, mental y social." "Es el conjunto de conocimientos que nos capacitan para diseriar, construir y operar obras cuyo fin fundamental es preservar la salud del hombre." CAMPOS DE ACCION Los campos de acci6n de la Ingenieria Sanitaria son: AGUA POTABLE. Problema sanitario de alta prioridad en nuestro pais. La importancia del agua potable se aprecia cabal mente cuando se observa el mejoramiento de las estadisticas de morbilidad , y la reducci6n de enfermedades transmitidas por medio del agua. AI darle calidad sanitaria al agua se previenen enfermedades transmitidas por ella como la tifoidea, salmonelosis, disenterias, gastritis, enteritis, etc.; ademas de que se fomentan habitos higienicos que tam bien contribuyen a la disminuci6n de otras enfermedades . EXCRETA. Sabemos que algunas enfermedades del hombre salen de su organismo por medio de las excretas intestinales, por 10 que resulta importante, para evitar la propagaci6n de las mismas , lIevar a cabo la disposici6n sanitaria de dichas excretas, apoyada en una fuerte educaci6n higienica, pues estas enfermedades estan ampliamente diseminadas (tifoidea ,
9
paratifoidea, colera , disenterfa, poliomielitis, hepatitis, uncinariasis y otras infestaciones parasitarias) . EDIFICIOS . En este campo interviene la Ingenierfa Sanitaria en : la instalacion del sistema de agua potable, en la eliminacion de aguas negras , en la ventilacion y en el acondicionamiento del aire, en la disposicion de la basura , en la iluminacion, y en los ruidos y accidentes . ALIMENTOS . Este campo es muy extenso debido a la gran cantidad de alimentos y a las diferentes formas en que pueden perder su calidad : A. Desde su origen , como en el caso de los cerdos con triquinosis . B. Durante su obtencion , como las hortalizas regadas con aguas negras. C. Por transformacion como el caso de la descomposicion por falta de conservacion (alimentos perecederos). D. Por contaminacion , directa 0 indirecta , ya sea por la mana del hombre durante la obtencion , transporte, preparacion e ingestion. Por otro lado, los alimentos se pueden ingerir en su forma natural (crudos) , preparados en el momento (guisados) 0 preparados tiempo atras (conservas). Por todo esto , la Ingenierfa San itaria interviene, con otras disciplinas, en el proyecto y supervision de rastros , mercados , almacenes , fabricas de conservas , comedores colectivos, establos , expendios y complementariamente en educacion higienica y legislacion . BASURAS . En este aspecto la Ingenierfa Sanitaria atiende la recoleccion , trans porte y disposicion de la basura. Este servicio municipal no se cobra por 10 que en la mayor parte de los casos su solucion sanitaria origina un problema economico . La baslJra descuidada es un alimento y un parafso para insectos y roedores , que aparte de ser depredadores y molestos pueden ser el vehfculo de enfermedades. Es la basura fuente de malos olores y gases, aparte de que ofrece un aspecto desagradable haciendose indispensable su recoleccion . FAUNA. En este campo interviene en las campanas contra faunas nocivas: moscas , mosquitos , garrapatas, chinches , piojos , pulgas, cucarachas, ratas y otras , que causan problemas al hombre , pues sirven como vectores en la transmision de enfermedades y algunas como la rata comen e inutilizan una buena parte de los alimentos del hombre . Para combatir a estos seres es necesario conocer su biologfa, su fisiologfa y sus habitos . Antes de 1942 existfan sustancias para atacar a las plagas, pero a partir de esa fecha en que se descubrio el D.D.T ., los insecticidas han proliferado a tal grado que continuamente se i ntroducen al mercado nuevas marcas trayendo como consecuenc ia un usa indiscriminado de estas sustancias, originando inmunizacion y serios problemas de contaminacion ambiental. INDUSTRIAS . AI inventarse la maquina de vapor en 1759 nace la industria originando uno de los cambios mas radicales en el medio social y cultural. En la actualidad todos los pafses tratan de industrializarse como medio de superacion socioeconomica . La Ingenierfa Sanitaria tam bien ha tenido que evolucionar para prever y prevenir situaciones que pudieran interferir con el desarrollo armonico de los individuos realizando las siguientes actividades: ubicacion de la industria de manera que su localizacion no cause
10
molestias a las zonas urbanas ; planeac ion de los servicios de agua fi)otable y alcantarillado y eliminacion de desechos solidos ; planeacion e instalaci6n de los sistemas anticontaminantes (s6lidos , liquidos , gaseosos) ; en los edificios , la iluminaci6n natural y artificial , ventilaci6n general y localizada, servicios sanitarios y sus instalaciones, zonificaci6n de equipos, etc .; en los procesos industr iales , que sean seguros para los trabafadores y que est os tengan el equipo de protecci6n adecuado contra polvos , gases, golpes , ruidos, etcetera.
11
II.
IMPORTANCIA DE LOS ABASTECIMiENTOS DE AGUA POTABLE EN LA SALUD DEL HOMBRE
La salubridad relaciona todos los facto res y aspectos que conciernen al mejoramiento de las condiciones de vida de la poblacion y al cu idado de la salud colectiva . Busca adaptar el ambiente fisico que rodea al hombre a las condiciones que Ie permitan vivir sano, sin molestias 0 incomodidades , a traves de la apl icacion de los principios y normas sanitarias . La salubridad de un pueblo depende , entre otros factores , de la cantidad y calidad del agua suficiente para sus necesidades y constituye el autentico cimiento del urbanismo moderno . En estos tiempos de notable crecim iento demogratico y de diversificacion de actividades humanas que estan deteriorando temerariamente el medio ambiente , co mo ingenieros , nos incumbe la obligacion de aprovechar racionalmente los recursos naturales aplicando tecnicas sanitarias con el fin de proteger la salud y buscar el bienestar y prosperidad del hombre . EI agua puede ser buena y puede ser mala pues 10 mismo puede lIevar enfermedades , muerte , destruccion y penas , que salud , vida y felicidad . Todo depende del conocimiento que se tenga tanto de su influencia sobre la vida y los bienes , como de las leyes que rigen su comportamiento . OEFINICIONES Para valorar deb idamente un sistema de abastecimiento de agua potable es necesario dejar asentadas las siguientes definiciones con relacion a la salubridad : Enfermedades Transmisibles . Son las que se propagan por cualquier medio de una pers ona a otra 0 de un an imal a una persona , ya sea de manera directa , 0 indirecta 0 por los animales 0 sus productos . Epidemia . (Del griego epi = sobre y demos = pueblo) . Es el ataque de una enfermedad transmisible a un gran numero de personas , estadfsticamente mayor al normal mente esperado pr.lra una colectividad en un lapso determinado (fiebre tifoidea, sarampion , gripe , viruelas, colera) . Endemia. (De en = propio y demos = pueblo ). Propio de un pueb lo . Enfermedad parti c ular de una region 0 pafs don de esta constantemente 0 en epocas determ inadas : EI paludism o en zonas pantanosas ; el bocio en los Alpes , Pirine os y ot ro s lugares montanosos ; la fiebre amar illa y calera en Asia y Africa . Pandemia . (De pan = todos y demos = puebl o ). Ataque de una enfermedad a todas las personas de una localidad 0 que trasciende a otras local idades . Epidemio logfa . Estud io de la distribuci a n de una enfermedad de un grupo human e y de los facto res q ue influ y en en esa d ist ribucion . Agente Infecc io so . Microorganism o capaz de causar una enfermedad infecc iosa en c ondici o nes favorables respecto al huesped y al amb iente .
13
Vehlculo de Infeccion. Medios 0 caminos por los cuales los agentes infecciosos son transportados para causar enfermedad : agua, alimentos, aire, insectos y objetos inertes. Vectores 0 Portadores . Seres que albergan temporal 0 cronicamente el agente infeccioso sin sufrir ellos la enfermedad, pero que no obstante pueden propagarla y ser elementos de reserva para la misma. Periodo de Incubacion . Tiempo que transcurre entre la penetracion de un agente infeccioso en el organismo y la aparicion de los slntomas propios de la enfermedad . Ademas de las anteriores definiciones es necesario entender 10 que son los microorganismos: formas vivas que general mente se distinguen con la ayuda del microscopio. Estan comprendidos entre elias : bacterias, protozoos , rickettsias, virus y hongos. Las bacterias son microorganismos vegetales, sin clorofila, unicelulares. Los protozoos son microorganismos animales pero tambien unicelulares. Los virus son elementos ultramicroscopicos considerados como simple protelna con poder de multiplicacion . Los hongos son vegetales microscopicos sin clorofila. Las rickettsias son similares tanto a las bacterias como a los protozoos . No todos los microorganismos son infecciosos pero todos los virus sl. PRINCIPALES ENFERMEDADES HIDRICAS EI agua y los alimentos son vehlculos de transmision de enfermedades cuya puerta de penetracion es la boca y tubo digestivo. EI agua puede contener agentes infecciosos del colera, de la tifoidea , paratifoidea, disenteria, salmonelosis, amibiasis, anquilostomiasis y teniasis . Los microorganismos infecciosos suelen lIegar al agua con excreta de enfermos 0 portadores. Se sospecha que tam bien son transmitidas por el agua la hepatitis infecciosa, la gastroenteritis, tularemia y tuberculosis . a) CaLERA. Aunque es enfermedad extrana , ha sido muchas veces azote de ciudades europeas, a las que ha Ilegado por via terrestre 0 maritima y ahora tam bien por via aerea . Las epidemias y pandemias que ha producido han causado grandes desastres, pero han sido tam bien la causa determinante para progresar en abastecimientos y depuraciones de agua. Hoy ya es rara en Europa , aunque se sigue ensenoreando de palses asiaticos y africanos (principalmente) subdesarrollados . Se transmite por el Spirilum Cho/erae descubierto por Koch . EI espirilo entra con el agua por la boca, pasa al estomago y se localiza en el intestino, que es donde tiene lugar su profusa multiplicacion. En las heces, que son numeroslsimas y abundantes, sale del organismo atacado , una enorme cantidad de espirilos. La profilaxis se hace, como para la tifoidea, con la que tiene gran analogla en su transmision , a base de destruir con antisepticos energicos dichas heces y desinfectar intensamente habitaciones, ropas y objetos domesticos. sus
14
b) 0
TIFOIDEA a TIFUS ABDOMINAL. La produce al Bacillus Typhobacilo de-Ebert. Es enfermedad exclusiva del hombre, pues los anima-
les, en general, no 10 sufren . Ello explica por que el ganado no corre peligro de adquirirla aun bebiendo aguas contaminadas con el bacilo. Los sintomas de la infeccion, que tiene caracter general , aunque se localiza en el intestino, son : dolores de cabeza, perdida de apetito y manchas rojas dolorosas en el abdomen, diarrea intensa y debilidad muscular , elevacion de la temperatura, duracion por ciclos de siete dias . Como produce una ulceracion de las paredes del intestino, puede sobrevenir, finalmente, una perforacion del mismo, 10 que acarrea casi siempre la muerte. Puede y suele ir acompafiada esta ulceracion de congestiones de higado, inflamacion de vesicula biliar, complicaciones oseas y hasta localizaciones meningeas . La mortalidad hoy en dia no suele lIegar , bien tratada , a un 10% de los atacados . Lo peligroso de la enfermedad es que la eliminacion de bacilos por heces y orina sigue teniendo lugar durante largos periodos y convierte asi al ya curado en un portador de germenes. Llevado por aquellas heces y orinas , el germen alcanza los cursos de agua, y como puede vivir (aun en malas condiciones) hasta un mes , su transmi sion se puede hacer a grandes distancias . Introduciendose en la boca con el agua, los alimentos 0 las verduras regadas con aguas contaminadas, y tras de un perfodo de incubacion de unos quince dias , aparece la enfermedad . No es solo el agua el agente propagador del tifus, sino que son los portadores de germenes los que, al ponerse en contacto con las demas personas sanas y con las cosas que estas puedan lIevarse a la boca , los que determinan un contagio directo . Los alimentos que mas contribuyen a las endemias tfficas son : la leche , las verduras y los mariscos . En la primera, el bacilo vive mejor que en el agua y la lIegada puede tener lugar: por las manos del que ordefia , si este es portador de germenes ; por agregar agua contaminada , 0 por lavar con ella las vasijas. Por ello, cada vez se presta mas atencion a la confeccion de fichas sanitarias para evitar que los portadores de germenes sean los lecheros , cocineros, camareros 0 actuen en la industria de la alimentaciOn. Las verduras regadas con agua contaminada (0 residuales en muchas ocasiones) son un autentico peligro sanitario cuando se consumen crudas . Los mariscos , principalmente las ostrus criadas en viveros de bahias 0 costas proximas a desagues de alcantarillados , pueden transmitir la infeccion con mucha facilidad . Afortunadamente, cada vez son mas exigentes las condiciones de establecimiento de parques ostricolas (aunque muchas no se cumplen) y el riesgo va aminorandose. Queda otra causa, no despreciable, de propagacion de la infeccion . Son las moscas que , al posarse sobre las deyecciones prim ero y sobre los alimentos despues son excelentes portadoras . EI po lvo tam bien 10 puede ser aunque men os .
15
La conservaci6n de los locales sin moscas, la limpieza de edificios y calles, que cada dia se cuida mas, es una buena lucha contra las endemias tificas. Las fiebres paratfficas son, en resumen, una variante clinica del tifus y a ella se aplica todo 10 dicho. La verdadera lucha no es otra que conservar la pureza bacteriol6gica del agua de abastecimiento. c) DISENTERIA. Infecci6n intestinal cuyas caracteristicas son las descargas diarreicas frecuentes y abundantes . Puede ser producido por: a) Protozoos (amibas disentericas), 0 b) Bacterias (Shiga, Flexner, etc.). Puesto que en el intestino humano siempre existe B. coli muy abundante, la disenteria puede exaltarle, aumentar su vitalidad y producir enfermedades no infecciosas como el c61era nostra 0 las diarreas infantiles, que tantas vidas cuestan . d) TENIA Y OTRAS LOMBRICES INTESTINALES . Aunque mas raras, son tambien transmisibles por las aguas, y existen ciertas medidas de profilaxis. e) ANQUILOSTOMIASIS. (Anemia de los mineros). Se conocen varias clases de anqui lostomas (uncinarias) infestantes del hombre, pero la mas conocida en America Latina, Anfillas y Asia son las anquilostomas Duodenale y la Necator Americana. EI anquilostoma tiene de 1 a 1.5 cm. de largo y el grueso de un alfiler . Vive adherido a las paredes intestinales por medio de sus mandibulas, que causan heridas a dichas paredes, con perdida de sangre que provoca precisamente anemia . La hem bra pone abundantes huevos que abandonan e, intestino con los excrementos. Esos huevos prosperan en unas 24 horas si las condiciones de humedad y temperatura son favorables. En estado de larva sufre dos metamorfosis, permaneciendo suelta dentro de la capsula cutanea de la cual esta desprendida. En otra fase la larva se hace infectante y dispuesta a penetrar en un organismo en la primera oportunidad . Si una persona descalza camina por la superficie donde la larva esta en espera, esta se adhiere y sin perdida de tiempo perfora ,a piel, encuentra una vena 0 vasa linfatico y se deja Ilevar hasta el coraz6n y desde alii a los pulmones donde abandon a el Mbol circulatorio y penetra en e, bronquial por el cual asciende hasta la garganta en donde es deglutida con los alimenos cumpliendose asi su viaje hasta los intestinos. EI recorrido requiere unos 10 dias, tiempo en que el parasito madura sexual mente. Es tambien posible que este parasito penetre por otras partes del cuerpo. En las minas es frecuente que el minero ponga en contacto las manes con las escaleras en cuyo pe,dalio ha sido depositada la larva por la suela de los zapatos. Tambien se dan casas de infestaci6n por la boca al comer verduras fertilizadas con excreta humana y por otras partes al beber agua en la que nadan larvas.
16
Se lucha contra este mal instalando letrinas sani ta rias con agua corriente o con uso de productos quimicos (cal viva) 0 fc as septicas . f) HEPATITIS INFECCIOSA. Se conoce tambien como ictericia infecciosa . Este virus causal esta presente en la sangre y excretas de las personas infectadas. Es transmitida por el uso de una jeringa contaminada con sangre de una persona infectada . Se ha comprobado ex peri mental mente que la via gastrointestinal y hematica son los medios de contaminacion . La epidemia se presenta por la ingestion de alimentos contaminados como agua, leche, mariscos y otros . Las medidas profilacticas son tratar las aguas y establecer buenos sistemas de elimi'nacion de residuos con el fin de destruir el virus . Se sospecha que otras enfermedades son tam bien transmitidas por el agua, como la tuberculosis , la tularemia , gastroenteritis. EI desecho de sustancias rad iactivas, pueden dariar al hombre que consume agua que arrastra materiales en concentracion superior a los lim ites de tolerancia . Ciertos minerales en el agua para beber, se consideran inconvenientes por sus efectos nocivos si sobrepasan los limites de su concentracion : arsenico , bario , cadmio , cromo , plomo , selenio y plata y los elementos anodicos como fluor , cloro , sulfatos , cianuros y nitratos .
LOGROS DE LA TECNICA SANITARIA La part icipa c ion de la ingenieria en obras que t ienen como fin preservar la salud del hombre ha hecho que los indices de mortalidad y morbil idad desciendan considerablemente, pues gracias a la tecnica aplicada en la purificacion del agua y su distribucion , en la eliminacion de desechos humanos e industriales, en la recoleccion , tratamiento y disposicion de basura, etc ., se ha logrado evitar casi total mente las epidemias de muchas enfetmedades que hasta el primer cuarto de este siglo azotaban a la humanidad . EI promedio de vida que en el mexicano hasta hace poco era de 45 arios , conjuntamente con la medicina prevent iva y otras ciencias ha logrado que este promedio se eleve a 67 grac ias a la obtenci6n de saludables condiciones ambientales. Como se ve , la importancia de los sistemas de abastecimientos de agua salta a la vista: Es basico para el desarrollo economi co y soc ial de los pueblos ; reduce considerablemente la posibilidad de transmitir enfermedades causadas por germenes que la usan como habitat 0 como vehiculo ; fomenta habitos higienicos en los habitantes integrandolos mas a la civilizacion y a la cultura. Contribuy e pues a brindar las cond ic iones ,Hnbientales adecuadas para lograr el bienestar del homb re. FUENTES DE ABASTECIMIENTO Segun su procedencia las aguas se clasifican en : Meteoricas (Iluv ia, nieve, granizo , roGio) ; Aguas superficiales (rios , arroy os, lagos , embalses) y aguas subterraneas (manantiales , pozos , galerias) .
17
a) AGUAS METEORICAS . Pueden encontrarse en estado de vapor, como liquido suspendido en nubes, 0 cayendo en forma de "uvia, granizo, nieve. Es practicamente pura, se caracteriza por su carencia de sales minerales, es blanda , saturada de oxigeno con alto contenido de CO 2 y por consigu iente corrosiva . b) AGUAS SUPERFICIALES . Son las de las corrientes naturales como rios y arroyos; y en relativo reposo en lagos, embalses, mares ; y en estado s61ido en el hielo y las nieves donde se acumulan en grandes cantidades. AI escurrir por la superficie las corrientes naturales estan sujetas a contaminaciones derivadas del hombre y de sus actividades transformandolas en muchos casos en nocivas 0 impropias para la salud . Su calidad depende tambien del tipo de suelo y de vegetacion . c) AGUAS SUBTERRANEAS . Son las que penetran por las porosidades del suelo mediante el proceso denominado infiltracion. Se distinguen dos tipos de estas aguas: agua freatica y agua artesiana. EI agua freatica es la que esta conten ida entre la superficie de la tierra y la primera capa 0 estrato impermeable; se encuentra en un lecho permeable en donde se mueve libremente y a la presi6n atmosferica ; est a formada por dos zonas: una superficial Hamada zona de aguas vadosas 0 zona de aereaci6n y otra zona que continua hasta el estrato impermeable que se llama zona de saturacion . EI agua artesiana es la que esta contenida entre dos estratos impermeables, no se mueve libremente, esta confinada y tiene una presion diferente a la atmosferica. (Fig . 1.) Esta agua subterranea puede aflorar forrnando manantiales 0 ali mentando cursos de agua 0 lagos. AI escurrir por las diferentes capas de terreno entra en contacto con sustancias organicas e inorganicas, algunas de elias muy solubles . Por la descomposicion de materia organica puede contener nitratos 0 nitritos. Tiene bajo contenido de oxigeno disuelto y alto de CO 2 por 10 que disuelve el tierro y el manganeso, sustancias caracteristicas de estas aguas. Estas aguas pueden dar servicio de agua potable desde viviendas aisladas hasta poblaciones con consumos importantes. Aunque por filtrado se reduce la flora bacteriana, esta sujeta a contaminacion. Por 10 general es clara , sin olor y mas dura que la superficial. Desde el punto de vista bacteriol6gieo , son inocuas si no han recibido recarga de agua contaminada. De todos modos nunea deben ingerirse estas aguas sin previo analisis . aUIMICA Y CONSTITUYENTES DEL AGUA EI agua quimicamente pura es la combinaci6n de dos volumenes de hidr6geno y uno de oxigeno, 0 sea, 11.19 partes en peso de hidr6geno y 88.81 de oxigeno . Su f6rmula quimica es H 2 0 . En frio se combina con algunos metales muy electropos itivos (sodio, potasio, calcio, etc.) y en caliente con algunos otros (hierro, cobre, etc.) descomponiendose. Forma con los anhidridos de los acidos y los 6xidos las bases . Algunas sales, al cristalizar, retienen un numero determinado de moleculas de agua que forma parte de su estructura quimica.
18
Es el vehiculo de una gran parte de combinaciones,quimicas haciendose por esto un elemento industrial de primer orden y se emplea ya en estado natural, ya purificada 0 privada de sus sales. EI agua quimicamente pura no existe en la naturaleza , contiene disueltos gases y solidos EI agua quimicamente pura se prepara en el laboratorio por destilacion . Es muy dificil conservarla pura por algun tiempo debido a la solubilidad de los gases de la atmosfera, en particular, del bioxido de carbono . EI agua destilada que se usa en los laboratorios no es quimicamente pura, contiene una proporcion tan insignificante de impurezas cuyo efecto no se aprecia . En estado de r>ureza el agua no conduce la electricidad , pero basta la presencia de cualquier electrolito disuelto para que se ion ice y se vuelva conductora : su sabor es desagradabie y no es apropiada para la fisiologia del organismo humano . (Fisicamente es un liquido inodoro, trans parente, incoloro, insipido . En grandes volumenes present a un matiz azulado. Su punto de ebullicion al nivel del mar es de 100 grados centigrados y su punto de congelacion es de 0° C. A los 4 grados centigrados alcanza su densidad maxima que es de 1 gr . por c.c.). Los elementos minerales mas importantes que se encuentran en el agua natural y que producen alcalinidad , dureza y calidad salina pueden subdividirse en cuatro grupos : Grupo 1. Producen solamente alcalinidad : Carbonato de potasio (K 2C0 3); Bicarbonato de potasio (KHC0 3); Bicarbonato de sodio (NaHC0 3); Carbonato de sodio (Na2C03)' Grupo 2. Producen dureza carbonatada y alcalinidad : Carbonato de calcio (CaC0 3); Carbonato de magnesio (MgC0 3); Bicarbonato de calcio [Ca(HC0 3b) ; Bicarbonato de magnesio [Mg(HC0 3l2)· Grupo 3. Producen calidad salina y dureza no carbonatada : Sulfato de calcio (CaS0 4); Cloruro de calcio (CaCI 2); Nitrato de calcio [Ca(N0 3h); Sulfato de magnesio (MgS0 4); Cloruro de magnesio (MgCI 2); Nitrato de magnesio Mg(N0 3h. Grupo 4. Producen calidad salina, pero no dureza: Sulfato de potasio (K 2S0 4); Cloruro de potasio (KCI) : Nitrato de potasio (KN0 3) : Sulfato de sodio (Na2S04): Cloruro de sodio (NaCI) : Nitrato de sodio (NaN0 3). Las sustancias que producen acidez y que son usadas con frecuencia en el tratamiento de las aguas, son: Acido sulfurico (H 2S0 4 ): Sulfato ferroso (FeS04) ; Sulfato de aiuminio [AI 2(S04 b ). BIOLOGIA DE LAS AGUAS EI agua de lIuvia a traves de su paso por la atmosfera , arrastra los microorganismos que hay en suspension . EI agua superficial mantiene y lIeva bacterias, protozoos, algas y especies ani males superiores . Ademas es por-
19
tadora de materias organicas en estado natural 0 en descomposicion, detritos humanos y de animales. Algunos de los microorganismos son patogenos para el hombre . Los organismos que se encuentran en el agua son demasiado numerosos , desde los vertebrados hasta los virus submicroscopicos, y por cons iguiente solo se mencionaran aquellos que tienen real significacion en Ingenieria Sanitaria , muy en especial los que tienen relacion con el agua . a) REINO VEGETAL. Los organismos pertenecientes al reino vegetal que tienen mayor interes desde el punto de vista sanitario son las algas y las bacterias , aunque la presencia de hongos, mohos y levaduras es un indice de Ja existencia de materias organicas en descomposicion . ALGAS . Las algas del mar pueden tener tamat'ios enormes ; en cambio, las de agua dulce, que son las .£lue realmente interesan desde el punto de vista de la autopurificacion del agua , muy especialmente las de lagunas de oxidacion , son microscopicas en tamario . Las algas contienen fundamentalmente clorofila, necesaria para la actividad fotosintetica y por esta misma propiedad no pueden vivir 0 multiplicarse sino hasta aquellas profundidades donde penetra la luz solar, en la cual la turbiedad del agua desempet'ia una funcion fundamental. Las mayo res concentraciones de algas se encuentran en los lagos, lagunasI embalses , lagunas de oxidacion , remansos de agua, etc ., aunque tambien aparecen, con menor abundancia, en los rios y cursos superficiales. BACTERIAS . Las lIamadas bacterias superiores son de los generos Sphaerotilus, Crenothrix y otros relacionados con el hierro y manganeso en el agua, y del genero Beggiatoa, del grupo de las bacterias sulfurosas . Las bacterias interiores que se pueden encontrar en el agua son de generos muy numerosos , pero especial mente interesan las bacterias patogenas al hombre, las bacterias coliformes y los estreptococos que se utilizan como indice de contaminacion fecal. Las bacterias, organismos unicelulares, incluidas entre los vegetales, parecen constituir un estado intermedio entre estos y los animales. Son diffcilmente visibles al microscopio en vivo, pero el microscopio permite veri as con tacilidad despues de muertas y teriidas. Los cocos son redondos y con diametro de. algunas decimas de micra. Si se presentan en parejas se lIaman diplococos ; formando racimos reciben el nombre de estafilococos, y formando cadenetas constituyen los estreptococos . Los bacilos en forma ete bastoncitos tam bien pueden agruparse en diplobacilos yestreptobacilos . Cuando los bastoncitos se curvan , se lIaman espirilos, virgulas 0 vibriones. Si son largos y retorcidos, constituyen espiroquetas. Las bacterias estan constituidas, en general , por una celula cuyo interior contiene el protoplasma , envuelto por una membrana . Los vi briones , principal mente, pueden tener unos apendices moviles mucho mas largos que la bacteria y finisimos, que Ie permiten moverse dentro del Jiquido. La reproduccion de las bacterias puede efectuarse por dos procedimientos : por simple division (0 escisiparidad) y por esporulacion . La primera puede hacerse en dos 0 en cuatro lIamandose en este caso "Tetradas" . La 20
esporulac ion ti ene lugar en el cuerpo de la bacteria donde aparecen esporos , que al destruirse esta queda n libres. Los esporos se producen en la actividad vegetativa de la bacteria 0 en condiciones dificiles de vida de ella . Los esporos son extraordinariamente mas resistentes que las bacterias y su vitalidad puede durar mucho tiempo . Hay dos tipos de bacterias, segun que necesiten 0 no ox igeno libre para vivir. Las primeras se Ilaman " aerobias" y toman el oxigeno directamente del estado libre . Las segundas se lIaman "anaerobias" y toman el oxigeno destruyendo los compuestos en que dicho oxigeno existe combinado . Los alimentos pr incipales de las bacterias son el carbona y el nitrogeno, siendo el agua un requisito indispensable. Cada especie tiene una temperatura optima para su vida , desarrollo y multipl icacion . Para las bacter ias patogenas esta temperatura es la del cuerpo humane enfermo , 37 , 38° C (se lIaman rr.esofilicas) . En general , resisten tam bien las temperaturas bajas , pero tan pronto como desciende a 4 0 5° C se paraliza su desarrollo subsistiendo solo unas cuantas (se lIaman higrofilicas) que perecen a 0° C. Las temperaturas altas las destruyen y casi todas mueren a los 60° C; sin embargo hay bacterias que para desarrollarse necesitan temperaturas hasta de 80° C, (se lIaman termofilicas) como ocurre con las de fermentacion del estiercol. Los virus son mas pequefios que las bacterias. Se supone que estan comprendidos entre 0.01 y 0.3 micras . No son , como las bacterias , celulas independientes , sino que se desarrollan dentro de ani males y plantas . Las bacterias que se encuentran en el agua se dividen en tres tipos : propi as del agua, de! suelo e intestinales (de excretas 0 aguas negras). Bacterias propias del agua . Entre las bacterias propias del agua son frecuentes las del genero Pseudomonas, Serratia, Flavobacterium y Achromobacterium. Estas por 10 general dan coloracion al agua : rojo , amarillo , violeta, etc . Bacterias del suelo . Estas son arrastradas y lIevadas por el agua de lIuvia . La mayoria de estas especies son aero bias , grampositivas , pertenecientes al genero Bacillus y otras que tienen un papel importante en la oxida cion de materias organicas y sales minerales . Bacterias intestinales. Los organismos mas comunes que se encuentran en el tracto intestinal del hombre 0 del animal , pertenecen a los generos Clostridium, estreptococos , Salmonella , Shigella, espirilos , los virus y bacteriofagos. Clostridium . EI clostridium sporogenes se encuentra en las aguas negras. EI clostridium perfringens es una especie patogena que produce la gangrena. Se sospecha que en algunos casos se halla asociado con la enteritis. Estreptococos. La presencia de estreptococos indica una reciente contaminacion del agua puesto que este microorganismo se destruye al poco tiempo de salir del intestino . Su ausencia no indica que el agua este exenta de contaminacion con aguas negras. Entre las bacterias gramnegativas no esporuladas estan las del genero Proteus que son moviles, licuan la gelatina , producen gas en la glucosa y sacarosa , pero no en la lactosa. Este Proteus se ha encontrado asociado a
21
trastornos intestinales, pero no hay evidencia que sea causante de brotes epidemicos. Escherichia . Las bacterias del genero Escherichia y Aerobacter son tambien bacilos gramnegativos no esporulados , m6viles e inm6viles. Se diferencian de las del genero Proteus y las intestinales patogenas por su capacidad de fermentar la lactosa con gas . En los anal isis de agua ambas espec ies son consideradas en el grupo coliforme y tienen la misma significaci6n sanitaria . Actualmente la investigaci6n del grupo coli constituye el indice para determinar la calidad bacteriol6gica del agua . Salmonella . Todas las salmonellas son bacilos gramnegativos que producen gas en glucosa pero no en lactosa y sacarosa, menos la S. Typhosa. Las Salmonellas que estan asociadas a fiebres entericas de origen hidrico son la tffica y la paratffica , pero otras especies han sido causa de intoxicaci ones alimentarias . Sh igella . Entre las bacterias del genero Shigella un gran numero son agente etiologico de la disenteria bacilar como la Shigella dysenteriae y para -disenteriae. Tambien debe citarse entre las anteriores el Vibrio Cholerae (colera), el Staphylococus -aureus, Escherichia coli. HONGOS, MOHOS Y LEVADURAS Pertenecen al mismo grupo que las bacterias; no contienen clorofila y 10 general son incoloras. Todos estos organ ismos son heter6tropos, es decir, que dependen de la materia organica para su nutrici6n. p~r
b) REINO ANIMAL. Por tener significaci6n sanitaria, entre este grupo deben mencionarse los " protozoarios " de los cuales la mas importante es la Endamoeba Histolytica que produce la disenteria amibiana ; los " moluscos" como los caracoles terrestres que son vectores de gusanos de la clase trematoda ; los "artropodos "; los " platelmintos" , los " helmintos" en el que se incluyen los anelidos, los traquelmintos y los nematelmintos que comprenden varias especies patogenas para el hombre: (ascaris, trichuris, oxiuros, necator americana y ancylostoma duodenale). Ya se ha mencionado la forma como penetran algunos de estos microorganismos en el cuerpo del hombre. CICLO HIDROLOGICO La calidad del agua que se encuentra en la Naturaleza es muy variable y depende fundamental mente de las condiciones geogrMicas y climaticas; de la oportunidad que tenga para disolver gases, sustancias minerales y organicas, 0 para mantenerlas en suspension 0 en estado coloidal; de su temper8tura , volumen , flora microbiana y de la contaminaci6n producida por las actividades propias de la colectividad. EI agua forma parte de un "cicio hidrologico". EI concepto de cicio hidrologico engloba la circulacion del agua en la Naturaleza: desde el mar, masas 0 cursos de agua a la atmosfera, de la atmosfera a la tierra y de la
22
tierra al rnar, a traves de escurrimientos superficiales 0 subterraneos; existen diversas variantes secundarias que se ilustran en la figura en la cual se representan los principales estados del agua en la Naturaleza y en el sentido de los desplazamientos . La hidrologia (hidro = agua, logos = ciencia) es la ciencia que trata de las caracteristicas, distribucion y comportamiento del agua en la Naturaleza. Esta intimamente relacionada con otras ciencias que abarcan parte de su campo de estudio, 0 que tratan el tema desde otros angulos: Oceanografia , Meteorologia, Geologia , etc. EI cicio hidrologico, especialmente 10 que se relaciona con la precipitacion sobre la tierra , escurrimiento superficial y subterraneo y retorno del agua a la atmosfera , es el tema central de la Hidrologia. Con fines de agua potable, el objeto de la hidrologia es investigar la existencia de agua en la poblacion en estudio y en sus alrededores para disponer de ella de acuerdo con su procedencia en cantidad y calidad adecuada a las necesidades de los usos a que se les destine en los sistemas de abastecimiento de agua potable . En este sentido es necesario obtener una lista tan completa como sea posible de las fuentes de abastecimiento . Los datos hidrologicos mas importantes que deben recabarse son : 1. Precipitacion : intensidad y variacion de la precipitacion ; precipitacion media ; frecuencia. 2. Escurrimiento : coeficiente de escurrimiento; regimen de una corriente ; aforos; avenidas maximas , su determinacion en forma directa 0 indirecta. Se entiende por precipitacion el agua que cae de la atmosfera a la superficie de la tierra. Se mide en mm. de altura. La intensidad de la precipitacion se estima como la cantidad de agua caida en la unidad de tiempo . La variacion en la precipitacion es importante en un problema de abastecimiento de agua potable, pues la oportunidad con que se presentan las precipitaciones puede manterler, mermar 0 secar una fuente . La precipitacion media anual se puede tomar como un indice de la cantidad de agua probable que se puede disponer en la localidad en estudio. La frecuencia indica su acontecimiento con relacion al tiempo. EI escurrimiento 0 gasto de una corriente es la cantidad de agua aportada en una determinada area de captacion en un periodo de tiempo determinado ; es la cantidad remanente de la precipitacion sobre la cuenca despues de las demandas de la vegetacion y perdidas por evaporacion y por filtracion. EI coeficiente de escurrimiento es la relacion entre el volumen de agua lIovida y el de agua escurrida en una determinada area en un perfodo de tiempo . EI regimen de una corriente nos 10 da las variaciones del gasto en las distintas epocas del ano . De los distintos gastos que pasan por el cauce las mas importantes son el gasto maximo en epoca de avenida y el gasto minimo en epoca de sequia.
23
Para su determinacion se emplean diversos metodos de aforo (seccion y pendiente, molinete , flotadores) . La avenida maxima extraordinaria de una corriente se obtiene directamente por seccion y pendiente y obteniendo el nivel maximo en el cauce, se obtiene indi rectamente por formulas empiricas de autores como Fuller ; Creager; Burklie-Ziegler, y otros . Escurrimientos Subterraneos . EI escurrimiento del agua a traves de un medio poroso subterraneo es muy lento y puede variar de 6 m . por dia en arena cuarzosa y grava con un gradiente muy inclinado a 3 m. por ana en areniscas de textura fina . La velocidad media de filtracion , es proporcional al gradiente piezometrico segun la ley de Darcy:
v =
KS
EI coeficiente de proporcionalidad K tiene unidades correspondientes a una velocidad de filtracion y suele expresarse en metros . AGUAS SUBTERRANEAS Concepto de Acuifero. Un acuifero puede definirse como una formaci on geologica que puede almacenar significativas cantidades de agua actuando como deposito y reserva de agua subterranea . Los acuiferos que cumplen mas con esta definicion son aquellos constituidos por rocas no consolidadas, tales como gravas y arenas , que por otra parte , representan el mayor numero de las formaciones en explotacion . La mayoria de los acuiferos conforman granrles extensiones cuya alimentacion puede ser natural por el aporte de aguas pluviales, corrientes superficiales, lagos y embalses 0 bien artificial por la contribucion proveniente de agua en exceso de irrigacion, perdidas en canales, etc . Dentro del acuifero el agua escurre por gravedad desde las zonas de recarga hacia las de descarga como son rios , lagos, embalses, mar 0 bien sa bre la superficie de la tierra dando origen a los manantiales . La mayor descarga artificial se produce por las extracciones que realiza el hombre mediante la explotacion de pozos . Generalmente el volumen de agua removida 0 recargada representa una pequena fraccion de la capacidad total del almacenamiento subterraneo . Los acuiferos se clasifican en dos grandes grupos : a) Acuiferos libres bi Acuiferos confi nados Un acuifero libre es aquel que esta a la presion atmosferica y escurre li bremente . Su nive l liquido sirve como limite superior de la zona de saturacion, que como su nombre 10 indica , presenta lodos los intersticios del te-
24
~ --C-. :::-".
r
/ ~ ,,...:::-:\-:'\. (G ""1'1 ~ )\~) ' ~( 1 ~
r '
,
,,- ...-....
/
-,,-.
".
- ,
"-\1//
~
I ,'"
\J-.. ,) .,' , .;):) ".->",.-,. 1 . ,-' ,
,
.. II~/)rili(~~~ V.por-;;.'.,f;"6~·r;cos
~yy--
/U'
/j
Prcz.clpi tac(on (lIuv, Q,
Evaporacion duron~~
_
_
___
__ _
_ __
_
_ _
u
Enczfg.'o..
1\"'-
f1
Iq precipito.cion u
~ .. ~
_
tVQPorac.i~n desdQ 10 w:qetacion 'EvaporatiOn dcz la sup<2Tfiti~ dq! SVIZ~O I
Esc.urrimicznto / suprtrh CIO I
1
N1v(.t\ Fr~~ticc --~
'Estrato F\) (]l
·imp~rmcz.ob\cz.
I
" " ' , , . -':'
Fig. 1. CICLO HIDROLOGICO
50101'
rreno ocupado por agua , a diferencia de la zona superior lIamada de aereaci6n que lIega hasta la superficie del terreno en donde los espacios vados estan ocupados parcial mente por agua y aire. Este acuffero libre se encuentra pues, entre la superficie del terre no y un estrato impermeable . Un pozo construido en un acuffero de esta naturaleza se denomina pozo freatico y el nivel del agua dentro de este pozo coincide con el nivel del agua del acuffero en este punto . Los acufferos confinados son conocidos comunmente como artesianos . No corren libremente y estan contenidos entre dos estratos impermeables por 10 que estan sujetos a una presi6n mayor que la atmosferica . Si se construye un pozo en un acuffero de este tipo, el nivel del agua se elevara sobre el lecho confinado . En este caso se tendra un pozo artesiano . Si el pozo se construye en un terreno que quede abajo del nivel piezometrico, se origina un pozo artesiano surgente . Un acuffero confinado se transforma en acuffero libre cuando la superficie piezometrica cae por debajo de la superficie superior del lecho confinado . Tambien es comun que exista un acuffero confinado por debajo de un acuifero libre . (Fig . 2.) a)
HIDRAULICA DE LOS POZOS
Conceptos Generales Cuando se c onstruye un pozo en un acuifero y se ext rae agua por medio de un bombeo , se producira un descenso 0 abatimiento del nivel del agua 0 de la superficie piezometrica segun se trate de acuiferos libres 0 confinados respectivamente . EI descenso 0 abatimiento producido en un punto cualquiera del acuifero es la distancia entre el nivei original de agua y el nivel que alcanza durante la extraccl6n . Si unimos todos los puntos correspondientes al abatimiento producido que se encuentran contenidos en un mismo plano , se obtendra una curva lIamada curva de depresi6n (Fig . 3a . y b) . Si cl)nsideramos el fen6meno en tres dimensiones resultara una superficie c6nica , engendrada por la rotaci6n de la curva de depresi6n alrededor del eje dei pozo y que se denomina cono de depresi6n (Fig . 4) . EI limite exterior del cono de depresi6n define la zona de influencia del pozo . De esta forma el agua escurre a traves de la formaci6n del acuifero desde todas las direcc iones hac ia el pozo . A medida que el agua se mueve en zonas cad a vez mas cercanas al pozo , debera atravesar secciones cilindricas de area cada vez mas pequefia . Como consecuencia de este hecho, la velocidad del agua debe incr8mentarse al aproximarse al pozo . En la Fig . 5 el area A l reprsenta la superficie lateral de un cilindro de radio r l medido desde el centro del poz o . Si a una distancia r2 = 2rl tenemos la secci6n A 2, es evidente que si por ambas secciones debe pasar el mismo caudal Q I la velocidad VI debe ser igual al doble de la V2 es decir que VI = 2v2· De acuerdo con las experiencias realizadas por Darcy para el estudio del escurrimiento del agua en medios porosos , se tiene que el caudal es propor26
Poxo POZ'o
~ r.a d« rc..c.orqCL
(Oriqan
dQ IQ5QqUQS)
Pozo
Pozo sur¥ntG \
Adc.~"Qno
~~~l:~:~
50m«ro 0 axcQvqdo
Fr/l~tico
in . .
J
/
"'>A~
-> ,.,"" p>.......
CQ5~
!7,- ,7 / )/ !7)/J/ / / 7/- // ~
Estrato i/T1?Cl.rmItCJb l ~ /.
~cu;f~l'o._ formacion q~olOqica qu~ putZ.d1Z. almac
Aquas frczdticos._ Las guea.ston contQ.nidas enha. <2\ nivel Ilquido slIpa.ri o r dq 10 zona dq satu.Iocion y un czstrato irnl'(zrma.Qble . Fiuyczn \ibT
cional a la pElrdida de carga e inversamente proporcional a la longitud de la trayectoria del escurrimiento , por 10 tanto : Q
AK
~~
. ... . .. . . . . .. . .. ... (1)
en la que: Q
h L
K A
= =
gasto 0 caudal perdida de carga longitud de la trayectoria
a relaci6n de ambos va{ lores define el gradiente hidraulico I
constante de proporcionalidad, lIamada permeabilidad area de la secci6n considerada
La ley de Darcy tiene aplicaci6n en los escurrimientos laminares, los que se verifican en la mayor fa de los escurrimientos en medios porosos, como son los que entran en nuestro estudio . De acuerdo con est a ley el gradiente hidraulico varia directamente con la velocidad . Esto significa que a medida que el agua se acerca al pozo el gradient€: hidraulico aumenta, 10 cual es causa de que la superficie del agua tenga una pendiente descendente continua hacia el pozo, dando origen a la formaci6n del ya definido cono de depresi6n . En consecuencia el bombeo de un pozo construido en un acuifero libre se manifiesta por un descenso de nivel en el pozo, que origina un gradiente y el agua de las zonas pr6ximas va escurriendo hacia el pozo. Luego la influencia del bombeo se extiende hacia areas mas alejadas formandose el cono de depresi6n . EI bombeo de un pozo construido en un acuifero confinado , presenta un fen6meno analogo al caso anterior, con la diferencia que el cono de depresion no es una superficie fisica real sino una imaginaria. La forma de los con~s en ambos casos es similar. Para el anal isis del comportamiento hidraulico de los pozos se definen los siguientes terminos de usa comun : Nivel estatico. Es el nivel que toma el agua en un pozo cuando este no es bombeado 0 bien no es afectado por el bombeo de otros pozos . EI nivel estatico puede variar debido a fuertes precipitaciones, sequias, cambios de presion barometrica, etc . Abatimiento. EI abatimiento en un pozo es la distancia que media entre el nivel estatico del agua y el nivel de esta durante el bombeo . Radio de influencia. EI radio <:le influencia es definido como la distancia que media desde el centro del pozo hasta el limite del cono de depresion . Es mayor para conos de depresion formados alrededor de pozos artesianos que para pozos frcaticos . Es tam bien mayor cuanto mayor es la permeabilidad del acuifero .
28
Hiv~\ tcttrehO
!
"
.'
.'
."
.'V~"
o.
-::.~_o_.~
Yo ' --- ~
b
Ni't/,I
h
)7)771'71 1 )7,}'
./
Estra!o imparmeoble
(0) ACUIFERO lIe,RE
Hival
Estrato im!"JClrtTlflOble /
/
./ / /
/ /
/
/
7777)777)7/
E..'birato imparm¢Obl¢ Fig. 3
29
l2adlo de influenciCl
Cono de dlZpre5i~n
Fig . 4
Fig . 5
30
Capacidad especifica. Tambien se Ie llama rendimiento especffico. Es la relaci6n entre el caudal extrafdo del pozo y su abatimiento . Sirve para medir la eficiencia de un pozo e indicar las caracterfsticas de transmisibilidad de la formaci6n . En la mayorfa de los pozos la capacidad decrece a medida que aumenta el tiempo de bombeo, de all f que es necesario tener en cuenta su medici6n despues de iniciado dicho bombeo . La capacidad especffica es general mente expresada e·n m 3 p.h . por metro de abatimiento , vale decir m 3/ h.m . Porosidad. La porosidad de un terreno se define como la relaci6n de huecos al volumen total de terreno que los contiene . La porosidad depende de un gran numero de factores , tales como la naturalez8 ffsi c o - qufmica del suelo , granulometrfa de sus componentes , grado de cementaci6n 0 compactaci6n , efectos de disoluci6n , fisuraci6n, etc . La cantidad de agua contenida en un terreno sera el producto del volumen del suelo saturado por su porosidad. Sin embargo , si tratamos de drenar el terreno , se observa que el volumen de agua que puede extraerse es inferior al del total del agua almacenada . EI resto queda retenido en forma de pelfculas adheridas por atracci6n molecular a las partfculas del terreno . Este remanente de agua no es aprovechable mediante una captaci6n subterranea , de donde se desprende la importanc ia que tiene para su utilizaci6n determinar los volumenes aprovechables . La relaci6n del volumen de agua de un terreno drenable por gravedad al volumen total de este , se denomina porosidad eficaz y la cantidad de agua retenida por el material contra la fuerza de la gravedad dividida por e! volumen total del terre no se denomina retenci6n especifica . Coeficiente de permeabilidad. Es una medida de la capacidad del terreno para permitir el paso del agua . Se Ie define como el gasto 0 caudal que se filtra a traves de una secci6n unitaria de terreno bajo la carga producida por un gradiente hidraulico unitario , estando el agua a una temperatura fija determ inada. Fijando unidades podemos decir que la permeabilidad es la cantidad de m 3 agua/ dfa que pasa por 1 m 2 de terreno a 10° C , bajo un gradiente hidraulico de 1 m . por 1 m . Vale decir m3/ dfa .m 2. Coeficiente de transmisibil idad. Se define como el gasto 0 caudal que se filtra a traves de una faja vertical de terreno , de ancho unitario y altura igual a la del manto permeable saturado , bajo un gradiente hidraulico unitario , a una temperatura fija determinada . Tomando unidades se tendra que la transmis ibilidad sera la cantidad de m 3 de agua/ dfa que pasa a traves de una secci6n de ancho igual a 1 m. y altura b (espesor del acuffero) a una temperatura de 10° C, bajo un gradiente hidraulico de 1 m . por 1 m . Vale decir m3/ d fa.m. Por 10 expresado se puede escribir que la transmisibilidad T es igual al producto de la permeabilidad K por el espesor b del acuffero. (2)
Para dos acufferos que tengan igual permeabilidad, la transmisibilidad sera mayor en aquel que tiene mayor espesor b. En la Fig. 6 se puede apre31
ciar la diferencia entre el concepto de permeabilidad y transmisibilidad . La primera se refiere al gasto que pasa a traves del area cuadriculada , la segunda a traves del area rayada . Los valores de transmisibilidad que se encuentran en los distintos terrenos puede n vari ar en t re If mites m uy a m pi ios , com p rend i dos ent re 10 m 3/ m.dia hasta valores superiores a 10 000 m3/m.dia. Las formaciones con valores de transmisibilidad menores al limite inferior anteriormente expresado no son productivas y su utilizacion quedaria restring ida a la explotacion de pozos de caracter domestico. Las formaciones con transmisibiii.dades superiores a 100 m3/m.dia son indice de acuiferos aptos para su aplicacion en servic ios de provision de agua municipales , industriales 0 para fines de riego . Coeficiente de almacenamiento. Se define como el volumen de agua que el acuifero descarga 0 toma por un area de superficie unitaria por un cambio unitario de la carga normal a la superficie . Dicho en otra forma , puede definirse como una medida de la cantidad de agua que la forrnacion producira (0 tomara del almacenamiento) bajo la accion de un cambio dado de la altura piezometrica . En un acuifero libre el coeficiente de almacenamiento es igual a la porosidad eficaz . En acuiferos artesianos este coeficiente es igual al agua obtenida del almacenamiento por la compresion de una columna vert ical de la formacion y de la consiguiente expansion del agua contenida en la misma . La altura de la columna es igual al espesor del acuifero y su base un area unitaria . Ver Fig . 7 (a y b) . EI coeficiente de almacenamiento es un numero adimensional. Los coeficientes de transmisibilidad y almacenamiento son dos elementos importantes para definir las caracteristicas hidraulicas de una formacion acuifera . EI coeficiente de transmisibilidad indica la cantidad de agua que se mueve a traves de la fo rmacion y el de almacenamiento la cantidad de agua almacenada que puede se,. removida por bombeo 0 drenaje . Estos dos coeficientes pueden determinarse en cualquier formacion por medio de ensayos de bombeo y su conocimiento permite realizar predicciones de gran significacion . b)
CONDICIONES DE EQUILIBRIO
Si perforamos un pozo por medio del cuaJ se extrae un gasto Q uniforme y cont inuo durante un tiempo suficiente, para aproximarnos a las condiciones de un movimiento permanente , es decir que las variaciones del gasto de extraccion sean practicamente despreciables con el tiempo y si el escurrimiento es radial y laminar y el pozo recibe agua de la totalidad del espesor del acuifero , que se supone homogeneo, de permeabilidad igual en cualquier direcc ion y de area infinita , se formara un co no de depresion que se ira extendiendo hasta que final mente lIega a una situacion de equilibrio en !a que dicho cono permanece invariable. Esto significa que el acuifero tiene una recarga suficiente para equilibrar el gasto extraido . Esta recarga puede tener su origen en el hecho de que el cono de depresi6n haya tomado contacto con una zona de recarga alimentada directa-
32
Hiv~l tur~no~
t
I
I I I
I
I
/
/
I I Y' )--- -
f&troto impcumcdbl«
Fig. 6
Obaiimi .. .,t';
ahatimictnto
0
Qsc:enso IInitoT;
~
0 , q:!.CCZtl50 uni"tb
10 piezomci
tried
rda/ilva:1 aqua
l"IO _ __
_
~
..
AClJlFERO LlBIa.
flCUIFH10 CONFIHtlDO
I
("
Lfstrato ~.T ",oabl.
~~~~~~r7~~-r-r~
r7/~~-r~~~
(b) Fig. 7
33
mente por infiltraci6n de aguas superficiales 0 haber interceptado una cor riente de agua subterranea cercana, la cual puede asimismo estar recargada suficientemente 0 tal vez puede alcanzar una extensi6n tal que to mara contacto con una zona muy permeable que reciba recarga por infiltraci6n directa. La determinaci6n de la permeabilidad y del coeficiente de transmisibilidad puede realizarse por medio de ensayos de bombeo en base a las condiciones de equilibrio, extrayendo un gasto con stante y midiendo los abatimientos en pozos de observaci6n . A contin uaci6n se plantea el problema para acuiferos libres y confinados y la deducci 6n de las f6rmulas conocidas como de THIEM . c)
ACUIFERO LlBRE Por aplicaci6n de la ley de Darcy se tendra : Q
=
AKI ...................... ...... (3)
de la que anteriormente se ha mencionado el significado de cada uno de sus terminos . Si de la Fig. 8 tomamos una secci6n cualquiera a una distanc ia r del pozo , el area lateral A del cilindro del radio r y altura h es : A
=
2r.rh
I -- ~ dr K
=
permeabilidad cuyo valor vamos a determinar .
Reemplazando valores en la f6rmula (3) tendremos : Q
=
2 rrr h K d h ...... . .... .. ........ .. .... . ..... . ............... . .. (4)
"'Cfr
la que podemos escribi r dr
=
2rrK h dh .. ... .. ............................................... (5) Q
Si integramos la ecuaci6 n (5) entre los limites dados por dos secciones ubicadas a distancias r, Y r2 del pozo de bombeo y alturas de carga h, y h" respectivam ente , ordena ndo tendremos Q
34
=
rr 1< (h 22- h2 d ................................................... (6) In r) r,
Q
--=--- -- -Curvo d~ dct~r~ion Nivczl Qin6mico
b
ACUIFfRO Ll&RE.
t:strato i,"p(trm~obl~ 1'2
Fig . 8
CUTVCl de dCZl>yui~n
//
I1CUIFE.RO COHFI"I.nO
Fig . 9
35
En la practica 10 que se mide no son los valores de h sino los de los descensos del nivel del agua a partir de su posicion inicial de reposo. Por 10 tanto, observando la Fig . 8 se puede establecer que
+
h1
S1
+
=
h2
S2
=
S1 - S2 ... ·. ·· .. · .·· ... ... ·· ..... · .. . ..... .. . .... ·· ........ (8)
=
b ........ ... ..... . .. . . ..... ... .. ..... .... .. . .. . (7)
luego: h2 - h1
Si los valores de r 1 Y r2 son suficientemente grandes, los descensos s se pueden suponer 10 bastante pequenos frente al valor del espesor del acuifero b, por 10 que podemos escribir que aproximadamente h1 = h2 = b ............... . ......... . . .. . .. .... . ... ................. (9) o bien que h1
+
h2
2b ............. . ............ ... ......... ... ... . .. ...... .. (10)
=
luego: h;'2 - h 21
=
2b (S1 - S2) ........ . ......... ... ....................... (11)
Y la ecuacion (6) toma la forma Q
=
2rr K b (51 - S2) .......................... ... .. .. ............. (12) In r2/r1
de don de:
S1
S2
-
Q
n = _ -:------:-:---:-_1 2rr K b
r2/ r 1 .. .......... . ............. .. .... ... ....... (1 3 )
Y final mente Q
K =
d)
2rr (S1 - s2)b
In r2/r1 . . ........................ . ............... (14)
ACUIFERO CONFINADO
EI planteo es similar al caso anterior. De acuerdo con la Fig. 9 se tendra que Q = A K S
A S
= =
2mb
dh dr K = permeabilidad
36
luego : Q == 2rr r b ~ K ............ .... .. . .... . ........ ... ..... " ....... (15)
dr
ordenando e integrando entre dos secciones a distancias r, y r2 Y con cargas h, y h2 respectivamente, se obtiene: Q == 2rrb K (h 2 - h,) ... . . . ............ .. ... . . ... . ...... . ........... (16)
In r 2/ r,
siendo que h2 - h,
s, - S2 ....... . ............... . .... . ...................... (17)
=
tendremos : Q == 2rr b K (s, In r 2 / r,
- S2) .... . ... .............. . ... . ... . . ..... ... ... ...
(18)
o tambien s
,
-
s
Q 2
==
In r 2/r, .. ..... . . .... .. .. .... , . .... ... ... . . ..... ... (19)
---=2-rr-;-b"""K~
y final mente :
K
=
Q ----::---:---:--_ _ _ 1n r21 r, ....... .. . .. . .' ... ........ .... ... .. .. .. (20) 2rr b (s, - S2)
Puede decirse que por medio de un ensayo de hombeo a un gasto constante y por medio de pO'lOS de observacion ubie;ados de aquel a distancias r, y r 2 en los que se miden los abatimientos 8 1 y 8 2 respectivamente en el momento de alcanzarse el equilibrio se obtendra el coeficiente de permeabilidad K de la formacion ensayada , 8i en las ecuaciones (6) y (18) sustituimos a r2 por el radio de influencia R y a r, por el radio del pozo y S1 - S2 como el abatimiento que origina el gasto de explotacion del pozo (10 que puede determinarse en el registro 0 gr
== 2rrbK 8 p .... logn R/ r
. .. .. . . . ..... .. ..... ... ......................... .. . (21)
Esta formula puede aplicarse tanto a los pozos freclticos como a los artesianos . EI coeficiente de permeabilidad K se puede determinar experimentalmente en el laboratorio de la manera siguiente: 37
Se colocan dos recipientes en los extremos de un conducto de secci6n S al que se liena del material que se quiere probar. Se Ilena de agua uno de los recipientes hasta una altura (h a ) Y se ve que en el otro despues de un tiempo alcanza el nivel (hb) . Como se conoce el tiempo y el volumen que ha pasado , se puede determinar la velocidad de filtraci6n que es el valor de K (Fig . 10) .
1ha J
~--
==-=.-= ~---
r- ____
-- -~ -
io-- -
--
----- - -
. .:g. " -... -.;.......',.,
.' ~ ..."-' .... ...... ,:... ~.•: •. til.:. .
'.
.,
,
:: : :.::: f 1-··":···: ..,..:,: .:• ..•~•... -:. .: .- ..
I .... ::··:.... ··.~,
p Fig . 10. PERMEAMETRO .
38
T hb 1 i
~-=-
III.
CONCEPTOS TECNICOS QUE NORMAN EL CRITERIO EN LA PLANEACION Y PROYECTOS DE OBRAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE
Una poblacion se abastece de agua con varios propositos: para beber y cocinar , para bano , lavado de ropa y utensilios, para los sistemas de calefaccion y acondicionamiento de aire , para riego de prados y jardines , para o rnato en fuentes y cascadas , para fines industriales , para eliminar los desechos industriales y domesticos , para la proteccion de la vida y la propiedad usando la contra el fuego y para muchos otros usos . Un sistema de abastecimiento de agua potable consta fundamentalmente de las siguientes partes : obra de captacion, linea de conduccion , tanque de regulacion 0 de almacenamiento , linea de alimentacion y red de distribuc ion . Eventualmente se incluye planta potabilizadora y la planta de bombeo . Un buen servicio de agua potable debe suministrar agua de buena calidad , en cantidad suficiente, a la presion necesaria , a toda hora y en todos los puntos de la poblacion . Para estos fines se Ilevan a cabo actividades que norman el criterio del ingeniero con relacion al medio en que va a operar. Estas actividades se resumen en el siguiente cuadro sinopfico :
PRELIMINARES
ACTIVIDADES
ESTUDIOS DE CAMPO
Categoria politica .-Datos historicos . Coordenadas geogrcificas.-Ubicacion. Estudio socioeconomico . Estudio de factibilidad . Geohidrologicos .-Topogrcificos . Climatologicos. Aforos y toma de muestras de agua. Sondeos . Caracter isticas de la energia elec trica . Punto de toma de corriente . Estudio de resistividad .-Zonas de crecimiento tutu rO .-Materiales y mana de obra disponibles .- Flete y pasajes .-Obtencion del plano predial.-De pavimentos.-De instalacion de agua potable si hay. -De alcantarillado si hay .-De instalaciones electricas.-Telet6n i cas.-De gas .- Topogrcificas, etc.
39
DE LABORATORIO
DE OFICINA ACTIVIDADES
ELABORACION DEL PROYECTO
Anal isis de muestras de agua . Perfodo econom ico . Estudio de dotacion . Estudio demogratico. Poblacion de proyecto . Eleccion de la fuente de abastecimiento . Elecc ion del tipo de tuberfa (acero , asbesto, etc .). Datos de proyecto . Obra de captacion .- Unea de con duccion . Obra de regulacion 0 de almacenamiento. Unea de alimentac ion .- Red de distribucion . Potabilizacion .- Equipos e instalaciones electromecanicas .- Tomas domiciliarias.-Hidrantes contra incendios.- Especificaciones.- Presupuesto y Financiamiento .- Memoria descriptiva del proyecto .
Las actividades anteriores se refleren a 10 siguiente: a)
ACTIVIDADES PRELIMINARES
DATOS HISTORICOS Fecha de fundacion , nombre 0 nombres de fundadores , razon de la fundaci6n , significado del nombre de la poblacion , acontecimientos historicos importantes. CATEGORIA POLITICA Se refiere a que si la poblacion es capital de Estado , cabecera de mun icipio, parte del municipio, villa, delegacion, rancherfa , etc. , y el Estado a que pertenece . POSICION GEOGRAFICA Se refiere a las coordenadas geograticas , es decir longitud y latitud, asf como su altitud con respecto al nivel del mar.
40
UBICACION En que region de un Estado de la Republica se encuentra, en qu e kilometraje de una ruta, 0 que desviacion existe para IIegar y por que medios. ESTUDIO SOCIOECONOMICO Se refiere al tipo de poblacion , de calles, de casas , costumbres generales de los habitantes, servicios de que disponen , como son : agua potable, alcantarillados , energia electrica , teletonos , correos , centros de higiene y saIud, hospitales y sanatorios , mercados, rastros , templos , cines , teatros, panteones , datos censales; debe tambien observarse el modo de vestir, los alimentos basicos , poblacion que trabaja, numero de analfabetas, fuentes de trabajo , locales y regionales , materias primas 0 productos elaborados de la localidad , salario minima y otros que den idea de la vida social y economica . ESTUDIO DE FACTIBILIDAD Nos determina la posibilidad de realizacion de la obra en funcion de la capacidad de endeudamiento de la poblacion . b)
ESTUDIOS DE CAMPO
GEOHIDROLOGICOS Se refiere a la localizacion de fuentes de abastecimiento , superfic iales y subterraneas segun 10 indiquen los estudios hidrologicos 0 geologicos ; segun su procedencia, se puede prever la cantidad y ca lidad , fo rma de prever la contaminacion , epoca en que se dispone de mayor 0 menor cantidad de agua , forma y manera de disponer de esas fuentes y todo 10 que la hidrologia y la geologia pueda darnos respecto a la dispon ibili dad de agua para la localidad . TOPOGRAFICOS Se hara un reconocimiento de la 0 las zonas de captacion , de las probables Ifneas de conduccion , de sitios probables de emplazam iento de la planta potabilizadora 0 caseta de cloracion , asi como del 0 los t anques de regularizacion 0 de almacenamiento , de la 0 las Ifneas de alimentacion y de la poblacion. Despues de estos reconocimientos se haran los levantam ientos topograticos, con su respectiv~ perfil en los casos necesarios de los sitios mencionados. En el levantamiento topogratico de la poblacion se tomaran en cada cru cero las elevac iones del terreno . Estos estudios 0 levantamientos deben partir de " Bancos de nivel " referidos al nivel medio del mar. En ahorro de tiempo se pueden aprovechar los bancos localizados por los 41
ferrocarriles 0 por caminos, por la S.A.R.H . 0 por otras dependencias oficiales 0 privadas. CLiMATOLOGICOS Estos estudios se refieren naturalmente al tipo de clima, recurriendo a los registros de temperatura, poniendo atenci6n a las maximas, minimas y medias , se refiere tambiem a la direcci6n de los vientos dominantes, a los periodos de Iiuvias e intensidad de estas . TOMAS DE MUESTRAS DE AGUA Y AFOROS Se refiere a tomar con recipientes adecuados, con especiales precauciones sanitarias que mas adelante se detallaran y a profundidades convenien tes, las muestras representativas de las fuentes . Estas muestras serviran para anal isis de laboratorio. Se aforara la fuente para determinar el gasto que aportan . De esta manera sabremos la cantidad y posteriormente la calidad del agua de la fuente que se trate. CLASIFICACION DE SUELOS Esta actividad nos indica el tipo de suelos que se va a excavar, si es tierra (material clase A), roca suelta (clase B, roca fija (clase C). RESISTIVIDAD Es un estudio que se hace para determinar el potencial electrico del suelo , con miras a proteger cat6dicamente a la tuberia en caso de que esta sea metalica 0 tenga refuerzo metalico. CARACTERISTICAS DE LA ENERGIA ELECTRICA, Y PUNTO DE TOMA DE CORRIENTE Esta actividad se desarrolia con el fin de conocer el voltaje, frecuencia , cicio , etc. , para determinar el tipo de instalaciones electricas posteriores y necesarias en el sistema. EI punto de toma de corriente es necesario para saber en d6nde se conectara la linea que alimentara de energia electrica a las partes del sistema que 10 requieran. OBTENCION DE PLANOS Se obtendran los pianos indicados en el cuadro sin6ptico, tales como : predial, de pavimentos , de agua potable si hay , de alcantarillado si hay, instalaciones electricas , telef6nicas, de gas, etcetera.
42
OTROS Ademas de las anteriores actividades debe tomarse nota de los materiales existentes , su costo, localizacion . Debe anotarse tam bien las zonas de crecimiento futuro, etcetera. c)
ACTIVIDADES DE LABORATORIO. CAUDAD DEL AGUA
CONDICIONES DE POTABIUDAD Para que las aguas sean ingeridas por el hombre de manera que beneficie su salud, es necesario que Ileven en solucion ciertas sustancias que las hacen agradables y nutritivas, como el oxigeno y bioxido de carbono y sales minerales de potasio, sodio, calcio y magnesio en cantidades pequei'ias; pues el exceso hace impropia el agua para el consumo . Debe estar exenta de materias perjudiciales a la salud , libre de olores, colores y germenes infecciosos. Su temperatura debe fluctuar entre 10 Y 15° C y debe ser de sab~r agradable. Las aguas que reunen estas condiciones son lIamadas "aguas potables" . ANAUSIS DE LAS CARACTERISTICAS DEL AGUA Para conocer las caracteristicas del agua se realizan una serie de anal isis de laboratorio que se clasifican en : fisicas, quimicas, bacteriologicas y microscopicas. En la actualidad debe aumentarse un anal isis mas : el radiologico. ANAUSIS FISICO Estos analisis consisten en determinar la turbiedad, color, olor, sabor y temperatura. La turbiedad se debe a la materia organica en suspension : arcilla, barro , materia organica , organismos microscopicos , etc . Se puede hacer desaparecer por la sedimentacion, filtracion, coagulacion . Sanitariamente es inocua si es deb ida a arcilla 0 a otras sustancias minerales, pero es peligrosa si la turbiedad proviene de aguas calcareas 0 residuos industriales. La turbiedad no debe exceder del grado 10 de la escala de silice, pero es conveniente que no sea mayor de 5. EI color proviene general mente de la descomposicion de materia vegetal, aunque a veces tam bien proviene de las sales de hierro. En realidad el color se debe a materias en estado coloidal y en solucion . Se quita p~r coagulacion y filtracion y tam bien p~r el uso del carbon activado. No debe exceder del grado 20 de la escala normal de cobalto pero es preferible se mantenga por debajo de 10. EI olor y el sabor son dos sensaciones que tienen una relacion intima y van casi siempre unidas; sin embargo , a veces puede haber sabor en el agua 43
sin que se Ie aprecie olor alguno . No existe forma de medir el olor y el sab~r, por 10 tanto en los anal isis solo se indica si este es aromatico, mohoso, rancio , de cloro , etc. EI olor se quita por aireacion, por filtracion, por coagulacion y por el carbon activado . La temperatura de la muestra se mide con termometros especiales u ordinarios ; debe estar comprendida entre 7 y 18° C. ANALISIS QUIMICOS EI analisis quimico tiene estos dos objetivos: 10. Averiguar la composicion mineral del agua y su posibilidad de empleo para la bebida, los usos domesticos o industriales. 20 . Averiguar los indicios sobre la contaminacion por el contenido de cuerpos incompatibles con su origen geologico. Lo que quimicamente se determina es : contenido de s61idos totales, presencia de cloruros, cantidad de oxigeno consumido : contenido de nitrogeno amoniacal, nitritos y nitratos, dl.)reza y alcalinidad , ac idez, gases disueltos, melales y metaloides. La manera de hacer estas determinac ion es y las cantidades tolerables de estas sustancias en el agua se vera en las pruebas de laboratorio . ANALISIS MICROSCOPICOS Este anal isis explica la presencia de olores y sabores incon\';mientes, la obstruccion de filtros, el progreso en la autopurificacion de corrientes, la presencia de un exceso de desechos industriales t6xicos, la presencia de aguas negras y por 10 tanto , contaminaci6n; ayuda en la interpretaci6n de los anal isis quimicos; en el estudio de alimentos de peces, crustaceos y otros organismos acuaticos . En este examen general mente se toman 500 c .c., que se filtran a traves de arena fina; hecho esto, se lava la arena con una cantidad conocida de 3gua destilada y se toma 1 c.c . de esta que en un portaobjeto se observa al microscopio. Se pueden encontrar: elementos inertes como arena , arc illa , rest os de vegetales, paja , poien, etc.; seres vivos, animales y vegetales cuya presen cia no es peligrosa pero puede ser molesta porque son causa frecuente del mal sabor y olor del agua ; elementos que indican contaminacion por el hombre 0 los animales , tales como restos textiles, elementos que provienen de mater:as fecales, parasitos intestinales; elementos que 'acusan falta de filtracion por el sueio 0 falta de proteccion al captar el agua , restos de insectos, crustaceos 0 cadilVeres completos de estos ani males. La mayor utilidad del anal isis microscopico es encontrar las algas que producen el olor y el sab~r . ANALISIS BACTERIOLOGICOS Las bacterias son seres mi croscopicos de vida unicelular. Existen en diferentes lugares, pero por 10 general cada tipo en su ambito natural y su presenc ia en otro med io es meramente accidental. La mayoria de las bacte-
44
rias son inocuas y muchas de elias son importantes en la ecologia; unas cuantas son peligrosas y est as son las pat6genas 0 bacterias que causan enfermedad, otras no son siempre peligrosas por si mismas pero estan usual mente asociadas con formas pat6genas . EI bacilo Coli 0 B. Coli es un miembro de este grupo. EI examen se hace para determinar el numero de bacterias que pueden desarrollarse bajo condiciones comunes, asi como detectar.la presencia de bacterias del grupo intestinal, que en caso afirmativo, constituye un indice de que la contaminaci6n es de origen fecal y sugiere la presencia de organismos pat6genos. La ausencia de B. Coli indica la bondad del agua pues en este medio los germenes productores de enfermedades hidricas son menos resiste:1tes que el B. Coli , por 10 tanto, cuando la coli metria acusa resultados negativos no debe temerse la presencia de otros germenes. La interpretaci6n de los ana/isis est a bas ad a en las siguientes determinaciones: 1. 2.
Determinaci6n del numero de germenes (cuenta de colonias) por cm 3 , en gelatina a 20 0 C y en agar a 37 0 C. Investigaci6n de las bacterias del genero Escherichia. Indice B. Coli.
Las bacterias desarrolladas en gelatin a a 20 0 C, pueden incluir organ ismos dai'linos 0 inocuos y su cuenta no debe exceder de 100 p.c.c., excepto en casos especiales como en rios muy turbios donde puede lIegar a 200 p.c.c., con la condici6n de que otros facto res sean satisfactorios. La cuenta a 37 0 C interesa mas que las anteriores y tiene mas valor puesto que est a temperatura corresponde al cuerpo humane y las bacterias desarrolladas en esta prueba comprende aquellas que habitan en el cuerpo humano . La cuenta de bacterias indica la cantidad y no la calidad de la flora bacterial. En general su numero no debe exceder de 100 p.c.c. en el agua potable y es deseable que no sea mayor de 10. Con re/aci6n a la investigaci6n de las bacterias del genero Escherichia y el Indice B. COli, el reglamento para los anal isis de potabilidad de las aguas de la Republica Mexicana, impone ciertos procedimientos que demandan pericia en actividades de laboratorio, p~r 10 que la tecnica e interpretac i 6n de resultados de estas pruebas se daran en la clase correspondiente a Laboratorios de Ingenieria Sanitaria. ANALISIS RADIOLOGICOS EI avance de la ciencia y de la tecnica ha impuesto el uso de elementos radiactivos que por 10 mismo desechan las lIamadas basllras radiactivas como consecuencia de actividades de investigaciones cientificas en unos casos y como residuos de procesos industriales en otros. Este analisis determina la radiactividad (neta. total, suspendida . disuelta) ; la presencia de estroncio total radiactivo . de estroncio total 90 . Las glandulas sexuales y los gametos son los tejidos mas vulnerables y sobre los que la radiactividad ejerce un mayor peligro. EI material hereditario de las celulas reproductoras puede experimentar modificaciones mas 0
45
menos profundas (si no mortales para la celula) 10 suficientemente intensa para modificar un gene . d)
ACTIVIDADES DE OFICINA
ESTUDIO DE DOTACION Se entiende por dotacion la cantidad de agua que se asigna a cada persona por dla y se expresa en li h/ d (Iitros por habitante por dial . Esta dotacion es una consecuencia del estudio de las necesidades de agua de una poblacion , quien la demanda para los usos siguientes para saciar fa sed , para preparacion de alimentos , para el aseo personal , para el lavado de utensilios y vestido , para el aseo de la habitacion , para el riego de calles y jardines , proteccion contra incendios , para edificios 0 instalaciones publicas , para usos industriales , comerciales , etc. Los anteriores usos se resumen en : consumo do mestico , consumo publico , consumo industrial, consumo comercial , fugas y desperdicios . CONSUMO DOMESTICO EI consumo domestico varia segun los habitos higienicos de la poblacion, nivel de vida, grado de desarrollo , abundancia y calidad del agua disponible , condiciones climaticas, usos y costumbres , etc . Es dificil establecer una cifra como puede apreciarse; sin embargo , en nuestro pais puede estimarse entre 75 y 100 I/ h/ d , la cantidad basica para el consumo domestico, que incluye necesidades fisiol6gicas , usos culinarios, lavado de ropa y utensilios, sistemas de calefaccion y acond icionamiento de aire . riego de plantas y jardines privados , aS80 de la vivienda y bienes muebles. CONSUMO PUBLICO Este consumo se reflere al de los edificios e instalaciones publicas tales como : escuelas, mercados , hospitales , cuartelEs , rastros , hidrantes, riego de calles, prados, jardines, se~vicios contra incendio, lavado de redes de alcantariliado . Este consumo es variable pero en nuestro pais puede estimarse entre el 20 y 30% del consumo domestico. EI consumo publico normal mente es excesivo debido a descuidos, pues 81 desperdicio en tales usos publicos se debe a danos en tuberias, Ilaves 0 accesorios cuya reparacion inconscientemente se retarda . Para prevenir 0 ater uar est os desperdicios debe tratar de eliminarse los servicios gratuitos, plJes en la sociedad impera la realidad de que 10 que es de todos esta al cuidado de nadie . COI'JSUMO INDUSTRIAL Depende del grado de industrializacion y eel tipo de industrias, grandes o pequenas. Las zonas industriales en muchcs casos conducen a un desa-
46
rrollo urbanistico que trae como consecuencia un aumento en el consum~ del agua . En el consumo industrial del agua, influye la cantidad disponible, precio y calidad , asi como la profundidad de los mantos acuiferos que pueden ser explotados . En general las industrias de cierta magnitud se abastecen en forma particular de sus propios-sistemas sin gravitar sobre el sistema general de la poblacion . CONSUMO COMERCIAL Depende del tipo y cantidad de comercio tanto en la localidad como en la region . Igual que las industrias, el comer-cio tambiEm conduce a una mayor concentracion de poblacion ; con la diferencia de que esta con centracion es muy localizada por presentarse periodicamente ; esta concentracion demanda una mayor cantidad de agua. FUGAS Y DESPERDICIOS Aunque las fugas y los desperdicios no constituyen un consumo ,. es un factor que debe ser considerado. En la vivienda influye en el consumo domestico; pues es corriente encontrar filtraciones 0 fugas permanentes debide a desperfectos en las instalaci ones dom icil iarias . Estas perdidas aunadas al mal uso de los consumos publ icos y al irracional uso domestico, conducen a agravar el consumo general de agua. Las fugas y desperd icios que se presentan en todas las partes del sistema constituyen un porcentaje important e del consumo total. Estas perdidas giran alrededor del 35% de la suma de los consumos antes citados . AI determinar la cantidad que de cada uno de los conceptos anteriores requiere el individuo para la satisfacc ion de sus necesidad es y reun irlas en una so la se tiene la "dotaci on". En nuestro pais no es comun ni facil hacer estos estudios, pero existe inqu ietud por real izarlos , pues !a demanda cada vez mayor de los pueblos por gozar del servicio de agua potab le esta obligando a los tecnicos a estudiar las necesidades de agua en cada poblac ion . Por ahora, la dotacion se fija de acuerdo con el criterio del tecnico , el que generalmente 10 norma 0 guia la comparacion con otra pe blacion . ya sea por el clima 0 p~r el grade de desarrollo. Una buena gu ia en est os casos es la siguiente tabla de consumos : Consumo Consumo Consume Consu mo •
Domest ico .. . ........ Public o (20 a 30%) ... Industrial (40 a 100%) Com erc ial (15 a 50%)
. . . ....... . . ..... . .. .......... ........ ..
. . . .
de de de de
75 20 30 10
a 100 I/ h/ d
a 25 II hi d a 75 II h/ d
a 40 I/ h/ d*
Porcen tajes co n relaci6n al consumo domestico.
47
A esta tabla se aumentara el 35% de la suma de los consumos, como fugas y desperdic ios , quedando constituida de esta manera la "dotaci6n normal ". A la anterior dotaci6n se Ie incrementa otras cantidades que estan en funci6n del clima y de la magnitud de la poblaci6n . Estos incrementos son: Por influencia del clima : Clima Tropical ............ . ... .... . . .... . Clima Seco Ca liente .... . ............. .. . . Clima Templado ........ . ................ . Por influencia de la magnitud : de 25 000 a 30 000 .. habitantes de 50 000 a 100 000 .. habitantes de 100 000 a 200 000 . . habitantes de 200 000 en adelante habitantes
100 I/ h/ d 60 I/ h/ d 30 IIh/ d
· . . . .. .. . . .... 30 · .. .... .. . . ... 50 · . . ........... 70 · . . . . . ........ 100
IIh/ d I/ h/ d I/ h/ d II hi d
La cantidad que constituye la "dotaci6n normal " es el minima que debe darse a una poblaci6n . La Secreta ria de Desarrollo Urbano y Ecologia propone en sus "Normas de Proyecto para Obras de Abastecimiento de Agua Potable en la Republica Mexicana", las siguientes dotaciones que estan en fU(lci6n de la magnitud y el clima de las poblaciones. Habitantes de 2500 de 15 000 de 30 000 de 70 000 de 150 000
a 15 000 a 30 000 a 70 000 a 150 000 en adelante
CalidCi>
Templado
150 200 250 300 350
125 150 200 250 300
Frio 100 125 175 200 250
I/ h/d I/h/d II hi d II hi d I/h/ d
VARIACIONES DE CONSUMO Un sistema es eficiente cuando en su capacidad esta prevista la maxima demanda de una localidad. Para diseriar las diferentes partes de un sistema se necesita conocer las variaciones mensuales, diarias y horarias del consumo . Interesan las demandas medias, las maximas diarias y las maximas horarias. Estas demandas que representan volumen de agua en unidad de tiempo se Ilaman " gastos". Asi tenemos el "gasto medio anua'" (Om.a.), el "gasto maximo diario " (arT' d.), y el "gasto maximo horario" (am. h.). GASTO MEDIO ANUAL Es el gasto que en termino medio se consume en un dia cualquiera del ario ; se obtiene de la siguiente manera:
48
Om.a.
P XD
86400 (!.p.s.)
P D
=
Poblacion
= Dotacion .en
IIh/d.
GASTO MAXIMO DIARIO EI consumo medio anual sufre variaciones en mas yen menos, pues hay dias que por la actividad, la temperatura u otra causa, se demanda un consumo mayor que el medio anual; este consumo en mas se estima que fluctua entre 120 y 180%, pero en poblados pequerios lIega a 200%. En general en la Republica Mexicana el maximo consumo se registra entre mayo y julio. AI maximo consumo diario se Ie llama " gasto maximo diario" y el coeficiente con que se afecta al "gasto medio anual", para obtener este "gasto maximo diario" se Ie llama "coeficiente de variacion diaria". Este gasto es el que debe aportar como minima la fuente de abastecimiento, yes el que debe lIevar la linea de conduccion y con el que se calcula la capacidad de la planta potabilizadora y del tanque de regulacion. Se representa p~r Om .d. y se expresa en !.p.s. GASTO MAXIMO HORARIO A su vez el "gasto maximo diario" sufre variaciones en las distintas horas del dia, p~r 10 que en el dia de mayor consumo 10 que interesa es saber en que hora de las 24 se requiere mayor gasto. Se ha observado que en las horas de mayor actividad se alcanza hasta un 150% del "gasto maximo diario". A esta variacion del consumo se Ie llama "gasto max imo horario" y al coeficiente con que se afecta al "gasto max imo diario" se Ie llama "coeficiente de variacion horaria". Se representa p~r Om .h. y se expresa en !.p.s. PREDICCION DE POBLACION En la planeacion de un sistema de agua potable es necesario determinar la poblacion de la localidad en el futuro, sobre todo, al final del periodo econ6mico de la obra. Para lograr esto debe conocerse la poblaci6n presente y la forma como ha venido desarrollandose. Mediante censos oficiales levantados cada 10 arios se sabe como ha venido creciendo la poblaci6n; y la poblaci6n presente se puede determinar apoyandose en el ultimo censo, combinado con los registros de defuncion y de natalidad , as! como con el numero de centros de trabajo establecidos desde el utimo censo hasta la fecha del estudio. Si la localidad es pequeria se puede hacer un rapido levantamiento censal y determinarla mediante el plano predial. Conocida la poblacion pasada y presente, se puede predecir la poblaci6n futura considerando que los crecimientos futuros no siempre siguen las leyes del pasado, pues influyen a veces facto res que en ocasiones son imponderables y que lIegan a provocar un crecimiento que se sale de toda prevision. Existen varios metodos para determinar la poblacion futura :
49
C V . d . ='Q me;; x . d . a · m . a. .
120 a
o
IQ
VI
o
I'
m.at
%
E
F
M
A
M
J
A
j
S
0
N
0
Meses
C.v h . _ Q max . hor
- a 'rT\cb . d .
Q
/~
I'\~
/ /
C QI
holtl ri o
Q ,.,,~ '" d'lal'io
\~
VI
ci.
1110X .
"a1.CbO%~~ f'--
150 ~ . n Qt . d
.....o ~~ VI o
o
2
4
6
B
10
12
14
16
18
20
22
Hore s
GRA.F/CAS DE VAQI~CIOHES "Df. CONSUMO Fig . 11
50
24
METODO ARITMETICO Consiste en averiguar los aumentos absolutos que ha tenido la poblaci6n y determinar una cifra constante para un periodo fijo y aplicarla en anos futuros . PI
Pa
=
+
IN
- ---n
PI = Poblaci6n futura ; Pa = Poblaci6n actual. Pp = Poblaci6n pasada . n ::: Diferencia de tiempo en anos entre Pa Y Pp N = Diferencia de tiempo en anos entre PI Y Pp I = Incremento medio anual. Ejemplo : Sean PI = P'980; Pa Pp
=
P'960; n
=
=
10; N
P 1970
=
=
26318 habitantes .
10; P' 960
=
14 245 habitantes .
Aplicando la f6rmula se tendra : P'980 I
=
=
P1970
+
10 (I)
P'970 - P'960 10
P'980
=
26318
+
26318 -
14 245
1207 hab .lano
10 1 207 x 10
=
38388 hab .
En este caso s610 se consider6 el ultimo incremento Y no el incremento medio de todos los datos censales en cuyo caso daria una menor poblaci6n . Por 10 general este procedimiento proporciona cantidades menores a la realidad . Se aplica como una primera apreciaci6n ; pu es dad as las actuales condiciones en que se presentan los cr ecimientos demograticos este procedimiento ya no debe emplearse . Ello no obsta para saber que de todos modos existe este metodo y aprend er a manejarlo . METODO GEOMETRICO a)
Im.a.
Por incremento medio anual en porciento .
=
incremento medio anual en porc iento . 51
Ejemplo :
ANO
POBLACION
1f\ICREMENTO
INCREMENTO EN %
1930' 1940 1950 1960 1970
4716 7274 9496 14 245 26318
---
---
2558 2222 4749 12073
54.24 30 .54 50 .01 84 .75
Suma 219.54 21954 Im .a.
40
=
5.49%
En peri~do de 10 alios e5 54 .9% . De aqui 5e tiene : P1980 ~. 26318 + 26318 x 0.549 = 40766 P 1990 = 40766 + 40 766 x 0.549 = 63 146 hab . Este procedimiento presenia crecimientos mas rapidos que el anterior. b) Por la f6rmula del interes compuesto : P f = Pa (1 -t r) n r es la raz6n de incremento. n es el periodo en arios entre la
po~laci6n
futura y la actual.
Desarrollando por logar itmos la expresi6n anterior , se tiene : log PI
=
log Pa
+
n log (1
+ r)
de donde : Log (1
log PI -- log Pa
+ r) = - - - - - n
EI valor de (1
+ r)
asi obtenido sera el que se aplique al futuro .
Ejemplo : Sean los siguientes datos censales de una poblaci6n : 1930 1960 52
4 716 hab . 14245 hab .
1940 1970 -
7 274 hab . 26318 hab .
1950 -
9496 hab .
Periodo 1940 1950 1960 1970
1930 1940 1950 1960
n
log PI
log Pa
10 10 10 10
3.8617 3.9775 4.1536 4.4202
3.6735 3.8617 3.9775 4.1535
log . Prlog . Pa log . P,-Iog. Pa n 0. 1882 0.1158 0.1761 0.2667
suma EI promedio sera 0.0745 4
= 0.0186 = log
(1
0.0188 0.011 S 0.0176 0.0266 0.0745
+ r)
De donde antilog. ("i + r) = 1.044 ; 0 sea que 1 + r = 1.044 . Sustituyendo este valor en la f6rmula y considerando a P, igual a 1980 se tendra: (1
+ 0.044) 10 = 40
481 habitantes
P 1990 -= 40 481 (1
+ 0.044) 10 = 62
267 habitantes
P1980
= 26318
y
METODO DE MAL THUS PI
=
Pa (1
+
6)X
6 es el incremento medio anual x es el periodo norrnal entre censos, que se toma como la unidad . (En este caso el periodo es de 10 anos por 10 que x = 1.) En el caso "a" del metodo geometrico se vio que el incremento medio anual es de 0.549 0 sea que este es el valor de 6 ; como x es igual a 1, aplicando la f6rmula de Malthus tendremos: Para 1980; P1980 Para 1990; P1990
= 26318 =
(1 .549)1 40 766 (1 .549)1
= 40
= G3
766 hab. 146 hab.
METODO DE EXTENSION GRAFICA Con los datos censales disponibles se forma una grafica en donde las ordenadas representan el numero de habitantes y las abscisas los anos; en seguida se extiende la grilfica, ya sea determinando la ecuaci6n de la curva o al criterio del ingeniero. Este metodo se ace rca mas a la realidad que los anteriores . 53
METOPO Dr. EXTEN510N 6RAf\Cl 51 0 0 0 s -- - - - - - - - - - - - - - 'A
4In 37000
~---
--_ .- - ---- - - -
--7 /
,n
/
....... 01
2:
-
""-
(
~----'
r9]0
~
\940
!
,. /
I~SO
"30 -
-
1940 \.~SO- -
1960 -
onos
(Zt'l
Censal~s -
- -
-
- 4 71G.
- - - 7 274--
9
49C;
- - - - -14 2~5
19,0- - - - - -
Fig, 12 54
,., 70
Of. POBLAClOti
Datos
~Cii
~
.- -
194;0
T ,'
GRRFlCA
)
/"
318
/
/
----,
l./
/
/
I
/
I
METODO DE COMPARACION GRAFICA Se com para la poblaci6n en estudio con otras que hayan presentado caracteristicas sernejantes y que excedan en muchos anos a dicha poblaci6n . Se dibujan las graticas de todas estas poblaciones y se marca en elias el punto que corresponde a la poblaci6n igual a la que actual mente tiene la que se estudia; !uego se superponen las curvas haciendolas coincidir en dicho punto y se traza una curva media entre las rarnas posteriores; dicha curva representara el crecimiento probable de la localidad. PERIODO ECONOMICO Determinar el periodo economlco es hacer consecuente los gastos de capital con los pro babies ingresos del sistema. es decir, encontrar un pedodo "n" de anos en que 105 ingresos y egresos sean mas 0 menDs iguales 0 mayores los ingresos que los egresos . A continuaci6n se presenta un ejemplo de determinaci6n de un periodo econ6mico estudiado en . 1970. Los costos, intere~es, anualidades, y demas datos corresponden a esa epoca p~r 10 que para actualizar estos estudios s610 hay que sustituir estos datos con los actua!es. DATOS PARA I_A DETERMINACION DEL PERIODO POblaci6n Poblaci6n Poblaci6n Poblaci6n
presente (1970) para 1975 para 1980 para 1985
Costo de la obra para 1975 Costo de la obra para 1980 Costo de la obra para 1985 Anualidad Tarifa mensual Periodos por estudiar I.
26 318 31 000 37 000 43500
hab . hab . hab . hab .
$ 3 565 310.00 $ 4 255 440.00 $ 5 002 940.00 10%
$ 25.00
5, 10 Y 15 an os
PERiODO PARA 5 ANOS
EGRESOS a)
b)
Costo de :a obra sin incluir equipos electromecanicos Anualidad del costo de la obra sin incluir equipo electromecanico Costo de los equipos electromecanicos Anualidad del costa de los equipos electromecanicos al 10% y a 5 anos
$ 3 408 810.00' $ $
899234 .00 156 500.00*
$
41 280.00 55
c) d) e) f)
Reparaci6n y sustituci6n de equipos (10% del costo) Salarios anuales Consumo de reactivos Energia electrica
$ $ $ $ SUMA
g)
Imprevistos (10%)
$ 1 226 521 .00
$ COSTa TOTAL ANUAL
15 700 .00 229200.00 12960.00 28 147.00
122652.00
$ 1 349 173.00
INGRESOS Para calcular los ingresos se determina el numero de tomas en la actual idad (1970) Y el numero de tomas domiciliarias pro babies para 1975. Para determinar el numero de tomas se considera el numero de familias que hay en la poblaci6n tomando en cuenta que la familia mexicana se compone en promedio de 6 miembros. Asimismo, se considera que el 80% de esas familias tendnin tomas domiciliarias. No. de tomas para 1970 _ 26 318 (0.80) = 3 509
-
6
Ingreso anual 1970: 12 x 25 x 3509 = 1 052 700.00 No. de tomas para 1975
31 000 (0.80)
= 4 133
6 Ingreso anual para 1975: 12 X 25
x 4 133 = $ 1 239900 .00
Ingreso promedio de 1970 a 1975 - - - - $ 1 146300.00 PERIODO DE 10 AN as
II.
EGRESOS a) b) c) d)
Costo de la obra sin incluir equipo electromecanico Anualidad de este costo al 10% ya 10 alios Costo de los equipos electromecanicos Anualidad de este costo al 10% ya 10 alios Reposici6n y sustituci6n de equipos (10%) Salarios anuales
• No se consideran en la suma.
56
$ 4 098 940.00· $ 667080.00 $ 156 500 .00· $ 20770.00 $ 15700.00 $ 229200.00
e) f)
Consumo de reactivos Energia electrica SUMA
g)
Imprevi stos (10%) COSTa ANUAL TOTAL
$ $
12960.00 28 147.00
$
973857 .00
$
97385.00
$ 1 071 242 .00
INGRESOS No. de tomas en el presente (1970) = 3 509 Ingreso anual en 1970 = $ 1 052 700 .00 No. de tomas para 1980 _.]7 000 (0.80)
-
6
= 4 933
Ingreso anual para 1980: 12 x 25 x 4 933 = $ 1 479 900 .00 Ingreso promed io de 1970 a 1980 - - - -
$ 1 266300.00
De los resultados obtenidos se ve que para un periodo de 5 arios los egresos son mayores que los ingresos , 10 que indica que la poblaci6n no tiene capacidad para pagar en ese plazo ; para 10 arios los ingresos son mayores que los egresos , 10 que indica que la poblaci6n tiene una capacidad econ6mica mayor de la necesaria para pagar en ese plazo, 10 que quiere decir que si la poblaci6n puede pagar en 10 anos , con mayor raz6n podra pagarla en 15, 20 0 mas anos puesto que la anualidad va disminuyendo a medida que aumenta el plazo . EI periodo econ6mico real es el promedio de 5 y 10 anos 0 sea 7.5 arios. Efectivamente: Egreso para 5 anos Egreso para 10 anos Suma Egreso promedio
$1 349 173 ~1 071 242 $2420415 $1 210207
$1 146300 Ingreso para 5 anos I ngreso para 10 an os j1 266300 Suma $2412600 $1 206300 Ingreso promedio
Com o se ve, en 7.5 anos se igualan 105 egresos con los ingresos , por 10 que puede cons iderarse 10 anos como periodo econ6m ico en este caso . ESTUDIO DE FACTI Bill DAD Este estudio nos determ ina la posibilidad de que se realice la obra , ya que nos da idea del poder de endeudarniento de la localidad . Este estudio se apoya en los siguientes datos : poblaci6n actual ; dotaci6n ; salario minimo ; numero probable de tomas domiciliarias. 57
Ejemplo de un estudio de fact ibi lidad : 26318 hab . 200 I/ h/ d $25 .60 Datos socioecon6micos
Po baci6n 1970 Dotaci 6n Salario mlnlmo Fuente de informaci6n
No toda el agua que se capta se vende ya que hay fugas , desperdicios, servicios gratu itos y tomas fraudulentas 0 clandestinas . Para determinar el volumen vendibl e (V'/) se cons iderara que el 80% de la poblaci6n tendra serv icio y que s610 se aprovechara el 70% de la dotaci6n .
Vv = 0.80 x 26318 x 0.7 X 0.200 = 2 948 m3/dia. Vv an u al = 2 948 x 365 = 1 078020.00 m 3 Para la estimac i6n del numero de tomas domiciliarias con ectad as al servicio , se puede considerar que cada familia est a integrada por 6 miembros , por 10 que: No. de tomas
0.8 X 26318
6
=
3509
Por experienc ias obtenidas en nuestro pais y en otros , se ha visto que pagar por servic io mensual de agua un dia de salario no perjudica la economia de la clase humilde , sin que esto quiera dec ir que este debe ser el precio tope. Con base en el salario minima y en el numero de tomas se tiene un ingreso anual por servicio de agua de : 12
x 3 509 x 25.60 = $ 1 077 960.00
EI mantenimiento y operaci6n de un sistema de agua potable demanda una inversi6n de $ 0.50 por cad a m 3 de agua servida por 10 que en el sistema en cuesti6n se gastan $ 539 010 .00 por ario (1970) . $ 1 077 960 -
$ 539 010
= $ 538
950 .00
Con esta cant idad se podra amortizar en 10 ari os a un interes del 9% anual , un capital de: 538950 0.155820
= $ 3 450 000 .00
que representa el poder de endeudamiento de la poblaci6n . Se adopt6 en este caso un periodo econ6mico de 10 alios. 58
ELECCION DE LA FUENTE Y TIPO DE TUBERIA
~UE
DEBE EMPLEARSE
Conocida la cantidad y calidad del agua de cac1a una de las fuentes y el costo probable para disponer de dicha agua, se elige la 0 las fuentes . Asimismo, de acuerdo con la calidad del agua y la topografia se determina de que material debe ser la tuberfa: asbesto-cemento ; acero; concreto reforzado ; P.V.C . (Cloruro de polivinilo) . DATOS DE PROYECTO Determinando todo 10 correspondiente a Estudios de Oficina se fijan los " Datos de proyecto" . Ejemplo : Poblaci6n
act~al
(1970)
26318 hab.
Poblaci6n de proyecto (1980)
37000 tlab.
Dotaci6n
200 IIh/d
Coeficiente de variaci6n diaria
1.2
Coeficiente de variaci6n horaria
1.5
Gasto medio diario (Om.l
86 I.p.s.
Gasto maximo diario (Orn.d.l
103 I.p.s.
Gasto maximo horario (Om.h.l
155 I.p.s.
Regularizaci6n
Tanque superficial de 1 500 m 3 de capacidad.
Fuente de abastecimiento
Manantial " Sta. Ana"
Sistema
Gravedad
Tratamiento
Desi-nfecci6n (cloraci6n)
59
ELABORACION DEL PROYECTO OBRAS DE CAPT ACION Debe entenderse como obra de captacion a la estructura 0 estructuras que nos permiten tomar en las mejores condiciones posibles, el agua de la fuente elegida . Hemos visto que en la naturaleza se dispone de aguas atmGsfericas, aguas superficiales, aguas subterraneas. a)
CAPTACION DE AGUA DE LLUVIA
EI agua atmosferica susceptible de aprovecharse mejor, hasta ahora, es el agua de lIuvia . Existen zonas rurales donde no se dispone de agua superficial ni subterranea 0 que se disponen de elias pero que son economicamente inaccesibles , sea por su profundidad 0 par su distancia. En estos casas , se recurre al agua de lIuvia . Siendo esta agua de buena calidad, no es una fuente permanente, por 10 que debe almacenarse en epoca de lIuvias para disponer de ella durante la sequia . Durante la recoleceion 0 el almacenamiento puede sufrir contaminacion , por tal razon jeben tomarse medidas para que esto no suceda . EI almacenamiento se haee en cistclrnas 0 aljibes cuyas dimensiones varian segun que sean unifam iliares 0 para un conjunto de viviendas. Para captarlas se utilizan teehumbres de las (;uales el agua escurrE: a una canaleta que a su vez desearga en un tubo de bajada que entrega el agua al deposito don de se almacena. Conviene, y hasta es indispensable cuando el agua se emplea para mitigar la sed , que el aljibe lIeve un filtro de arena . Debe desecharse la primera agua puesto que lava la superficie captante arrastrando las materias que se encuentran depositadas en ella ; para este fin es necesario que el tubo de bajada tenga un juego de valvulas que permita desviar 0 encauzar esta agua al tanque, seglJn se requiera . Las canaletas y bajadas deben ser de material inoxidable como asbestocemento , plastico , acero , galvanizado , y otros , eliminando los materiales de plomo por el caracter corrosivo del agua de lIuvia y sus eonsecuencias en la salud . Debe limpiarse periodicamente la superficie de captacion; el filtro de arena debe ser mantenido en buenas condiciones lavando peri6dicamente la primera eapa de arena 0 cambiandola (10 em . de espesor) . Las cisternas deben reunir :llgunos requisitos sanitarios basicos : a) b)
c)
60
EI depos ito de almacenamiento no debe tener grietas tanto para no tener perdidas como para evitar la entrada de agua contaminada. Cubierta impermeable para preservarla del polvo, exerementos de pajaros , ca ida de insectos 0 agua eontaminada . Sistema sanitario de extraccion de agua, en forma gravitaeional si la topografia 10 permite 0 una bomba dispuesta en condiciones sanitarias .
d)
e)
Filtro formado por un estanque 0 caja en que se coloquen dos 0 tres capas de grava clasificada de 1/ 2"; 1/4"; 1/8" Y una capa de arena (todas de 10 em. de espesor mas 0 menos) y un sis!ema de drenaje que descargue directamente al tanque. Alejar a una distaneia minima de 25 m. las letrinas sanitarias, sistemas de drenaje, fosa septica, pozo negro y otros de incorporaei6n al subsuelo .
Como precaueiones sanitarias debe tomarse muestra peri6dica para analisis bacteriol6g ico y desinfectar de vez en euando el agua de la cisterna mediante cloraci6n por previa determi naci6n del elora residual. Si la cisterna es de uso unifamilia r y el agua se ha contaminado, la que se use para beber debe tratarse: 1. Hirviendola durante 20 minutos. 2. Afiadiendo tres gotas de tintura de yodo por cada litro de agua dejandola reposar despues durante 30 minutos . 3. Anadiendo una soluci6n de cloro al 1% por cada 8 litros de agua dejandola reposar ·20 minutos (Ia soluci6n de cloro al 1% se prepara mezelando una cucharada de cal clorada can 1 litro de agua) . b)
CAPT ACION DE AGUAS SUPERFICIALES
a)
En Rios
0
Arroyos
La manera de captar el agua en cursos naturales como rios 0 arroyos varia segun el volumen por captar; las earacteristicas de la co mente, es decir, si es de regimen permanente 0 variable, gasto, velocidad , pendiente; de la topografia de la zona de eaptaci6n y constituci6n geol6gica del suelo; turbiedad del agua; material de arrastre; nivel de aguas maximas; nivel de aguas minimas; zona de inundaci6n ; nat' Jraleza del fondo del eauce y de otros factores que saltan a la vista en el p,oceso de elecci6n de tipo de obra de eapteei6n por toma directa. La variedad en las obras de captaci6n en corrientes superficiales van desde una toma sencilla formada por un tubo y un atraque (que se introduce en la corriente para descargar el agua a una estructura de transici6n 0 earcamo e iniciar desde alii la conducci6n ya sea por bombeo 0 por gravedad), hasta una presa de almacenamiento pasando por canales de Ilamada 0 derivaci6n , muros de retenci6n , torres, etcetera. Cualquiera que sea el tipo de obra que se elija en este caso debe satisfacer las siguientes condiciones : a) b)
La bocatoma se localizara en un tramo de la corriente que este a salvo de la erosi6n 0 de los azolves y aguas arriba de cualquier descarga de residuos. La clave del conducto de la toma se situara a nivel inferior al de las aguas minimas de la corriente. En la boca de entrada lIevara una
61
CAPTAtiON DE
/ T
~
lGUA~
. Ir Valvula de desaquer I r-- - SctCCl6n umocvib'll
l
4.00
e
3 .20
I
orlZ.n
l~ _
Dr llVIA
I
~ - - -
Sc.cc i6Y'1
1
--I---',,----,1
I,
I
'
I
'I, '! ~=}---=f" c.ajo. dcz.fdho I
f.f i
~ casqvillo mczt~\ico __ _~Clya
\'Q
rnov ib(~
colocQr bOIT"lDQ _
___ -..... :
'
HUTO
do to
CGSO _ _ -
:
~chancha' "
Fig . 13
62
i"",s'olocioYl
s-i t.cz
coloca Domloo dQ. mot.cl".
CAPTACIOH DE A6UAS lLUVJA
r
%
'/
TUbO d~ bojada pluvial
r
~i; Ita 1ormaQQ. d~
eOrf alambron
'I""
//
CISTERNA (ON D/SPOSI-
TIVO Dr lAVADON TECHO. I . · .. • '. . . . ... .. . ' .
'.
jill.
•
, '
, ..... ' / // ...... ' / / . /..... ' / // " .../....;/...... /,1'/ ..., .. /
Tubo
dlZ bajada
pl1Jviol -
-
:/'"
~~-V~!vuIQ d~ paso
~ ~~;~:===:;J
CISTERNA CON flLTRO DE
... .
/ ..'
10
bomb~
------
C ~RB ON
Fig . 14
63
c)
d)
rejilla formada por barras 0 alambron con un espacio libre de 3 a 5 cm . La velocidad a traves de la rejilla sera de 0.10 a 0.15 m.p.s. para evitar hasta 10 posible el arrastre de materiales flotantes . La velocidad dentro del conducto debera ser como minima de 0.60 m.p.s. con el objeto de evitar azolves. EI limite maximo de velocidad sera fijado por las caracteristicas del agua y el material del conducto. En el proyecto de la obra de captaci6n se dispondran los elementos que permitan la operaci6n, el acceso, inspeccion y limpieza de las partes de la obra.
Estos elementos son : escaleras en gradas, escaleras marinas, registros, compuertas, barandales; iluminacion, marcas 0 seriales, etc. Habra ocasiones en que como medida de seguridad se disenaran alarmas , sistemas de comunicacion, venti las, etcetera. Como hemos visto , las aguas de los rios y arroyos estan general mente contaminadas tanto por los desechos de poblaciones que se asienten aguas arriba , como par las impu rezas que son arrastradas por el viento 0 por las aguas de lIuvia, razones estas que requieren cierto tratamiento para ser suministradas. En medios rurales, se evitara en 10 posible el aprovechamiento de estas fuentes p~r el problema econ6mico que representa. b)
En Lagos
0
Lagunas
Cuando se uti lice como fuente de aprovechamiento un lago 0 laguna , se localizara la obra de toma 10 mas alejado posible de la orilla, yen un punto donde pueda obtenerse agua de la mejor calidad . Dicho sitio debe estar alejado de las desembocaduras de corrientes y sedimentos que ya previamente se habra determinado en estudios de campo . La profundidad a que debe estar la bocatoma sera tal que no permita la entrada de azolves ni resienta los efectos del oleaje ; efectos que experimental mente se sabe estan entre 4 y 6 m. de profundidad en lagos 0 lagunas de regular extension . De todos modos , la bocatoma siempre debe estar abajo del nivel de aguas minimas . La obra de captacion en muchos de estos casos esta constituida por una estructura de acceso 0 puente, una t~rre que funciona como carcamo en cuyo interior estan los equipos y juegos de compuerta, los que se operan desde un pue rl te de maniobras instalado sobre la misma torre; de esta torre misma sale a la profundidad conveniente, el 0 los tubos de toma cuyo extremo constituye la bocatoma, que debe estar protegida con rejilla como se indico en las obras de toma de rios y arroyos. c)
En Embalses
Cuando como obra de captacion de las corrientes se recurre a las presas de almacenamiento , se provoca un emba se contenido por una cortina 0 muro que puede ser de los tipos y formas que nos ensenan las obras hidrau-
64
69
OBRAS
j
DE
rOMA
- ENTIt ... D... NIVIL Of .... \lAS ..... '(1111 ....
ItIIlLL ... Of
TO"'"
Fig . 15
I. . "nne
_ITIC.CO UClellAL
I . •. I. , . "TO .
I.' . •"'ITA.A 65
i
111111111 I I [Ii , I :I I I I I I I
I
I II" I,ll r I I
0
I
ilili \, Ii' , HI I illl !Ii: ,I ~ -:-::
,I il
II! , II I
I, '
I
, I' I
w
~
I,
;1
I
1/'
~
~.
66
~
~
~
uI&-l
Ci. Q
c::t
I: 0
t-
v\,0
II ! I' ~'/~", I II
I
:11
\\0/
",-,r"
. -,
11
III ~~I i I
il
,,"')' \\~
7::<0
.~
II
III
at
II ~
z~ I ;
;::~'
I ' :
I, ,
.,~
, \\\/
'/,;>~\"..
/.
,\ ..,
\'l
\
,\
'l
I
.~
l.L
CAlETA INTRADA
A LA CON DUCCION
VALVULA. . .
CO..'UIltTA
Fig. 17
''',,"TO
Pk.TlCa. aAc ••aAI. I . I . I. A . Ino . la• . IAalTAIIA
67
r
-
~
'-U
T·-· ·~ ··
~-T
,
I I
I4J
....
r
Il.l
::>
0.
JJ
,
'Lj u
...c
E
::>
't3
0
§
cO
..9
I/{ (
rn
III I
:n
...,
I"!
I
i I,
i i' ~ I: , ,I II!
I, ,
' I ! II I
Ito.J .-J
't,) r---. .1\ , U
'---'--
""
::>
I:
1r !I
:::>
z:
IU
1 0XI I
U
oeS
I t-
, ,
~ I I
:
1: ,1
itl
l:
!ill iI
~~'
:::;)
z::
-oJ
u
I,
68
I
0
'1
J_l_
a
-u
:!
I
I 0
l-
11,1'
I
II
..u
0
i,
')
C
~I
I
t:
z:
-
e ..... 01
ell:
t:r.
cO
0
Ol
Li:
Tom
0
o p 0 y 0 do. n
.1 f 0 n do.
--..=-..,..,....-.
Tomo
opoyodo
.n
.1
fondo
OBRns DE TOMA tti RiOS NO
N'WEGA~lt.S
Fig. 19
69
'Y
I
-
I .lei
!
_ I I J
~
I
t
:: : I 'J
Z
::' II =. 1 I
..J
~ 112
:::
c:I
II. II
_1
<\
-U
LL
Ct tL-.I
c.. :::>
Ii
0
..0
C
0 CO
,J)
II ·~I C"!
u.1
I
-
'"
' 1\
p, ,,' '0
, +,~
,,,,I,,",
.,
",
70
lJ.J
CJ..
u CY .,
I
I
'.
0= 0
O ~
I
,\'
z::.
N
&I.D
0
I I I
0
f-
,,\
'"
I~\\\
:z::~
I>-J
<:! Vl
f-- 'j U cI
u..Jr.
01.<:7
aU .a:
0
L" }: 00
f-- \.J
~
licas. La capacidad de esta obra esta en funcion de la demanda de la poblacion y de la aportacion de la corriente en intervalos de tiempo mas 0 menos definido y que se conocen cuando se dispone de la historia hidrogrMica de la corriente . Una presa esta constituida por obra de toma, cortina y obra de excedencias; mismas que a su vez constan de otras partes. La elecc ion de la obra de toma depende del tipo de cortina, del gasto por extraer, de la carga hidraulica, de la topografia, geologia, volumen y tipo de azolves, etcetera. La captacion se lIeva a cabO generalmente por medio de una torre que se localiza cerca del pie de la cortina en la parte de aguas arriba, disponiendose entradas a diferentes niveles. En cada una de estas bocatomas se instalara una vaivula cuyo mecanisme de operacion se coloca en la parte superior de la torre. La valvula de servicio se puede instalar al pie de la torre, la que esta ligada a la corona de la presa 0 a una de las laderas de la boquilla . La toma puede tam bien estar constituida por una tuberfa que se ahoga dentro de la cortina colocandole a la entrada una rejilla . En el lade de aguas abajo de la cortina se instalan las valvulas de emergencia y de servicio. La rejilla se forma con barras de acero soportadas por un marco de acero 0 de concreto. La separacion de las barras varia de 5 a 7.5 cm . centro a centro. La velocidad con que el agua debe pasar por la rejilla debe ser menor de 60 cm. por segundo. EI area total A' de la rejilla debe ser igual a 1.25 A, siendo A el area de paso de la rejilla . c)
CAPTACION DE AGUA SUBTERRANEA
a)
Agua de Manantial
No siempre es de buena calidad bacteriologica el agua de manantj al ; pues en muchos casos no son mas que pozos superficiales cuya agua procede de un estrato aculfero compuesto de piedra caliza fragmentada, arena o grava, situada a escasa profundidad . Debido a que no siempre es posible determinar la profundiad del estrato en que se encuentran las aguas, ni si el agua esta protegida de la contaminacion superficial por la impermeabilidad del terreno, es necesario tomar precauciones rigurosas antes de aprovecharla para el consumo domestico y para beber. Los manantiales que se enturbian despues de las lIuvias indican que el aculfero ha recibido una recarga posiblemente contaminada . Cuando haya de ser utilizada el agua de manantial , este debera protegerse de los escurrimientos superficiales, del polvo , basuras, ani males , etc . EI venero debe ser perfectamente protegido por una camara formada por un muro y estructura de cubierta. EI muro debe desplantarse sobre el material resistente y de ser posible impermeable , pero cuidandose de no tocar los veneros para no provocar su desaparicion 0 cambio de comportamiento hidraulico. La losa 0 cubierta debe protegerlo del contacto directo con el exterior. EI vertedor debe estar a la altura de la superficie libre del agua para no provocar sobrecarga en el manantial, y debe ir protegido con rejillas para evitar la entrada de personas 0 ani males. Adosado a este muro 0 a distancia 71
I
L
~
" "
)--..
i) n
r:. If) ~o
\.
~ u;>
..
c
, I
-Ie:!
~
C!] -1
z:~ o
oz:
u
'
'!1
o Jlz..
< - ~:J
I-ct
N (J)
LL
i, i!\
II i I'iil
;:' I:
!II
(J
11
()
!' i:i" i : ,I I
;
(1
D
ii:
,i:l,
()
..0
1
\:\'11
illl"
0
~
'J
Ie ~
ul
72
).
' ,I
-;J
",
"'
,II~
ii ",
,II
.' l~' -
c:
E J
(;
II , "
><
~4 i I
0
~
>=4 z
z
I
i
'" 1
~
ii'l
,"
,,,
''
-
',I
-
~1VCZ \ dcz aquQs maxima .. ---, I
~
steeror(
-Ton." da.-toma con los ~mos. c1LvadIDTU
+"t-_
VERTIC~L
T"bct,..(c con tOmo' ab ierta
Valvulcs
I rhTanq-uq, d~ t ~ r;.onc:tucc.lon ~
TOMA OE ~GUA MINIMA
'J
~ comptJllTt-c!l
d
MlLcQ",i Gmo/io
Q.
tOft! CI.
.e=
-D-~
Q!!cvadoyczs
~TUb"ia"" _. _ . _ . _ .
SECCION V.EIHICAL
PLANTA DE LA. TORRE Dt TOMA --.J W
CAPTilC10N EN EM&AL5rS Fig . 22
lorna
debe ir una caja 0 registro en donde se instalara la toma propiamente dicha y en la que se pondra una valvula para controlar la entrada 0 bloqueo del agua en la condu cc i6n ; pues es en este punto prec isamente donde se inicia la linea de cond ucc i6n . En la cubierta de la camara , se hara un registro para dar acceso a una escalera marina que servira para hacer la inspecci6n de su interior. Si el agua debe ser bombeada , el equipo no debe montarse sobre la cubierta de la camara , sino sobre el registro adosado que servira de carcamo . No debe usarse el agua de manantial para bebel' hasta disponer del ana lisis bacteriol6gico que demuestra que no existe contaminaci6n intermitente y que el agua es inocua en todo tiempo . Si el result3do del anal isis bacteriol6gico es desfavorable habra que tratar el agua filtrandola por arena 0 grava y establecer un sistema de desinfecci6n continua a base de cloro u otro desinfectante. Con el objeto de mantener lim pia la zona de afloramientos debe deshierbarse , procurando no arrancar los arboles ni de ra iz ni aserrandolos sino limpiar a su alrededor; debe tam bien circunvalarse la zona de afloramientos incluyendo la obra de captaci6n , con una cerca de alambre para evitar la entrada de animales . Durante la cimentaci6n del muro de la obra de captaci6n no deben emplearse metodos violentos tal como el usa de explosivos ; esta excavaci6n debe hacerse con mucho cuidado . Cuando hay var ios manantiales en la zona de afloramientos se captan en forma individual cada manantial y mediante conductos particulares se reunen en un carcamo desde donde se inicia la conducci6n . Aparte del tubo de toma , las cajas y camaras deben lIevar obras de excedencias y limpia y debe disponerse de escalas que permitan apreciar en c ualquier momenta el gasto del manantial y poder lIevar un registro de aport aci6n . b)
Aguas Freat icas
Como ya sabem os, est as aguas se caracterizan por estar a la presion atmosferica y no estar confinadas , pues circulan a traves de mantos porosos como arena, grava , tolvas poco coherentes , aluviones, etc . Estas aguas se captan mediante pozos a cielo abierto , mediante galerias filtrantes 0 mediante sistemas de puyones (well point), 0 pozos Ranney . Poz os a Cielo Ab ierto
0
Pozos Excavados.
Cuando se recurra a pozos a cielo abierto 0 someros se recomienda tengan un diametro minima de 1.50 m., si es circular y si es rectangular debe tener tam bien 1.50 m ., en el lado menor. Estos pozos tienen una profundidad general mente comprendida entre 10 y 20 m., y raras veces podra ir mas alia de los 25 m. Si la pared del pozo es de concreto , la parte situ ada en el estrato permeable debe lIevar perforaciones de acuerdo con un previo estudio granulometrico , pero si no se dispone de estos datos , se recomienda que el diametro de las perforaciones sea de 2.5 a 5 cm . colocadas en treboli74
I~
DII Aflorami~nto 0 v«riedrzro. EmllTgcznc:ia 0 c:W vaguada . :s~DIl6rictta 0 fifon .
r- D~
Estrato imptnmll4blc ~ " ,{t/n / / / / / / / / ! // / / / / I / / I / U / / ( / / / / / / / / / / / / / /
MANANTlQl Or. AflORAMlfNTO
Suel..n Cl~nC&r cn .Ifondo de 10. val/irS en \a. IQdercn dl2 los vallllS 0 ClJ'I los Clf/oramlento • • • formaciones i",~'Ift_Dlcs soliondo .. trovea de. S". di.coniinuidade • . _ I Man ant i 01,__",",
I"tival
fstrato imp
//LuI/
MA"ANTIAL Df. [t1t:R6EHCI~ Prac.lltdtn de la ClhlvClcion d.1 niv ..f fr~Otic:o a/aan%ar 10 VDgvada,atando auictoL of coudal manto 'I d las vOl'iaelQ"" cstocionola d ..t RlveL" Q!tua.. -
dc'
na_to
Fig . 23 -
MANj:lNTH1L t>f.
6R.II!.TA 0 FILOH
'ur,&" (uando ha., vernaroa aaccndcnt•• que tic"e" CG'9CfSIJ ficictltc paTD son., ai clftcrior. Mucha. do laa fUIl"t •• tc","ol«5 'I mcdiclsCiias .on do &sta tipo.
75
MAN~NTIALE'S
INTrRMI TENTE.S . _Son
aquQllo& donck l
salid,a dQl Q<:)UQ cczsa pa.riodl·<:a,n-H2.ntC2 por aXI5tlt d'lposd.os 5v6tczrranQ05 c.on salida an 5\tOl\ gu«- han de! Uana ..... se por aportoclon<2.'l
qve
Sa
d
l'3 Q
[.xl·5t.zn dos tipos ·. I0 3\'intermit~" tCZ5 puro~ " ~ "10 & int(zrca\Qr~s~{
. In asta tip~ al Q'3}1.Q C<150 d(? manor evan do la altura an aldesubtarranao ol:mantaGor no IIllgo 01 condvdo da sol ida. .
~osito
Manonbal Intarcaku' Estos manantialqs al(f'
76
CAPTACIOJi Dr MAN~NT'AL lapel
Cont!'fa7u.n~h~ P(l.."Y1
~......,
areca
~.,
. .•... .~ ... ;
I "~'~_
'/~"""'+- .... ~
.
.:::~~ ...1'1
r'~l'ro d~ YClfu(%yz-o
TubeYl'Q. d~
condljcclon
con valvula
para control Tubo dcz lirnpia con
tQpOn
Lttcho del manantio/. ....." ....."
Fig. 25
\11
.2 1.1 c IW \1
61
'~"
C\J
.~
U.
til
."
..
0
..4J
.~
, 0
til
-"
.
..J
.-...
c:s:
z:: ex z: a: :t: z: &&.J
z:
0 r-U
a
....
el. <1
U 78
d
~
c:
:J
V
2 -+' 1:
S
0
J)
'-1!
110 (tam bien Ilamada 5 de oros) a una distancia de 15 a 25 cm. centro a centro . Para pozos con ademe de mamposteria de piedra 0 tabique, se dejaran espac ios sin juntear en el estrato permeable, procLJrando apegarse a la consideraci6n anterior. Para estos pozos excavados 0 a cielo abierto existe el procedimiento tipo " Indio" por tener su origen en la India. En estos pozos la cimbra se forma previamente en el exterior y en el sitio de la construcci6n, se arm a el refuerzo y se va colando el ademe 0 pared , mismo que por su propio peso y con el auxilio de la excavaci6n se va hundiendo a medida que se profundiza el pozo. EI ademe se forma en anillos de 1.00 m . a 1.50 m. de altura, con el diametro requerido y espesor minimo de 0.30 m. dependiendo este ultimo del peso que debe tener el anillo para vencer la fricci6n entre concreto y suelo . La parte que va frente al acuifero lIeva orificios distribuidos en la forma indicada . EI primer anillo va provisto de una zapata biselada para concentrar la carga del peso 0 dellastre que se coloca encima, en casos necesarios , para lograr el hundimiento del citado ademe . Esta clase de pozos esta indicada cuando se trata de captar un acuifero freatico somero , de fuerte espesor y constituido por materiales fragmentarios no camentados 0 inconsistentes, como las capas de origen aluvial que se encuentran en las margenes de los rios 0 en el fondo de los. valles. Como estas aguas son superficiales, la calidad bacteriol6gica es deficiente ya que no reciben una buena filtraci6n, si a esto agregamos que por 10 general las corrientes subterraneas siguen la pendiente topogratica del terreno . para no empeorar su calidad deben tomarse precauciones para que no entre agua que no se haya filtrado por 10 menos a traves de 4.00 m . de tierra . EI brocal del pozo debe tener como minimo 50 em . sobre el nivel del terreno y la tapa debe ser de concreto arm ado con una saliente perimetral de 50 cm . Si el pozo es de mamposteria 0 tabique debe colocarse una capa impermeable de concreto 0 de arcilla compactada de 15 a 20 cm . de espesor en la periferia de la pared hasta una profundidad de 4.00 m. Si se encuentra dentro 0 cerca de zona poblada, debe localizarse en un punto alto con re,specto a los de contaminaci6n y alejado de ellos a una distancia minima de 25.00 m. Generalmente estos pozos son de bajo e incierto rendimiento por la alimentaci6n de la fuente misma (por 10 general no mas de 25 I.p.s. y cuando son hechos en los cauces de los rios no mas de 40 I.p.s., excediendose en raras ocasiones) . Captaci6n por Galerias filtrantes Cuando el agua subterranea esta a profundidad moderada , se capta mediante galerias filtrantes . Estas obras, en 10 general , deben proyectarse de acuerdo con la posici6n y forma del acuifero, con el corte geol6gico y con las curvas de nivel del terreno y de la superficie exterior del nivel freatico , a fin de orientar la galeria con la direcci6n de la mayor pendiente de la superficie formada por el nivel de saturac i6n. Esta obra de captaci6n esta formada por una tuber ia perfo rada en su parte supe ri or, colocada sin juntear,
79
POZO A (lELO ABIERTQ Rc
eombO~~~~~~~__ ~. ~~~
2 viguqto!o d¢ QCQro ~
o.~ O
Capo de. oredle de
± 20
C.111 . c:.spelSor
Columna clCl "u cC:l~n --1~f+t-----l
.o om .
l::==~~2::~1:a~1-- 1""0 2 fc . CC(no/2S ~f<:.uj cztQl- la coIUl11na
..
;"
. ',., ~ .. :
Orific.ios ~n 10 pare.dZ da.
\0 %0110
cal'tCJdora~
Coladol' -------irt+---.~
}) ISPOS\C I OH OR.\ I'I C. IO ~
"£.N
1>1!. lOS
t.L~ PA-
RE.t> Df CONC REiO . _
ACllro dcz rlZfo~rzo
Fig . 27
80
pozo E.XCt\VADO PROTlG iDO._ Bomba Po,a oflicar doto ~
~\
.
Conc.rdo armodo d« I S em . e s~£sor
Tabique. y morhz.ro ---H-'"ft!........J
Fig. 28 61
que se instala en el fondo de una zanja 0 tajo de secci6n trapecial hecha a prop6sito , con la pendiente adecuada , en donde para evitar que a traves de las perforaciones entre arena 0 tierra del relleno de la zanja y para lograr filtrar el agua al mismo t iem po , se coloca sobre el tubo como material de relleno , grava clasificada general mente en tres capas 0 espesores que varian (4 0 a 70 cm .) segun la profundidad del tajo . Esta zona filtrante estara const ituida por material pet reo lavado con una granulometria adecuada a la del terreno natural del acuifero . La ultima capa estara formada por material producto de la excavaci6n. En ningun caso el diametro del conducto sera menor de 30 cm . y la zanja , de preferencia , de secci6n trapecial. La profundidad maxima de est as obras no debe exceder de 6.00 m . salvo casos especiales , como cuando la tuberia tiene un diametro de alrededor de 2.50 m. EI ancho del fondo se recomienda sea de 2 a 3 veces el diametro . La capacidad de una galeria filtrante se puede determinar te6ricamente con la expresi6n matematica siguiente: Q == KL (2H 2R
h ') h'
Q == Gasto en m 3 p.s . K == Coef iciente de permeabilidad que depende de la finura y porosidad del
material permeable , en m .p.s. R == Radio del circulo de influencia en m . H == Carga estatica 0 distancia vertical del nivel estatico al estrato impermeable, en m. L == Longitud de la galeria en m . h' == Abatimiento observado. Generalmente en lugar de un fondo horizontal se tiene cierta pendiente S. En este caso puede calcularse previamente el gasto que escurre por el manto acuifero antes de la construcci6n de la galeria . Q == KSHL
Las galerias filtrantes se emplean tam bien en la captaci6n de manantiales cuando se presentan en las laderas 0 cuando afloran en una superficie y no en un punto definido . Se emplea tambien en la captaci6n de aguas subalveas . La posici6n de la galeria en un rio puede ser transversal a la corriente 0 paralela a ella dentro 0 fuera del cauce, de acuerdo con la distribuci6n y la circulaci6n del agua freatica 0 subalvea, que se determinaran por la observaci6n de los pozos de exploraci6n . Las perforaciones de los conductos deben ser en forma de ranuras en vez de circulos por presentar mas dificultad a la obturaci6n. Si las perforaciones se hacen circulares , su dimensi6n y espaciamiento sera el indicado en el caso de los pozos excavados 0 a cielo abierto .
82
~.- . -. PL~NTA
6aleYIa riltront
_----'"""'------11
5Y.CCJON A-A
Material prodvdo axc avo ci
on
Fig. 29
"Esc . I: soo(vurr.)
Qll /0
#",:"'7:;:::;::::S?'.7.'=~"7""'=-77-r.:=:7T-':"'7?J7;~m~a;-;O;:"~O m.
P.f~na----
6rava c1asificoda(fino)
mas
6rava clQsificado. 9 nlllSa qutZ. \(1 Ql\tuiOT TUbe-ria ranvrada coloc:.oda sin
j \Jnt~Q'I". 83
GALIRIA
flL TRANT[
.. ;~~~~~.~~~~~~~~: ..
..
...............
...
.....
... . . . . ,.
0
............
,
. : :
..............
~
•••
,
........
........
.
....--- Niv
........
',(ono de '..
Terreno
peymeab\a .
IH
\.
d~p
\. \.
~
\ \
\
Q= ~~ (cH-h)H
\ \
:6o(<
.,
Slon
-I
R
I Fig. 30
POZOS RADIALES 0 RANNEY Los pozos radiales, de los que el tipo mas caracteristico es el Ranney, consisten en un pozo central armado, . de un diametro interior minima de 4.00 m., con paredes de 0.45 m . cuyo fondo esta cerrado por una solera fuerte de concreto armado. (Fig . 31 .) A 1.20 m. del fondo del pozo y en orificios previamente dejados en las paredes del mismo, se introducen horizontal mente unos tubos perforados con longitud de 30 a 80 m . cada tubo. Estos tubos se introducen con ayuda de gatos . Los tubos Ilevan los siguientes accesorios : Una punta patentada para la extremidad externa, que facilitan su penetracion en el terreno . Unos anillos que sirven de guia al tubo y un cople 0 manguito impermeable. La extremidad interior de cada tubo esta provista de una compuerta plana que acciona desde la cas a de maquinas, emplazada sobre el pozo central. Estos pozos estan fundados en los principios siguientes : a) Filtracion de una gran superficie de capa acuifera . b) Extraccion artificial de la arena de la misma capa acuifera. c) Control del gasto 0 caudal del pozo cerrando los tubos convenientes . d) Impermeabilidad de las paredes del pozo, pues actua como carcamo o recolector de las aguas . Los tubosson de lamina de acero de 8 mm . de espesor con diametro exterior de 216 mm . y sus ranuras son de 9 x 37.5 mm . (15 a 20% de la superficie total) . Su longitud es de 2.50 m . cada tramo . La punta esta taladrada de ranuras mas grandes para permitir el paso de las arenas y gravas pequerias . La velocidad del paso del agua por los agujeros debe estar entre 6 y 12 mm. por segundo y en el tubo mismo de 1 a 2 m. por seg . La zona de captacion que se forma alrededor de cada tuba en servicio tiene una anchura comprendida entre 1.50 y 2.50 m. segun sea la composicion de la capa filtrante subalvea . La capacidad de captacion en regimen normal de servicio la da la formula :
Q
=2
IT
r ho
~
K
15
I
en la que :
= Gasto en m3 por segundo . r = Radio del pozo en m. h o == Altura del agua sabre la solera en regimen normal. K == Coeficiente de permeabilidad en m / s .
Q
85
EI caudal pues, depende del radio r y de la altura ho y como poco se puede hacer para aumentar dicha altura, debe actuarse sobre el radio, que puede ser grande. AI ser la velocidad de infiltracion en estos pozos hasta 30 veces inferior a la de los ordinarios (0.1 mm . contra 3 mm. por seg.) el arrastre de arenas y elementos finos es menor y se reduce el peligro de azolvamiento de los tubos. Para regular esta velocidad de infiltracion se maniobran las compuertas. AI ser menor la velocidad de evacuacion y mayor la velocidad de captacion de aguas, el descenso de la capa acuifera es menor que la de los pozos ordinarios. EI rendimiento hidniulico de la capa acuifera lIega en estos pozos a 700 90% contra 25 a 30% de un pozo ordinario, pudiendo lIegar, en capas freaticas, de 200 a 400 It. por seg. Si los pozos estan proximos a un rio, pueden dar de 750 a 1,150 It. por seg . La filtracion que produce la captacion no es total mente segura, pues aunque pequeno, suele haber arrastre de arenas, y la gravilla que queda en el lecho no asegura la accion bacteriologica de una adecuada filtracion, por 10 que, si a veces puede evitarse la turbiedad , no suele evitarse la desinfeccion . La velocidad de construccion de un pozo puede ser de 5 a 7 m . por semana para el pozo central 0 carcamo y 8 a 10 ml. diarios para la penetracion de los tubos horizontales.
¢ variable de 18.50 a 2.50 m.
Fig. 31 (a) . Zona de captacion de un tuba horizontal.
86
fl "qQ3tO SAlA
Q see obti~n~ con 10
s'~l1lqnh formula:
~E. BOM~&!.S
Q= z.trrh.~ =qasto 12" m: p . £ .
Q
~,
A lflI!
radio d~\ pozo <1I~ 11'•. ho:o(tura d.1 Q9UO aobu «I fondo. k:: c04t. cjc. pcrm&abilidad tn In.i>.>.
T::
5AU DE COMPUERTAS
li "-----·-t-i-::r ------ ----'\
TLlbo5 Tonurados-
tu-~no
U
ilravo
qruCl5Q'" 7
POZO
~': ",
t
~r~v(l ~~.-:: ~ . '.,.~... - . - :: -"" :'>: -.:
irena .-.ui'a< .. ~1/ -
A
Arena f
:o,,~:.: ..::
~'?.: . '.,:
~iav-ci - ~~;?L
'3rUC5al~ , - - --
.. •
.,
';;;~~-,lJ
_ • __
f- .
u
. """
PR\N(tP~l
'" 4I ...
A
... :z:
~:
H-4- - - - - - - - T"eo da
0
IV ~ . ~ 0 t ~
I
200~ 4
%
,0 -
l&Q 'Nry~/P'''1
'-I
_- __ J.L ___ _ /
,' ~I
~'
'- . . ----, r - - - ,, , , /
6o(llt l~ dll
/
·-it.~"f1'o ;''e'{C;o'm'''J..)
I
infil-
tTQci6 honzontal. . . ... - --: ~ -- .- - ... ,
I
I
k,~ -;~ ~ro-~.~ 'y y
CORTE. A- A..
I""Pf~Mr:A"Lr:5
O'~~~~' l ~5
Fig. 31 Q)
>-
,
:z
I :Z: 0
CAPAS
A,
POZQ RANNEY
SISTEMA DE PUYONES (Well point) Tambien se puede captar el agua freatica por un sistema lIamado de puyones, cuando el medio permeable es arenoso y superficial. Este sistema consiste en hincar en tll terreno una serie de tubos de pequeno diam~tro (1 " a 2") y de 4 05 m . de longitud. Estos tubos se perforan y se hincan a distancias que fluctuan entre 30 y 60 m . una de otra y se conectan todas a un tubo multiple, que a su vez esta conectado a la succion de una bomba . Estos tubos perforados se protegen en toda su longitud con una malia, que sirve de colador con el fin de evitar la obturacion de las perforaciones y de proteger la bomba de la accion abrasiva de la arena. Con este sistema se captan pequenas cantidades de agua, pues cad a puyon en est as condiciones no capta mas de 1 I.p.s. c)
Aguas Artesianas
Pozos Profundos. Ya hemos visto que el agua artesiana esta a presion diferente de la atmosferica por estar confinada entre dos capas de terreno impermeable. De las aguas subterraneas est a es la fuente que mas agua proporciona y a la que se recurre cuando se abastece a poblaciones de fuerte con centracion demogratica . Estas aguas presentan la ventaja de que por su remoto origen mantienen casi constante su nivel piezometrico que se traduce en rendimiento constante y uniforme. Estas aguas se captan mediante pozos profundos, que son de diametro insignificante comparado con la profundidad . EI diametro de perforaciones de estos pozos varfa de 350 a 750 mm . (14" a 30") y sus profundidades fluctuan entre 30 y 650 m. y a veces mas . EI diametro de ademe, que es de tubo de acero , varia desde 250 a 600 mm . (10" a 24") . Muchas veces el diametro de ademe no es constante desde la superficie de la tierra hasta la capa acuffera, sino que va disminuyendo a medida que se profundiza. Se hace el diametro de perforaci on unos 100 0 150 mm. (4" a 6") mas grande que el diametro del tu bo de ademe con el objeto de colocar en el espacio entre los diametros, una capa de grava. Se ranura el tubo de ademe en el tramo que estara en contacto con el manto acuffero. EI sitio elegido para la perforacion estara de acuerdo con los estudios geohidrologicos y/o geoffsicos . EI proyecto de entubacion dependera del corte geologico del pozo ya perforado y del registro elEktrico que se hara posterior a la perforacion . Este registro electrico nos dara la profundidad del acuffero . EI diametro del ademe estara en funcion del diametro de los tazones del equipo de bombeo que asegura el gasto de explotacion . Terminada la construccion del pozo, se procede al desarrollo y limpieza, es decir, se pone a funcionar la bomba de aforo para extraerle el barro y otros materiales cafdos durante la construccion, y limpiar, por la succion de la bomba, los caminos que ha de seguir el agua en su reconocimiento al pozo . Una vez hecho el desarrollo y limpia, se efectuara el aforo mediante un bombeo con-
88
51STtMA D1
Bomba _ _ _
Al
r.1I:. '~. -- ::E
tanauCl '
!
·M' .
;;;",,,,»,~»pV>/_'1 m'''>'t:-;C;,?,»I~_-
li~""'·P)"...
".
,"
PUYONE.~ '. . "
.
'
.
, ..5if' , ......,,,':..... Y'Q';;' '''"\O'?'-"c." ~
?>I .. ;>;>.,W:P":<;,')H•• 9>~(,or, ..4'7. ..w,,-"·'" ,
.
,
.30
" Q
,
-w): ...7h;;P
'. - . com. "-1-'
COR.TE A-A
eomb Q
a+-~
i
'.
',
.... ( III
1111
PLANTIt.
"'
'"III
"' IU
Fig, 32 co co
PUYON
1111
4
~
5
m.
POZQ PROfUNDa Bomba _ __ Tubo para dapos i ~o ~ qrovQ
-------.
--
-D:=-O,amcth-o Tu ba.n'a de
d 2 pczrforocion
od(nne _ _~:
E spec 10 n<2:11 e n 0
del grav a daslficada
- - - -10'
-----
~---
flecha _ __
~
Fig. 33
90
---- ----= ---
CURVA 6ASTO-AB~TIMIr.N"O
Drl POZO "LOMA ALTA WI"._SALTILLO, COAH.
Nivcz/ ~sh]lico:a
20 . 1.3
m.
PUNTOS Dt LA CUQVA
6ASTO /.p.s.
o
- ----
. 10
E
,.. .; 20
-
o
~30 ".I
:: 1.0
-+ .•
ABIITlMIENTO .....,
h.
'""0.....
.............
I
P----
~
cr
~50
j'o...
~ .... '0..........
GO
r---c
_.
o
10
20
30
1.0
Localjzoc.i~n del pozo :
50 Q
GO
70 80 90 100 110 6astc? (In Lp.s..
18 Km . dfl 10 eludod dq
120 130 11,0 150 160 170 180 190 200
Salt! 110; (ooh ., con Turnbo N 70' E.
Di~maho~ d¢ pcuforacion:
D4
Dc Da
o . oom.a 2<4 . 00 174 . 00
rn . Q m. a
Ad.zmcz ciczgo : Dcz 0.00 m. Q CD
24.00m. 17<4.00 520 . 00
m. m.
2 .... 00 m .
~ 10 mm.(2"~) 44So mm. {I 7 ' /&.)
EJEMPLO Dr 6RAFICR
~2~ mm (a ~/<4N) §ASTO-A6ATIMIE.!1IO._ 508
tl'\11'1.(20")
Fig. 34
tinuado de por 10 menos 72 h. Los resultados se registraran y tabularan y con ellos se formara una grafica Ilamada de " gastos-abatimiento" con la que se determina el gasto de explotaci6n . Se llama de "gastos-abatimiento" porque en uno de los ejes (el horizontal) se indican los gastos, y en el otro (el vertical) 10 que baja el nivel del agua dentro del pozo a medida que se va aumentando el gasto de extracci6n . EI nivel que tiene el agua en el pozo cuando no se Ie ext rae agua despues de un tiempo se llama " nivel estatico"; al nivel que tiene cuando la bomba esta funcionando se Ie llama " nivel dinamico". OBRAS DE CONDUCCION Estas obras se requieren para conducir 0 lIevar el agua captada desde la fuente hasta el lugar de su almacenamiento , de su tratamiento 0 distribucion . Esta conducci6n puede realizarse por gravedad 0 por bombeo . Si es por gravedad se emplean tuberias , canales abiertos 0 cubiertos; y si es por bombeo se emplean tuberias . a)
CONDUCCION POR GRAVEDAD
CANALES Lo que caracteriza a un canal abierto 0 cerrado es que el agua escurre a la presi6n atmosferica , es decir, que la linea piezometrica coincide con la superficie libre del agua . La elecci6n de este tipo de obra depende de la disponibilidad suficiente de agua en la fuente, del clima, de la topograffa , de la constituci6n geol6gica del terreno en que se va a alojar y del tipo de cooperaci6n ofrecida por la localidad respec to a mana de obra; pues como la conducci6n debe tener la capacidad suficiente para lIevar el gasto maximo diario , el canal debe conducir un gasto mayor en previsi6n a las perdidas por filtracion y evaporaci6n (disponibilidad de agua , geologia, clima) . La influencia topogratica se acusa en la inaccesibilidad a la linea para lIevar materiales hasta el sitio de su instalaci6n , influye asimismo el que en el convenio para la ejecuci6n de la obra se estipule como cooperaci6n la mana de obra de la localidad , esto posiblemente no reduzca el costa de excavaci6n y relleno , pero si allana considerablemente la dificultad para encontrar mana de obra segura . Desde luego que una obra de conducci6n en estas condiciones , frustraria las medidas sanitarias tomadas al captar el agua , por 10 que para preservarla de contaminaci6n de aguas de terrenos adyacentes, de impurezas de la atmosfera y al mismo tiempo evitar la f iltraci6n y la evaporaci6n debe revestirse el fondo y los taludes y cubrirla con losas precoladas , tabiques, lajas , etc., estas proposiciones, aunque no se debe , pueden evitarse si en la planeaci6n del sistema se ha considerado el tratamiento del agua en alguna forma al final de la conducci6n. Debe hacerse notar que por la naturaleza misma del escurrimiento (gravedad) y por razones de conservaci6n , las pendientes son pequenas , por 10 cual es necesario desarro llar el canal cuidando que la velocidad no baje de 92
limites mfnimos, 50 cm .p.s. para no provocar azolves , ni exceda del maximo (tierra arcillosa de 1 a 1.5 m.p .s., mamposterfa de 1.5 a 2.5 m .p.s., concreto de 2.5 a 3.5 m.p.s .) para no causar erosiones . Naturalmente que en ocasiones, en la localizaci6n del canal se intercalan cafdas 0 rapidas , puentes-canales, pasos subterraneos (los lIamados sifones invertidos) y tuneles. (Fig . 36.) Un canal cubierto demanda mayor inversi6n, pero evita la contaminaci6n que es sumamente importante porque es congruente con el fin primordial de la ingenierfa sanitaria en el manejo del agua para el consumo humano; evita ademas la evaporaci6n , la filt;'aci6n , y hace mas simple el tratamiento . En el calculo de canales las secciones empleadas son la trapecial , rectangular y semicircular. Aunque la mas econ6mica es la semicircular, la mas practica y comun es la trapecial. En general los canales se revisten de concreto armado , colado en el lugar de la obra, pero pueden ser de mamposterfa o de tierra. La f6rmula mas comunmente empleada para calcular el gasto es la de Chezy con coefi c ientes de Manning 0 de Bazin : Q
= Av - - - - - - - - - - - F6rmula de la continuidad .
v=
c
\[rS - - - - -- - - -Chezy
C =-, L r '/6 _ _ _ _ _ _ _ _ Man n i n 9 n
1115
por 10 que
r
b
-1
S£CClON TRAPf:Clll.
C
=
87
~'-----
Fig, 35 (0)
- - -- -- - Bazin
~ ~
por 10 que
V = 87 r S '12 m + r'h
~
b
11
S~CC'ON lUCTAM6U~
( b)
93
+ td 2 (trapecial)
A = bd
A = bd A =
IT
02
-
-
(rectangular)
(circular)
8 S....CClOH CIRCUUR.
( c) En estas f6rmulas : Q
V r
S C
m y n t d
=
gasto en m 3 p.s. Velocidad en m.p.s. radio hidraulico . pendiente hidraulica . Coeficiente de escurrimiento . Coeficiente de rugosidad . talud . ti rante .
Valores de n dados por Horton para ser empleados en las formulas de Kutter 0 Manning : Para Para Para Para Para
canales canales canales canales canales
en tierra, rectos y uniformes en roca, lisos y uniformes en roca con salientes y sinuosos revestidos de concreto de mamposteria con cementa
0.025 0.033 0.040 0.014 a 0.016 0.020 a 0.025
Valore de m: Para Para Para Para
canales paredes paredes paredes
de tierra lisas , de concreto de canto rodado 0 roca con salientes mixtas
1.30 0.16 0.46 0.55
Debe aprovecharse al maximo la pendiente disponible pero siempre limitada por la velocidad maxima compatible con la erosion . Si se pasan estos valores se deben establecer saltos esp2ciados para perder altura . La eleccion del coeficiente de rugosidad debe fijarse en forma restrictiva, suponiendo superficies mas toscas de 10 que son, previendo un desmejoramiento futuro, especial mente si los canales son pequenos. No debe olvidarse que en un canal descubierto unicarnente pueden conducir aguas crudas por razones sanitarias .
94
- --
lInbuD..L
1
"...
..... o
tf {
.
cr.1
81
",I
11 {
gl
,~ f -{
~-- U9~!~
Df'O.l-lU1
~ ->< L.
-
UO}IS;
opb",+i.l"l
-O~~.I&"~
95
TUBERIAS Cuando en las Ifneas d~ conducci6n por gravedad se eligen tuberias, estas pueden trabajar como canal 0 a tubo Ileno , es decir, a presi6n , dependiendo de las caracteristicas topogrcificas en la linea. En el primer caso el diseno hidraulico se ajustara a las f6rmulas empleadas en canales abiertos y se cuidara asimismo las velocidades minimas, 50 cm .p.s. (asbesto-cemento , acero galvanizado , fierro fundido , acero sin revestir, polietileno) hasta 5.0 m.p.s. Los coeficientes de rugosidad que se recomiendan para la f6rmula de Manning son los siguientes : asbesto-cemento n = 0 .010 ; concreto liso n = 0 .012 ; acero galvanizado n = 0.014 ; fierro fundido n = 0 .013 ; acero soldado sin revestimiento n = 0.014 ; con revestimiento interior n = 0.011 ; plastico P.V.C . n = 0 .009 . La selecci6n en cuanto a resistencia y material del tubo, depende de las presiones, de las caracteristicas corrosivas 0 incrustantes del agua, del grado de resistividad del suelo, mana de obra, ubicaci6n del lugar. Si la tuberia trabaja a presi6n , el calculo hidraulico se basara en aprovechar fntegramente el desnivel topogrcifico entre la entrada y la salida del agua en la conducci6n . EI diametro te6rico es el que nos da la f6rmula:
0 =
( 3 .21 , an S /2
)%
(a = gasto en m3 p.s. ; D = diametro del tubo en m.; n = coeficiente de rugosidad ; s = pendiente nidraulica =
Desnivel topogrcifico longitud de la linea EI desnivel sera la perdida por fricci6n :
10.3 n 2 LQ2 h = - - - -L = longitud de la tuberfa en m. Esta f6rmula se contracta en la expresi6n h f
10.3 n2 K = -- - -
96
= KLQ2
siendo
....
~~
obm drz (oploc.on
7
_db
eu
\T::;:lIqQ
::I_'~
..
.. . .
DfSA6Ue.
PlIUiTA CO~TE
A~fl..
CAJ ~ ROMPEOORA DE PRESION
CQja rO~~4d~ cia P'i'IIIOIO., .
~JP
~
_L;nc~i.~"h'cOI -_. - ----
Vcilvula dct Puen ta.\
a ',rlZ
\
Aiyct
1
Tanquct
......
da.sa(iue/
Cl) -...j
LINEA DE CONOU(ClON Y
Fig . 37
ACC[SOR\O~
())
-l I
t.lIhqmidOd-~
I
Jllnto 6ibault
;Rcrq'£.tro
I
I:
-' 'I I Qct I I' 60 >150 II
'Y '
lin
-
1
_
_
_
=r
_
_
J
I
1
_.t.
c:::::::Jo~~D(l~Ql3U" Tnpon mocno
d¢ f.q. dCl !>ommq.(2") '011 ~O"CQ
...J
1_4
PlA~
--=--- -- --..l.\t _ _ - ' ____ Jif _
Solido
:1
i/'_.!-+-.......;J;I--.lJ
--
L- - -- ---- _
I ~-
~L ___ -__ ~J
r
10
:1
,
- -=: - ~ II
del 7!> ,
_
d¢ 90"•.\oornm(A")
1~-------:1
• " '.
_
--- Exc"d~ncjo .. , coda y corre~"
1-----------,:-:
-
-
60
---J L.L -lljo-1IIL
~lI.cCl.dqnc i o:!>
-Mollo. It!
1&
~(ontrobrido 130
VUAto
Los muro~,
Giboult
I- ~
~-----1 ---
plo"l ill<1 'f cubiatta !l.on
d4 c.oncl"ato ormado czn (lste coso;
P
UI
~
_11._
_10---
;
120 -'---_--11.10=-
nr. VACIOIi
if
A:;'alid~
PUCZdC21l -
Fig. 38
u=~Jo-D
LlNfJl5 DE 75 - \00-150 MM(3~4"-6")
De este diametro S8 tomaran los comerciales inmediatamente superior e inferior y se calculara la longitud de cada diametro segun la expresi6n : H - K1 Q2 L L2 = - - - - - Q2 (K2 - K 1)
y
Ll = - - - - - Q2 (K1 -
K 2)
En esta expresion H es el desnivel topogrMico total. En el perfil de la linea de conduccion se traza el curso de la linea piezometrica cuyo final coincidira con la superficie libre del agua en el deposito como confirmacion de que se ha aprovechado integramente la carga disponible . Como un primer tanteo del diametro probable de la linea puede emplearse los nomogramas (de Manning, de Williams y Hazen u otros). Como medida de seguridad del buen funcionamiento y proteccion a la linea , se instalaran accesorios en dicha linea de conduccion, como valvulas de admision y expulsion de aire en los puntos altos del perfil 0 a cada 1.000 1.5 Km . como maximo cuando el terreno sea mas 0 menos plano. EI diametro de esta valvula de aire se determinara segun el gasto y la presion de trabajo en el punto en que se instalen , empleando grMicas que para el objeto han elaborado los fabricantes . Asimismo , se instalaran desagues en los plJntos bajos cuando la operacion 0 la zona que se atraviesa 10 indican . Los diametros de estos desagues deben ser 1/ 4 a 1/ 3 del diametro de la conducciOn . Cuando los desniveles son fuertes y van mas alia de los 50 m., se intercaIan en estas tuberias estructuras que ponen en contacto el agua con la atmosfera rompiendo asi la presion ; se Ilaman por est a funcion, cajas rompedoras de presion y se colocan general mente a cada 50 .00 m. mas 0 menos de desnivel. A veces estas cajas son sustituidas por valvulas reductoras de presion . b)
CONDUCCION POR BOMBEO
Cuando la fuente de abastecimiento se encuentra a un nivel inferior al deposito 0 a la poblacion , el agua captada se impulsa por bombeo . Cuando se Ilega a este caso , se elige el diametro adecuado mediante un analisis economico en el que se eligen 3 0 4 diametros posibles , seleccionando el que arroje el menor costa anual de operacion . Este costo esta integrado por dos componentes : el costa anual de la mana de obra incluida la adquisicior, de la tuberia y el costo anual del consumo de energia electrica . Un ejemplo de este analisis se presenta mas adelante . EI espesor de las paredes de los tubos dependen en este caso no solamente de la calidad del agua , de las caracteristicas del terreno y de la presion sino tam bien de la so brepresion producida por el " golpe de ariete" . Ademas de los accesorios mencionados anteriormente (excepto cajas rompedoras de presion) , para proteccion del equipo de bombeo y de la tuberia de conduccion contra los efectos del golpe de ariete, se recurre a
99
.....
CONDUCCION paR BOMBf:Q
8
___ Linea czslOtico_ __
_ _ _ _____ ---- pi;
0
"E
rw =Hive!
di "~m'·co J)t =.Dnn;"el topa
~
0
..JJ
=
III
-0
....00
ks-
...
10.3 n })~/J
~
.•_
~0
dcl tubo .
VI_:
~U.
If4
r I
Tubarlo dtz botnbeo. bcsoCJUc Longiiud y dasq X -tobjzfla Fig . 39
I ~
! S . L. A.
ESQueMA CONctQtilEHTE A Lt4 D[T[IJ.MIN~CIOI'f DE L~ CaRG~ DIN~MIC~ TOT£\l._
\6.1
+u ..s::
-
+..r
Motor---<~~ o
v
..-'
'· 0
I'1IVfL tHATICO
(Niv&.1 dczl aqva Qn~u inic:col'"
de
--;;
o
OJ
.~
,0
E c
IS
' 0
..vg. (]
'i j
o
.~
C
":oJ
E NtVH DINM11CO
.. ,0
(NivL 1 dill ague cuando I;; s~ a~ta. bombaot\do) , -~-I,!!
..
R
"E
~ntratl a.
:>
_ _..1<1...1_
aqua 0\ pti m ~r
impvl sor .
Colador
0
Fi I ho _--
o
' ;'
'"
~
. O:! z:
v)
~
I
Fig . 40
I
t
~~-Tubo de dncQrqCl
-_-:. -AciQmlZ 1Zl ........._To%oF\czs
(&ombCl p,o~iQm.nt~ dicho..)
hf = p~rdidQ
d. carqq c.n m , «n la tuboy!", d« conducc.ior\ hc~ perdcda d
101
t
..
' •.
::-:-~~--
.:= .
Fig . 41
CONEXION DE LA BOMBA CON LA LINEA DE 1.2._
3._ .(.-
05.6._
IMPULSION.
Bomba
Ca bC2.:za! de cies.c.arg Q fxtr~mj.dQd de f. f.
Mono'metro
Junta 6ibQult
Tramo d~ tubczr{a
10_
Valvula dcz (&)(pUISIOn de aire Medidor ckz gasto,l de coratu 1a Valvula de retenclon (chrldc) Vc:ilvu la de compucrtQ
11.12._
Hipoclo,"actor
1._
a-
9.-
13._
14.I~-
Correbz de. f .f.
T~ de
i::/b.
venturi
f. f. c/b .
va/yula de. olivio ~ontra CJOlpCl de ariete. Codo d(l {.
t. c,Il,.
"on = E.l mczdidor d~ qasto
pUQ.d(l ser de placa de orificio/ en ClI!fo caso dlt.b~ instalars~ a vna di!)tanclo m.'nlma. de 10 di~ mair.o.s con y~pecto Q 10 junta gibault. 5a. . 102
valvulas aliviadoras de presion , torres de oscilacion, chimeneas de equilibrio , camaras neum aticas . En termin os g ene rales puede decirse que la locali zacion de una linea de conduccion debe ajustarse a los siguientes lineamientos 1. Ev itar en 10 po sible las deflexi o nes tanto en planta como en perfil. 2. Seguir la linea que evite la necesidad de construir puentes , tuneles , tajos , pu en tes- ca n ales, etcetera. 3. Tratar de que la linea se pegue al maximo a la linea piezometrica para hacer que la tuberia trabaje con las menores cargas posibles , sin que esto quiera decir que se tenga que seguir una pendiente determinada que obligaria a desarrollar el trazo de la linea . 4. Si existe una altura entre la fuente de abastecimiento y el tanque , 0 la poblacion , si es bombeo directo , debe Ilevarse la linea a est a altura para bajar de alii por gravedad la tuberia y tener el menor tramo posible por bombeo , 0 para trabajar a menor presion si continua por bombeo. Para un bombeo de Para Para Para Para
24 20 16 12
hrs : hrs : hrs : hrs : 8 hrs:
0 0 0 0 0
bombeo bombeo bombeo bombeo bom beo
= 0 max . diario . = 1.20 0 max . diario . = 1.50 0 max . diario. = 2.00 0 max . diario . = 3.00 0 max . diario .
Para 8 hrs .:
0 bombeo
0 max . d~ . 8
3.00 0 max . d.
Como se ve, mientras menor es el tiempo de bombeo que se quier3 emplear, mayor sera el gasto por conducir. c)
EJEMPLO DE UN PROBLEMA DE CONDUCCION POR GRAVEDAD EN TUBERIA
Sea el caso de la Fig. 41 (a) Datos : Omax .d. = L
H
n
120 I.p.s. 3,000 m , 30 .00 m . 0.010 (tuberia de A .C .) .
103
Determinar el diametro. Solucion: Formulas: d =
K
=
10.3
n2
(3.21 Qn 5 Y2
)~----1
h f = KLQ2 -----5
---- -4
S = k =...1Q.. = 0.01 L 3000 Sustituyendo valores en la 1 se tiene:
_ ( 0.120 x 0.01 d- 3.21 ',/: 0.01 2
)%
0.295 m = 11 '12 "
que es el diametro teorico que agota todo el desnivel disponible (30 m.); pero en el mercado no existe este diametro. Si tomamos un diametro comercial inmediatamente superior (12") desperdiciamos la capacidad del tubo, puesto que puede conducir mayor gasto y encarecemos la solucion. Si tomamos un diametro comercial inferior (10") se disminuye el costa de la obra, pero el tubo no tiene capacidad para IIevar el gasto requerido , a menos que se cambie la posicion del tanque para darle una pendiente hidraulica mayor; pero como esta planteado el problema, el tubo de 10" tam poco 10 resuelve. Para ello hacemos una combinacion de los diametros comerciales inmediatamente superior e inferior. Tomaremos tuberias de A.C. de 304.8 mm. (12 ") de diametro y 25.4 mm . (10"). "Que longitud de cada uno de ellos ? Las ecuaciones 2, 3 Y 4 resuelven la cuestion .
104
8ustituyendo en 4 y 2, tenemos : K' 2 = 10.3
= 0 .57962;
K lO == 10.3
30 - 1.53754(0 .120)23000 L' 2 = (0 .120) 2( 0.57962-1 .53754) 30-0.57962(0 .120) 23000 (0 .120) 2(1 .53754-0 .57962)
=
0 .01 2 0.254 '%
1.53754
2640.40 m.
359 .60 m.
8e requieren : de 305 mm . (12 " )0 -- 2640.40 m. de 254 mm. (10") 0 -- 359 .60 m . Total --- 3000 .00 m. Para determinar el curso de la piezometrica, calculamos las perdidas por friccion en cada tramo de tuberia (Ecuaci6n 5). 0.57962(2640.40) (0 .120)2 1.53754(359 .60) (0.120) 2 Perdida total
=
22 .038 m . 7.962 m . 30.000 m.
Las pendientes seran : h
8'2
=
f' 2 L' 2
=
22 .03 0.2640.40 7.96
-- = 359 .60
d)
=
0.008343
0.022135
EJEMPLO DE UN PROBLEMA DE CONDUCCION POR BOMBEO
Para determinar el diametro de una tuberia de conducci6n por bombeo existen tres procedimientos : 1. 2. 3.
EI que aqui Iiamaremos procedimiento razonado . Procedimiento mecanlco. Procedimiento grcifico . 105
..... o m
L(nea Esiatica
I
I
!
I
L T
t
TUberiQ
Combio d,z, dicima..tro
c, • , .. 0
L=3000
t
10.,0. ---.71
1I f
"' .
L,,"O~ m.
(;
1
Fig. 41 (a)
CROQUIS Dt UNA. LINEA Df CONDUCCION POQ..
GRAVl.DAD.
Procedimiento razonado En este procedimiento se hace un anal isis economico de varios diametros que se suponga tienen la capacidad y eficiencia competitiva para lIevar el gasto requerido . Son muchos los diametros que pueden lIevar ese gasto , pero , (,cual es el mas conveniente por economico? Un gasto determinado , 10 pueden conducir muchos diametros . Para diametros menores que el requerido las perdidas de carga son mayores y por tanto el consumo de energia es mayor; pero el costa de instalacion de la tuberia es menor , Para diametros mayores que el requerido el consumo de energia es menor por ser menores las perdidas de carga ; pero el costa de instalacion es mayor, persistiendo siempre la incertidumbre del diametro conveniente. No obstante , existe un diametro en el que se logra que la combinacion del costa del consumo de energia y el costa de instalacion de la tuberia hacen minimo el costa de operacion de la linea . Este d iametro se denomina tecnicamente como "diametro economico de bombeo " que da la solucion optima . Este anal isis est a fundado en dos componentes que integran el costo : el costa anual de la tuberia instalada y el costo anual del consumo de energia electrica . EI costa anual de la tuberia instalada , que incluye la mana de obra y la adquisicion de la tuberia, se obt iene considerando que esta obra sera financiada por una institucion bancaria que prestara el capital a un determinado interes anual de mane;a de recuperar el capital invertido en un numi3 ro n de anos . EI pago de intereses y capital por ano , que es 10 que se denomina anualidad , se determina mediante la formula del interes compuesto : a -
r
+
r (1
+
r) n _ 1
en donde : a r n
= anualidad . = interes anuaL = numero de anualidades .
A est a anualidad se Ie suma el costo anual del consumo de energia electrica , la cual se determina del modo siguiente : De acuerdo con la carga total de bombeo, el gasto y el peso especifico del agua se calcula la potencia requerida para el bombeo . Esto es : p
=
yO H 76 1'] 107
en donde : P 'Y Q H
ry
= =
potencia en H.P. peso especifico del agua (1 ,000 Kg/ m 3). gasto en m3 p.s. carga total de bombeo . eficiencia del equipo de bombeo .
La carga total de bombeo esta dada por la suma del desnivel entre el Nivel Dinamico y la superficie libre del agua en el tanque , mas la perdida por friccion , mas las perdidas menores. Obtenida la potencia en H.P. se transforma en Kw-hora sabiendo que 1 H.P. = 0.7457 KW- h. Como se supone que el bombeo se efectuara durante todo el ano, 365 dias; para tener el consumo anual de energ ia en KW- h. se multiplica el numero de horas que tiene el ano , por la potencia en H .P. y por 0.7457 (equivalente del H.P. en Kw-h .). EI costa total de l consumo de energia electrica se obtendra multiplicando el consumo de Kw-h . al ana por el costa ac tual del KW-hora . La suma de estos dos costos dara el costo total anual de operacion . EI d iametro que se seleccio ne sera el que de el menor costa total anual ; pues este sera el diametro mas economico 0 sea el diametro economico de bombee 0 de operacion . Antes de determ inar el costa de instalacion de la tuberia ensayada se verif icara si el espesor de la tuberia resiste no so lo la " carga normal de o perac ion ", sino tam bien la eventualidad de la sobrepresion producida por el " golpe de ar iete". Esta sobrepresion se obtiene nlediante la expresion siguiente : 145 v Ea (d)
+ ----- ----E t (e)
en donde : h g .a . = Sohrepresi6n por golpe de ariete en m. v == Velocidad de circulacion del agua en la tuberia , en m .p.s. Ea = M6dulo de elast ic idad del agua = 20 ,670 Kg/ cm 2. Et = M6dulo de elast icidad del material con que esta fabricado el tubo . Para A.C ., Et = 328 ,000 Kg/ cm2. Para Acero , Et = 2, 100,000 Kg/cm 2. d = Diametro interior de la tuberia, en cm . e = Espesor de la pared de la tuberia, en em . Debe entenderse como "carga normal de operacion " la carga diaria de trabajo de la tuberia , sin considerar la sobrepresion por golpe de ariete . 108
La carga normal de operaclon de la tuberia la integran los siguientes elementos: el desnivel topogratico entre el brocal del pozo y la S.L.A . en el tanque de regulacion, mas la perdida h f de friccion , mas perdidas men ores . Para elegir los diametros p~r analizar se recurre a datos empi ricos. Por la practica se sabe que por 10 general la velocidad del agua en un diametro economico gira alrededor de 1.20 m.p.s.: p~r 10 tanto para fijar los diametros p~r analizar basta recurrir a la formula de la continuidad , considerando para /a velocidad 1.20 m.p.s. EI diametro que resulte en este calculo , que desde luego sera teo rico , se ajusta a un diametro comercial y se esc o gen o tros dos : uno comercial inmediatamente mayor y otro comercial inmediatamente menor . De est a manera se tiene un punto de partida para iniciar el anal isis economico que nos permite estar cerca del diametro buscado sin hacer mas tanteos que los necesarios . Ejemplo : Determinar el diametro economico de bombeo de una linea de conduccion que va a lIevar un gasto de 100 I.p.s. a traves de 2,500 m . de longitud en las condiciones que se ind ican en la figura . Soluci6n : Dados los datos de la figura se usara tuberia de asbesto-cemento nuevo cuyo valor de n es 0.010 . Para determinar los diametros p~r analizar supongamos una velocidad de 1.20 m .p.s. y empleando la formula de la continuidad tendremos : A
=Q = V
0.100 1.20
Como A
=
o sea d =
=
0.0833 m 2
0.7854 d 2 resulta
0 .0833
d
----------- = 0.325 m =
0.7854
± 1c. ' r
3 "
Este es el diametro teorico que debe instalarse ; pero no existiendo en el mercado , S8 toma el diametro comercial mas proximo, esto es de 300 mm . (12" ). Ademas de este , tomaremos el diametro comercial inmediatamente mayor y el inmediatamente menor , esto es de 350 mm . (14 " ) y 250 mm . (10 "). Analisis del diametro de A.G. de 250 mm. ( 10 ")
1.-Costo del consumo anual de energia electrica . La perdida de carga por friccion h f est a dada por la expresion : 109
El diMlatro que resulte en este ~loulo, que deede luego sen1 te6rico, sa ajusta a un diMletro COMarcial y esoogan otros dos: uno comercial inmadiatsnente mayor y otro comerciel inmediatsnente !!p
8.
nor. De esta m..,ere se tiane un punto de partida para 1n1ciBr el anj lis1s econ6m1co que nos permite ester carca del di&metro busoado sin hacer mM t.,teos au. 108 neC8sarios. Ejanplo. Determiner el di&netro econ6rnico de bombeo de una l!nea de conciucci&! que va e llever un gasto de 100 l.p.s. a trev's de 2500 m de long! tud en las condiciones CJ,Ie se indican en 115 figure.
~h -hr+"hr- - ft- f
f
-
-
-
-- -- --.. --
r.l.v.
- - __
o
-
CII
.0
!
E o
I
..D
01
"o
~
o
~
I I
50.00 =.D t
I
d
I
IT'
).
G
I
u
II
I
:c
I I I
-Hiv~1 Estatlco (rU.. ~
......-
Mivcd
I
)inam\co (N.b}
Ls 250,:::>.00
110
S.l. A.'II: 540.00
Fig . 41 (b)
I
m.
..t
hf K
= K L 02 = 10.3 n2
-------1
-------2
d '6h para d
=
250 mm . (10" ) ; KlO
=
10.3 (0.01) 2
1.54
(0.254) '% Como L
hf
10
=
=
2.500 m.; 0
=
1.54 (2,500) (0 .100) 2
0 .100 m3p.s., sustituyendo en la 1 se tiene 38 .50 m.
=
Para obtener las perdidas men ores se puede considerar una cantidad que fluctua entre 3 y 10% de h f segun sea el numero de deflexiones y condiciones de salida de la bomba y Ilegada al tanque, asi como instalaciones en la linea , etc . Como aplicacion consideremos un 5% de h f ; esto es : Perdidas menores
=
0.05 (38 .50)
Perdida total de carga h f
t
== h f
1.93 m .
=;
+
5% h f
= 38 .50 +
1.93 = 40.43 m .
EI desnivel desde el nivel dinamico N .D. del pozo hasta la superficie libre del agua en el tanque (S .L.A .) es igual al desnivel topogrci.fico Dt mas la profundidad del nivel dinamico N.D .; esto es: h
=
Dt
+
prof . N.D .
=
50 .00
+-
4.80
+
3 .00
=
57 .80
y la carga total de bombeo sera H
=
h
+ h ft = 57 .80 + 40.43 = 98 .23 m .
La potencia requer;da para el equipo de bombeo sera : Pot.
= -)60 YJ H
m
__
1000 (0.100) (98.23) 76 (0 .90)
Si YJ= 90%; Pot. Como un H .P. sera de :
E
3
= 0.74 57
=
14361 HP . . .
Kw- h, el consumo de energia electrica por ano
(143 .61) (0.7457) (8760)
938 108.13 Kw-h 111
Si el Kw-h . cuesta $ 5.80 , el costa anual del consumo de energia electrica sera de 938 ,108.13 (5 .80)
= $ 5.441 ,027.00
Eleccion de la clase de tuberia . Dada la carga de trabajo de la tuberia y considerando la sobrepresion por golpe de ariete, suponemos una tuberia de asbesto-cemento clase A-14 para el diametro de 250 mm . (10") . Comprobemoslo , calculando la sobrepresion producida por el fenomeno denominado "golpe de ariete" para ver si en efecto la tuberia tiene la resisten cia necesaria.
;:::==1=45=(V=)==:_. -----4
~1 v =....Q. = A
Ea Et e
Ea (d)
+. --------Et (e)
0.100 =- 1.97 m.p.s. 0.7854 (0.254) 2 .
= modulo = modulo = espesor
de elasticidad del agua = 20.670 kg/cm2 de elasticidad del tubo de A.C. = 328 000.Kg / cm1 de la pared de la tuberia = 2.85 cm
Sustituyendo valores en 1a 4 se tiene : h g.B.
145 (1 .97)
228.52 m
~ 1 +. 20670
(25.4) 328000 (2 .85)
De esta sobrepresion un porcentaje es absorbido por los elementos que desvanecen considerablemente el efecto de este golpe como son las valvulas aliviadoras de presion , camaras de aire, chimeneas de equilibrio y otras segun las dimensiones de la conduccion, de las condiciones de funcionamiento que pueden ser complejas, de la topografia. etc. En el caso de las Mlvulas aliviadoras de presion, estas absorben el 80% del golpe de ariete por 10 que la tuberia absorbera el 20% restante. La anterior consideracion es valida por estar respaldada por obras que funcionan en muchos lugares de la Republica y en las que en su diseno y calculo fue aplicado el criterio asentado; es pues un dato experimental comprobado. De acuerdo con 10 anterior, la sobrepresion absorbida por la tuberia sera : hs 112
=
0.20 (228.52)
=
45.70 m.
por 10 que la carga total en el momento del (" olpe de ariete sera: Dt
+
h ft
+
hs
=
50.00
+
40.43
+
45.70 == 136.1 3 m.
menor de 140 m. que es la presi6n que tecnicamente se considera debe trabajar la tuberia de A.C. clase A-14, que por 10 tanto es suficiente. 2.
COSTa DE INSTALACION DE LA TUBERIA DE A.C. CLASE A-14 DE 250 mm . (10") Cantidad
Concepto
Unidad
Precio unit.
Importe
Excavaci6n a mano para zanja en material clase A en seco hasta 2.00 m. de profundidad .
0.384
m3
183.61
70.54
Excavaci6n a mano para zanja en material clase B en seco hasta 2.00 m. de profundidad .
0.576
m3
262.29
151 .08
Plantilla apisonada con pis6n de mano en zanja con material A y/o B de 10 cm. de espesor.
0.080
m3
367.20
29.37
Relleno apisonado y compactado con agua, en capas de 0.20 m. de espesor.
0.48
m3
259.60
124.60
Relleno a volteo con pala de mano.
0.48
m3
91 .80
44.06
Atraque 'de concreto simple' de f'c = 100 Kg/cm2.
0.0004
m3
6015.53
2.40
Instalaci6n, junteo y prueba de tuberia de A.C. clase A14 de 250 mm . (10 " )ct>.
1.00
m
217 .32
217 .32
1.00
m
3,817 .56
3,817.56
Costo por m.
$ 4,456.93
Adquisicion de tuberia de A.C. clase A-14 de 250 mm. (10")ct> .
Costo total de instalaci6n
.
=
2,500 (4,456 .93)
=$
11 .142,325.00
Se consideraron 15 atraques en toda la linea .
113
Supon iendo que el capital se recupere en 10 arios con un interes del 10% anual, el coeficiente de anualidad para reembolsar ese dinero en 10 arios se obtiene con la formula del interes compuesto : r a = r + ----(Hr)n - 1 siendo r sera : a
=
= 10%
0.10
+
(1
Yn
+
=
10 arios , el coeficiente de anualidad correspondiente
0.10 0.10) 10 -
=
0.162745
por 10 que la anua li dad sera : 0.162745 (11 .142,325.00)
= $
1,813,357.00
que es el costo anual de la tuberia instalada . EI costo anual de operacion sera la suma del costo anual de consumo de energia electrica y el costo anual de la tuberia instalada ; esto es :
Costo anual de energia _ _ _ _ _ __ _ __ _ __ $ 5.441,027 .00 Costo anual de tuberia instalada _ _ _ _ _ _ _ __ $ 1.813,357.00 Costo total anual de operacion _ _ _ _ _ _ _ __ $ 7.254,384.00 Ana/isis de / diametro de 300 mm . (12 ") de A. C.
1.- Costo del consumo anual de energia electrica . hf k12
=
10.3 (0 .01 )2 (0 .305 ) 1613
=
=
12
K 12 (2500) (0.100) 2 -----5
0.58262
Sust ituyendo en la 5: hf
12
=
14 .56 m.
0.58262 (2500) (0.01)
Perdidas menores
=
0.05 (14 .56)
Perdida total de carga h f
t
=
=
0.73 m . 15 .29 m .
EI desni vel desde el nivel dinamico N.D. del poze hasta la S.L.A . en el tanque es : h
=
114
4.80 + 3.00 + 50.00
=
57 .80
y la carga total H de bombeo sera: H = h
+
h ft = 57 .80
+
15.29 = 73.09 m.
La potencia requerida para el equipo de bombeo sera:
P
ot.
= 1000 (0.100) (73 .09)= 10685 HP 76 (0.90) .. .
Consumo anual de energia : E = 106.85 (0.7457) (8760) = 697 979.67 Kw-h . Costo anual de este consumo : a $ 5.80 el Kw-h. 697 979.67 (5 .80) = $ 4 .048,282.00 Elecci6n de la clase de tuberia. Supongamos una tuberia de A .C . clase A-10 por la carga nurmal de trabajo considerando el golpe de ariete. 145 V
h g .a.
- - - - - - - - - ----- 6 1
+
20670 (30.5) 328000 (2.5)
V 0.100 - 0.7854 (0.305)2 -
3 1. 7 m.p.s.
Sustituyendo en la 6: h g .a . =
145 (1.37) 1.325 = 149.76 m.
Sobrepresi6n hs absorbida por la tuberia = 0.2 (149.76)
29.95 m.
La carga total en el instante del golpe es: Dt
+
h ft
+
hs = 50.00
+
·15.29
+
29.95 = 95 .24 m.
< 100
m.
La tuberia de A.C . clase A-10 de 300 mm. (12") es suficiente. 115
2.
COSTO DE LA TUBERIA INSTALADA, DE A.C. CLASE A-10 DE 300 mm . (12")<1>
Concepto
Cantidad
Unidad
Precio unit.
Importe
Excavacion a mane para zanja en material clase A en seco hasta 2.00 m de profundidad .
0.42
183.61
77.85
Excavacion a mane para zanja en material clase B en seco hasta 2.00 m. de profundidad .
0.63
262.29
166.82
Plantilla apison ada con pison de mane en zanjas con material clase A y/ o B.
0.10
367.20
36.72
Relieno apisonado y compactado con agua, en capas de 0.20 m. de espesor.
0.70
259.60
181 .72
Relleno a volteo con pala de mano.
0.70
91 .80
64.26
Atraque de concreto simple de f'c = 100 Kg / cm2.
0.0005
6,015.53
3.00
Instalacion, junteo y prueba de tuberia de A.C. clase A10 de 300 mm . {12") .
1.00
m
232.04
232.04
Suministro de tuberia de A .C. clase A-10 de 300 mm . ( 12" )<1>.
1.00
m
3,837 .81
3,837.81
Suma Costo total de la tuberia instalada
= 4,596 .72
(2,500)
= $
11.491 .800.00
Anualidad en 10 anos al 10% anual = 0.162745 (11.491.800)
116
$ 4.596.72
= $ 1.870,232.00
EI costo total anual de bombeo sera la suma del costo anual del con sumo de energia y el costo anual de la tuberia instalada; esto es : Costo del consumo anual de energia $ 4.048 ,282.00 Costo anual de la tuberia instalada _ _ _ _ _ _ _ $ 1.870 ,232 .00 Costo total anual de bombeo para la tuberia de 300 mm . (12") $ 5.918 ,514.00 AmWsis del diametro de A.G. de 350 mm. (14")
1.-Costo del consumo anual de energia electrica. hf
K14
14
(2500) (1.100)2
K14 = 10.3 (0 .01 )2 (0 .355)
161:
=
----7
0.25432
3
Sustituyendo en 7: hf
14
=
0.25432 (2500) (0.01)
=
6.35 m.
Perdidas menores = 0.05 (6.35) = 0.32 m. Perdida total de carga h f
t
Carga total de bombeo H Potencia
=
=
6.67 m .
=
57 .80
1000 (0 .100) (64.47) 76 (0.90)
Consumo anual de energia
=
= 94.25
+ 6.67 =
64.47 m.
9425 H P . . . (0.7457) (8760) (5.80)
= 3.570,899 .00
Elecci6n de la clase de tuberia.Supondremos A.C. clase A-10 de 350 mm . (14"). Sobrep resi6n por golpe de ariete. h g .a .
145
V
= ~-;::=========-==== + 20670 (35 .56)
\J1 0.100
8
328000 (3.1)
V =-~~~~-----0 .7854 (0 .3556)2
1.00 m.p.s. 117
Sustituyendo en 8: h g.a.
145 (1)
= -------
r~
145 1.315
110.26 m.
Sobrepresion absorbida por la tuberia : 0.20 (110.26)
=
=
22 .05 m.
Carga total en el instante del golpe 50 .00 + 6.67 + 22 .05 = 78 .72 m. < 100 m. La tuberia es suficiente: A.C. clase A- 10 de 350 mm . (14 " )<1>. 2.
COSTO DE LA TUBERIA INSTALADA, DE A.C. CLASE A- 10 DE 350 mm . (14" )ci>.
Concepto
Cant idad
Un idad
Preci o unit.
Im porte
Excavac i 6n a mane para zanja en material clase A en seco hasta 2.00 m. de profundidad .
0.468
m3
183.61
122.75
Excavaci6n a mane para zanja en material B en seco hasta 2.00 m. de profundi dad .
0.702
m3
262.29
184.13
Plantilla ap isonada con pis6n de mane en zanjas con material clase A y/ o B.
0.10
m3
367 .20
36.72
Relleno apisonado y com pactado con agua, en capas de 0.20 m. de espesor.
0.70
m3
259.60
181 .72
Relleno a volteo con pala de mano.
0.70
m3
91 .80
64.26
Atraques de concreto simple de f' c == 100 Kg/ cm2.
0.0006
m3
6,015.53
3.61
118
Conce pt o
Ca ntidad
Unidad
Preci o unit.
Importe
Instalacion , j u nteo y p rueba de tuberia de A .C . clase A 10 de 350 mm . (14")(1>.
1.00
m
27504
27 5.04
Adquisicion de tuberia de A .C . clase A-10 de 350 mm . (14 " )
1.00
m
5,033 .38
5,033.38
Suma
$5,898.00
Costo total de la tube ri a instalada == 2,500 (5 ,898.00) == $ 14 .745 ,000 .00 Anualidad en 10 aiios al 10% anual == 0.162745 (14.745 ,000) == $ 2.399,675.00 que es el costo anual de la tuberia instalada .
EI costa anual de bombeo para esta tuberfa de 350 mm. (14 " ) de AC . clase A-10 sera :
Costo anual de energfa Costo anual de tuberia instalada _ _ _ _ _ _ _ __ Costo anual total de bombeo _ _ _ _ _ _ _ _ __
$ 3.570 ,899 .00 $ 2.399 ,675 .00 $ 5.970,574 .00
Resumen Costo anual de operacion de tuberfa de: 1. 2. 3.
AC . clase A-14 de 250 mm . (10 " )4> A.C. clase A-10 de 300 mm . (12")4> AC. clase A-10 de 350 mm . (14 " )4>
$ 7.254,384 .00 $ 5.918 ,514.00 $ 5.970,574.00
Como se ve, el diametro economico de bombeo es el de A.C . clase A-1 0 de 300 mm. (12") . Procedimiento mecanico. Este problema tam bien se puede resolver tabulando los datos y los resul tados de las operaciones que demanda el proceso de calculo para obtener el diametro buscado . A este procedimiento se denomina aquf "Procedimiento Mecanico" porque se da tan digerido que se procede casi como automata ya que la misma plantilla de calculo va guiando en el proceso de manera tal que asentando los valores que se solicitan y realizando las operaciones alii mismo 119
indicadas se Ilega a la solucion del problema. Lleva tan de la mano este metodo que es frecuente que el calculista neofito 0 el estudiante no asimiIan bien este proceso de anal isis y, no solo eso, sino que a veces se "pierden " mental mente en la secuencia del proceso y ya solo continua mecanicamente IIenando los datos que la plantilla va solicitando . Este procedimiento es recomendable porque ahorra tiempo y esfuerzo, cuando el calculista domina conscientemente este proceso de analisis; pero no es recomendable en el terreno didactico si antes no se asimila el Metodo Razonado. La eleccion de los diametros por analizar se hace de la misma manera que en el procedimiento razonado ; es decir, se parte de considerar como velocidad de circulacion 1.20 m.p.s. para que mediante la formula de la continuidad se pueda determinar el diametro comercial que servira de base para elegir otros dos di am etros comerciales: uno inmediatamente mayor y otro inmediatamente menor. Hecho 10 anterior, se procede a ir satisfaciendo la demanda de datos y valores en el orden solicitado por la tabla mencionada tal como se muestra en el ejemplo que de este procedimiento se presenta en las tab las siguientes, que por si solas se explican .
120
CALCULO 1)f.l DIAl1E.TRO ECOHOM1CO E.N L1NEAS DE CONDucelON POTe.NCI~
OiQm.tiolll
A ArCQ
Q (ta
V
L.
en Lons·
mm. ~ulCJ. anmt rn~ tn/s doD 8S0
'0
tn.
o.osr 0.100 1." 2!fOO
~QUIPO Dl
IUQUUIDA EN t:L
~Ol1af.o.
Q2 11 K hr %ht hh h H Co.f. Conr.t. .:=kLQt .,e J"(j. :2 h,4- =D t *' =h ... N.lI. h. t hie.. Mo~n- en m. ~,tIlor 'rt~/o h, an . CIl
CLOIO
0.01
"'54
m.
36.50 1.'3
300 12 0.013 0.100 1.37 2600 0.010 0.01 0.5&2' 14.5' 0.73 350
POQ 6011&EO._
14- 0.0'9 0.100 1.00 2.500 0.010 0.01 0.:lS4)
~.3S
0.3z'
.
76t(
QH Q: I,p.s.
H.P.
7l=qo1. -= QH
761{
",'.
4o..U 57.BO 'S.U 'U3.0
143.GI
15:'2.9 57.80 7J.o, 7309
'8.4
10'·8~
!»7.&
'8.4
94.'2.S
(..'7
h(:apQ.rdido pOl' fric;,u)n c.n nt. _ h • ciu.,iv~l ¢ntrc cl tU. I.J lQ S. L. A. en «I t-onqu41J ctn m . H ::a c:orC]Q total d¢ bombeo, ~n m._
GOLPE. DE. ARIE.TE.. IPrnl(~n
d
~4 bClbojc ~icim.
Itubc.l'14
CZ fSP(SOl
V
V¢l.
145V
f.Q.(d)
r.t(e)
Hom. ~rcd "" ,"/5
",/c;m1. en ern.
I1ft~ l:tce)
,Ubc&.
14.0
25... 2.&5
'0.0
30.S
2.50
10.0
3S.5
3.10
n,. ca.. 14SV
20;1. h,;, Cor '3 0 Pr~sioQ TotaJ $obrcpfG normQI clCl '20;. h'J'~'* QbsorvidQ opllraciOn Cayqo nor-
rvlt~ po';,.tubo.
C!.n "".
mllli optr.
285.'S S25018 934800
1.'25
228.S,2
4~.70
90.45
136.13
'.31
198.'S 630415 820 OCIO
1.3199
\49.37
29.81
65.'2..9
95."
\.00
'45.00 '733785 101.800
1.3120
11 O.S2.
22.10
5'.'7
18.77
1.~7
•. _
eG.·I'lOcl~I.o Alo5tlc.i,do c ct,C.1 03.Uo.-"~.O('70rjJ!.C~ f.t.t1Od~lo c&14.~iC:ldQd de. las pClred~r. dd h~(par4 ~uooo K~J(,m"i ~QrQ Qcero 10() 000 I<'l cm1. ._ h~.".~50brcprcs,on por,~olpe da an"te._ ~
N
~
A.c.
~
I\.) I\.)
COSTO Of. IHSrAUCIOH Df TU&D1A. (MANO Df OBRA Y ADQU1SICION) CON C
r. PTO.
Exeo.... mat . elQr-1t A EJteov. mat. doSoc 2> ~CQV. Mdt .
Inst. jontlto y pruaOo tUDo R~Ul2no
cantldad u. P.I/. 0.384 O . S7~
'flit
183."
~) 2'2. '2.<)
ImportlZ ccmHdad U. P. U. 70 ,54 l51.08
0.080
m m1
2'2.Z'3
1.00
0 . 702
u.
Im(:>oTta
l8~. '1
122.75
2'2.1
\84- . 13
m' 3'7.20
3'.72
0.100
m~
3 " .'Z(
36.72
rrJ ·
211.~~
217.32
1.00
Tn .
232.o.t
232.04-
1,00
m·
275.~
'275. 04
m'
259. '0
124.'0
0.70
m'
259."
181.72
0.70
m}
259.l.A
181 .72
0.70
91.8G
64.U
0.70
tn1
91.8£
~4.2'
m' '0IS.S3
3.00
o.OOOG
m) '015.53
.3. 6 '
3&37.31
3837.31
m>
91 . 80
44.0'
0.0004
m) '015'.53
2.40
1.00
m· 38n.s,
3817.5"
Cost ? ,..
fID:
"'.82
P.
m3
0.48
lCo!lto to~al conau(ci6n
0.~!1a
77.85 0.<4(,08
u. m) m)
0.100
vo/teo
Adqo;sicioTl tob¢t 10
183."
l
cantidad
29.37
0 . 408
AtrCl'lueS COner. f ~: 10Oc~
ml
Imporhl
dcascz .!:..!.Q.
m~ 3'7. 20
c:ompactQdo Q
0.4'2.4
m)
dcsa C
plCln tillCl Clpisoncsda
.elt lIuo
DiQm.~mm(IO").C\asClA..:..!!. ~iQIII....J.22... ml1l (I 2. Ol). Cla~ A=..l2. ~·ldn1.~mm.(I4-·)
m'::4 4045'.93
.$ 11 . '4.2, 32 S. 00
0 .0005
Loo C05t
m'l
tn.
1. 00
111 . 5013038
!1033.'8
P ~ 0-,. ",.:: $4 596.72
.$ S, 8 9 8.0C
$11,491,800.00
-$ 14,745 ooO.oc
I I
I
RE5UMfN iPrllSi-On de
trabajo h Diam. Nom . bar{4 etl
Kg/,m a mm. 14.0
250
10,0 10,0
ano
(D
plllCJ ·
lCarCJo QnuQI de Costo ~ol:al onllol Costo anual Costo ~o~Ql omor I: i ZQcion dQ opQyac i6n . ' hera born del bombao lac conduc:cion de conduttion poT m . dr.O. b4to. ~ (Ioailos 01 10%
!costo pot
®
®
®
5 ,441,02&.00
11,141, 325.00
1, 8 13 , 35'1 .00
7, 254, 385 •00
4 0.48 282.Oj
®
'1 " II
12
106.85
79. '8
462,13
II, -491,800.00
1, 870232.00
S, '18,514 . 00.
14
94.'lS
70.28
4\07.'3 3,570, 899.011 (4 ,745, 000.00
2 , .399, '-7.5 .0e
5 , 970, 574 . 00
143. "
300 350
=87'"0 hr. ._
® -(1)_0.7457 I Kw-hr
=$ 5.80
~"'®A"'kw-h
®=Q)"S7COO
®=®" coef. Qnualidod
tiOT~ : _ II d icimlLho IZco~mlCO Ilstci daclo por cl mertor CO$to Qcd'crminado
~
I\)
w
CD'
107.09
10
~ HP .0.7.57 /
ltfn
Kw-h.
H· P.
I
&J1
\0 c:..olumnCl.
<1>
FORMULA UTILIZADA
-"
~
OIAMETRO PUICJ· m.
n :0.009
n=O.OIO
MANNING
n: 0.011
n:0.012
n= 0.013
I(
I(
I(
I(
n:0.014 K
n=0015
n=0.016
I(
I(
112
Oll 9 553264,6'Un .. , A1A ..0" .a' "'Q")(lIA ?" 6'O'j2Q 82 0' 817543 iiI> .. .,,,~,,, · .,o 1 14 .0"" 77Q41.Q' Q6261 6R _ . 116R22 .a' 1 "\R,\1·'-71;. "' ... ".," R7 IRR7R'i.D! 216822 4,\ 'A677R Q7 12 .033 I ]1]53 ]8 ]8721.80 4f.992 .. .tI! """1Q '0 ..65411 ..53. 7,,0'Q ~ A771 A 0 .. 1 ClI074,,'? 2 .05 6515. f. . 8046 88 9765.6] 11562.50 13~B-_-1.5.7J11.~ 18125. 781 20f.2".00 .064 ~4.06 .2400.93 2Ol1.7'! l .... Q. RR ..0 ..... Q4 47.llR.r.: 61~~:a5. 1 • .a2L 7")(l1 A, _---.962-52 """ .,., ,,,, .. ,,, --1626...ll.. 'AA7 A' . -2l£8 2462.29 4 1/\:1 _ . 16l.6: 199.61 242.:zi 286.B2 117,21 _ . ]91.4 449.61 5 ~_ i--.nL _ __ ~~~ 62.05 75.:1] B9 16 J..OM~ _ _ J~l. ..~ 139 76 159 04 6 .152 19.26 21.79 2B.B~ 14.18 "0.,18 ..66 53.58 · 60.97 8 .203 4.11 5.07 6.lfi 7.29 8U Q Q 1141 11 oa 10 . 254 1. 2. 1.54, 1.111 2. 21 2.,;0 "\.11' ·L.af. 1 94 -..U... .3115 ...6854: .58]50 .7.1220; .81, .. 6 . 9770;1 1.1" 1 10 1.4.8 ~ '\.." ,or;'H , .. ..." .10864 .]654] 42963 49877 5728+0 65185 11>40f. 10208 .1.2610 .15100 .18115 .21297 . .247~ .28397 .].2~ '" .45'1 .115416 .0f.f.RR .OR1?ln0 .,,,., .00155 . 1111 no .oo .. n .006ll. .00li2.. ':00061: 00999 01125 u. Q'A 00"" no,"" . 1I0::lll 2 .00219 .00l~_ ~0126 .00375 .00C26 42- . 10f.7 0Q0..5.9 _ ' _-ooo.1~ .00088. _ ~QO.l.Il5.._ ~12.1 . _ . . ---.QQ1.4.L. _ ~Ql-64 .00187 .D 1.2i9 .00029 I ' .0()()~. _ _ --"@Q"U_~9051 -000~1,. _ _ ... OOO~ .00001 ~~ ';4 1 '\72 00015 ,nnn'Q i\nn'~ 000'''' onl}.12 noo'\7 _0004,3 00049
..'
.,na.,."
2.112.
5.4.ll.L:m=
63
____ _ _ _ _ _ _ _ ~__
A Q. -
,•
,.,. S I
; s·
10.2'~.
•
I
~ _ _ _ _ --------l.....-___ ___
FORMU L AS Q
••
(.........,.' • S· IC Q D
." • K-
I.'"
10.2nnl .
~8" Of ASENT'MlfNTOS HUM'NOS _ hf -
I(
LQ
2
.
D
Perdido por fricclon en m.trol
hf
Constant.
I(
Lonoltud GOlto.n
m.trol m'/lIlI
I
__ _ _ _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ _ _ . _ _ _ . _ - ' . . ._ _ __
Y DBRAS
PlJBUCAS
SUB~[CRfTARIA OF BIEN[S INMUEBlES Y OBRAS URBANAS D'RECCION Gf~rRAl OE r.ONSTRU.C':;'.ON DE SISTEMAS Of. AGUA POIABlE Y ALCANTARILLAOOS
=~~~~~SU80IR(CCION l)( PkOt!~TOS ' .... -=c~_~''' ., ...
L
11\
Q NOTA.- Loa yaIor •• 4. K eor,.apon. d ... aloa "ol Indicodoa •• 10 tabla •• lllil'""'O ... I,leo doehllol.
dler...
CALCULO "i"iiG.'SAMUEL LUGO N.
ESTE PLANO ANUlA Y SIAJSTITUYE AL V.C.1623
r". ··""· ". ' 5(.·1,.
~
"V' '0m»'
I).,," a , lad. \'17
-A p'OhC.;
,
a~ii!'.'.M. , rl/I"l
' • •f1HIl
MUICQ
V.C.I9Z0
ZANJAS PARA TUBERIA DE ASBESTO-CEMENTO Y P.V.C. A N C H 0 .(FIG 1) El ondlo do 10 .onja ~ 00' •
50 em ...ao 01 dici.... ,ro oUorior .1 lubo po.., luborioo con dlq,.. Iro 0'. llrio, ieuol 0 .... _ do 50 em. Cuondo "'0 000 mop do 50 em. 01 one~o ao III .GnJO oorci do 60 em . IftOO dc:~ • • iciMoiro. Ell 10 labia mcalrodo abalo, M .... oca 01 andIa mlnlmo do .anjoo on fllncion • 10 profunclclod, .bMoooe • uao, .. 10 ,R -.. d' .... ,I anc:lla COIcuIada'R fullClllft ell dicinlolro ,.,.,.", _ mono,.
PRO FUN DID AD. -
(fiG. II LA p,ofund,docl do 10 'xcovm 10 lijclio on ,I pro,eclo. 5, no .. ' - 001, Ia profundidad " ' _ ... ,.; d, 90 ...0, ,I dOdo 10 I . , ill par ,n,'ator; cllClldo .. '''''0 d, I.,ill con cIIOmotro IguaI 0 ""nor do 90 c"' Y. 00"; d,1 doblo do djdlo dio_,o tPGfO I.rlo, do di" .... ,'o ..lorior mop ao 90em . Atro lube,iot "'enor. . . "em. la pIOfundldad ""n_ oorci d, 0 em.
,.',nor
ClIO
oo,a
""'10' .
F0 N D 0 o.bo,g, o.cova,.. cu,dadotam",'o 0 mano la, cov,docloo 0 coRCha' ( Fi9 . 2,3 Y 4) po,a oloja, 10. campana 0 mplo do la, junta, dl las lubal a fiR d, PI ,mili, qUI Ia lube,ia allOY' ,n lada '" 10000tlud lob .. ,llondo .10 .onja 0 la pianl,lIa apioonada. !IOIPOIO' do "10 M'''dolOem.
R ELL EN 0.So u"lizo,d ,I ",al.,iol ,.',oldo d, la, Ilcot'QCion . . , poro ~a,ta 30 CIII . arr iba dol lomo dol lu. N .. u.a"; 110"0 laclnta dl plldroo. E," .. lIMo _ci GIIi.onaclO y 01 .. ,to a volloo. E•• onOl urbano. CXIII pay,,",n. 'o,Iodool "'*'0 GllilOllCldo.
"'0
OIAMETRO NOMIN AL millmol,o. pulQ odo. 25 . 4 5a8 13. 5 712 101.1 152 .4 203.2 254.0 304.8 355.1
...
~
~M-508.0 --'-09.6 7620 814."
E,"
I 2 2!1 3 4 I 8 10 12 14 16 18 ...2.Q.
M. 30 36
Ancho In CIII . 50 55 10 60 60 70 75 80 85 90 100 1111 '20 130 1110 170
1Ifr.' ProNnd,dod Volu"'on In em , ~ molroilnoal 70 O~~ 70 0.39 " 100 06~ 100 100 O. ~~ 110 O.~~ 115 O. ~~ 120 096 " 1211 I~~ 130 II~ I ..-0;:-- plonl,II0 140 145 16~ oposonado
Ane~o
....
... ...c
O. ~~
150 165 185 220
~
{f
FIG. 1
1 ~
-1-8~
~~ 2 : 7&;;37"'-:;-~-
plano onulo y systiluy' 01 V. C 1128
FIG. 2 FIG. 4
,...
Proyoclci
Revi.eS .
OT
.... ..,
.. ,. o. , ........
It......
125
DIMENSIONES DE LOS ATRAQUES DE CONCRETO PARA LAS PIEZAS ESPECIALES DE F. F. DIAM . NOMINAL DE LA PIEZA ESP MIU METHOS
ALTURA
~
& 76
LADO "A"
EN em .
PUL.r;/lOAS
[N
30. 30 30 35 40
3'
30 35 40 8" 45 20.3 254 - - 10" --.- - f-~O 12" 55 ~.295_ , . ----_.-60 14" 35G 4 06 16" 65 457 18" 70 7~ 50.8 20. 1' 24' 610 85 762 30." 100. f---.- - 3-6" 115 914 10.67 42" 130. 4-8" 1219 145 4" 6"
102 152
VOL. POR ATRAOUE
fN m3
cm
O,O~1
50 30
0 . 03~
3-0
0. 0. 36 0 . 0. 5 5
35 35 35 35
4~
50
O. O_L~_
0. 087
O.T o s - -
40
55 60 ()5 75 90. 10.5 12 0. 130.
o.14~
40 0 . 1'68 45 0. 21 9 a. 31 'J 50 0.. 495 55 ----- ;:--6'0 o.. 7_ ~_ 65 I. 0. 14 I. 320. 70.
TE Y TAPA CI EGA DE F.F.
CODO DE F. F.
TE DE F.F.
"e"
L ADO
FN em .
dtbtron I,tor olineodOI y nlv e lodo, ent •• dt coloco r tel o ~ro quel , 101 Ctooole. c;,ltc. c:crOn pe rte ~l o m en'. cpo yodos 01 fondo y por.d dl 10 ,onla. 2! - (I o froQ u(, (.k b pra co locorsl en todos los caSOI, anle s de hocI' to pruebo hidrc ltotico d. 'OJ '",hertal.
11.- Lo!; piuos
t;~ p e ci O l es
3) - £)tos Qtroqu es
•
Sf'
usar on exclusivoment. pora
SECRET':'" IA DE
j
i"'M/'i.-:"J
DlR(CC'ON GENERAL
,.... ......... "'---
Esfe plano onulo y subsfifuye 01
Pro v~~ t_';,( !.~/> . J~.. ,? ' ~~IJ " ~t:) IngL.lt,oat ' : l>O
-......
126
oJ
i ,,:'1
Y O::;::t.S PUBLICAS
ASt:i:TA~.::::mos HU ~,:AriOS
r - i SUSSECRElARiA DE BIENES
!ub oflo , ala jo dos on Ionia .
or
INt.lUEBlES Y OSRAS UR8AHAS D«
COH STRUCCION O£ SISTEMA'
AGUA PO TA8LE Y ALCANTAR ILLAOO SUIJO I"F.CCION
O[ '''O T[CTO'
V.C,321 :==:====:::;4=G~U::;A;::'::P~Oi::;T;:;A;;8~L~E#====:::I
..-.
A J/RA/- QUE
..
~c.o~_- ---/~:~":'~-.;~ AI(
tIIU..""
""
H' l., ),fto.ok . " ... 1(.0, 0 F
"0'"
cMllI7't
I
~--
."
.R
'.1Y"
--
.~"fO
.obO. iUfiltiil u.• CI or .; ~;},,,;-;;u; -:no:1rT' ('
. . .......
V.C. I938
ANUALIDAD PARA REEMBOLSAR $ 122 (UN PESO) DENTRO DE "n" AN OS
Arios
rv -...I
a
=r +
a r n
r (I
+ r) n_ 1
= anualidad = i nteres an ual = numero de anualidades
Interes Anual 5%
5'/2%
2 3 4 5
0.537805 0.367209 0.282012 0.230975
0.541618 0.370654 0.285294 0.234176
0.545437 0.374110 0.288591 0.237396
0.549262 0.377576 0.291903 0.240635
6 7 8 9 10
0.197017 0.172820 0.154722 0.140690 0.129505
0.200179 0.175964 0.157864 0.143839 0.132668
0.203363 0.179135 0.161036 0.147022 0.135868
11 12 13 14 15
0.120389 0.112825 0.106456 0.101024 0.096342
0.123511 0.116029 0.109684 0.104279 0.099626
20 25 30
0.080243 0.070952 0.065051
35 40 50
0.061072 0.058278 0.054777
6%
8%
9%
10%
0.553092 0.381052 0.295228 0.243891
0.560769 0.388034 0.301921 0.250456
0.568469 0.395055 0.308669 0.257092
0.576190 0.402115 0.315471 0.263797
0.206568 0.182331 0.164237 0.150238 0.139105
0.209796 0.185553 0.167468 0.153486 0.142378
0.216315 0.192072 0.174015 0.160080 0.149029
0.222920 0.198691 0.180674 0.166799 0.155820
0.229607 0.205405 0.187444 0.173641 0.162745
0.126793 0.119277 0.112960 0.107585 0.102963
0.130055 0.122568 0.116283 0.110940 0.106353
0.133357 0.125902 0.119651 0.114345 0.109795
0.140076 0.132695 0.126522 0.121297 0.116830
0.146947 0.139651 0.133567 0.1 28433 0.124059
0.153963 0.146763 0.140779 0.135746 0.131474
0.083679 0.074549 0.068805
0.087185 0.078227 0.072649
0.090756 0.081981 0.076577
0.094393 0.085811 0.080586
0.101852 0.093679 0.088827
0.109546 0.101806 0.097336
0.117460 0.110168 0 .106079
0.064975 0.062320 0.059061
0.068974 0.066462 0.063444
0.073062 0.070694 0.067914
0.077234 0.075009 0.072460
0.085803 0.083860 0.081743
0.094636 0.092960 0.091227
0.103690 0.102259 0.100859
6%%
7%
I
Procedimiento Gratico. Existe un procedimiento gratico poco conocido y por ello mismo escasamente ensayado. No se ha aplicado en nuestro medio de manera que no se tienen suficientes elementos de juicio para opinar sobre la valia practica de su uso . Se presenta este procedimiento desde un punto de vista meramente didactico , para informaci6n y conocimiento de los estudiantes de ingenieria civil. La f6rmula en la que se basa este metodo es la siguiente: d
=[
3.14 (e) [500 (E) (a) (R)
J
O ,5 7 .
(0)0.4475
d = Diametro de la tuberia en pulgadas. e = Costo en d61ares del Kw-h. E = Eficiencia combinada del motor y bomba . a = Costo por libra , en d6lares, de la instalaci6n de la tuberia. R = Porcentaje de los gastos fijos anuales . = Gasto en galones por minuto.
o
Este abaco a Iineas paralelas para obtener el diametro econ6mico de una tuberia se maneja de la manera siguiente: Se marca el punto de intersecci6n de los valores E y R. Partiendo de este punto se lIeva una paralela al eje horizontal x-x hasta intersectar al eje y-y. Esta nueva intersecci6n se une con el valor de (e) en su escala correspondiente. Despues , partiendo del valor dado de 0 se traza una paralela a la linea que une al valor (e) con el punto de intersecci6n en el eje y-y, hasta interseGtar al eje x-x. De este punto se levanta una vertical que va a intersectar a la linea que representa el valor de (a) . Esta ultima intersecci6n nos da ya el valor del diametro econ6mico buscado . En la gratica anexa se presenta un ejemplo que ilustra su manejo . e)
VALVULAS DE PURGA DE AIRE
Las valvulas de purga de aire son importantes pues tienen por objeto eliminar el aire que se va almacenando en la parte alta de las curvas verticales de la linea de conducci6n de agua potable . Este aire en el interior de la tuberias es peligroso porque puede originar la rotura de las mismas 0 reducir parcialmente de un 5 a un 10% la capac idad y eficiencia de la linea y aun en forma total cerrar el paso del agua cu,lndo estas bolsas de aire lIegan a ser largas . EI aire en el interior 5e origina bien porque las bombas 10 inyectan 0 porque se va liberando el que Vel disuelto en el agua. Cuando este aire existe acumulado en la tuberia a una presi6n considerable y se combina con un golpe de ariete y astos dos con la presi6n normal 128
b
_, _ ,
•
.
l.
~6
3 C
18'v 14---,~~~-
11i:2::;;;~~:10-
8-....,..,.;~:.....--
46~
o
",'"
",'"
SO ~
'"
",,,,'
",,,,,,,, "
1000
o
g zooo
'e
(; 3000 Co
:
2
4000
5000 6000 ~ 7000 O· 8000 • 9000
g,
e:;
C)
.....
I\)
<0
10000
11000 12000
13000
14000
~
,
IJ.W," I ,~(, 1
onor ....
"",,,,,,, I
'" '" '"
",,'
1
N
Costo de la enercio electrica, e, en centavos de d"lar por Kw- hr.
",'
" '" "
,"
I
60 1,0881 70 1,075 80 1,050 90 1,025 100 ~OOO 110 Q969 120 Q938 130 Q900
1 6-......".~~G--
IX
K
,"
Foctores de ~orrecc i6n, K. poro di stintos volores del coeficiente , C,de Williom y Hozen
y
.. . _ Ecuaclon de bose . d -
0,157 3,1 4 e J [500 EaR
Q
04475 '
Ejemplo e=2VKw-hr.. E=60% o=4rlb R=8% Q= IOOOgpm
1.01\11· a 15 II ResultadO : d,:.,
A&ACO A LlrtU~ PARlLr.LA!I PellA OITfn~R [L Ol&tu. no-
fCO"Ot1ICO Of. &Ol'l&!.o._
de trabajo, puede producirse una explosi6n 0 colapso de la tuberia con proyecci6n de fragmentos. Estos hechos desconciertan a veces a los tecnicos que no se explican bien la raz6n del estallamiento porque se pierde de vista la presi6n del aire acumulado en el interior de las tuberias que en ocasiones es de consideraci6n.
·Seccion reducida Linea do conducclon Algunas indicaciones sobre valvulas de aire en lineas de conducci6n y c6mo seleccionarlas Del estudio que la empresa fabricante de valvulas de aire APCO presenta a este respecto se resumen algunas indicaciones importantes: 1. Para cada punto alto de la linea de conducci6n debe calcularse de manera independiente la valvula de aire . 2. Determinar el maximo valor del flujo que pueda presentarse en pies 3 por segundo , de la manera siguiente : a)
8i la linea est a lIenandose por bombeo : GPM de bombeo 7 x 60
C.F.8 .
Como 1.00 I.p.s. (I.p .s.)
=
15.85 GPM
(15 .85) 60
C F8
=
b) sera :
8i la linea se esta lIenando
C .F.8 .
=
. . .
8 D 130
=
7
x
0
vaciando por gravedad elflujo de aire
0.08666 (8D 5) 'h
pendiente (en pies por pie de longitud)
= diametro del tubo (en pulgadas)
3. Las valvulas instaladas en los puntos altos deben expulsar 0 admitir una cantidad de aire en C .F.S. igual al maximo va lo r posible de flujo de agua en C.F.S.; valor que debe estar inmediatamente arriba del punto alto previa mente calculado . 4. Para determinar la maxima presion tolerable es necesario calcular si hay riesgo de un abatimiento del vado en la linea. Esta es una candicion que se presenta en lineas de conduccion de acero de pared delgada, arriba de 24" de diametro. En estos tubos esta presion se calcula con la expresion: P
16 500 000 (T / 0)3 P = presion abatida (lb/ pulg 2 ) T = espesor de la tuberfa (en pulg.) o = diametro de la tuberfa (en pulg.) Incluye un factor de seguridad de 4.
5. Usar la maxima presion diferencial permisible calculada 0 5 PSI (lb ./pulg 2 ) que es un valor mas bajo . No usar una presion diferencial mayor que 5 PSI Y hacer la gratica con este valor y el flujo previamente determinado y asf poder determinar la valvula mas apropiada . 6. Estas valvulas deben ser instaladas acompariadas de otra valvula interruptora abajo de elias. 7. Este mismo procedimiento debe seguirse individualmente en cada punto alto . 8. Si la linea tiene puntos bien definidos 0 estos estan seperados por tramos de gradientes uniformes, se recomienda instalar estas valvulas a intervalos de % a 1 milia, segun el juicio del ingeniero.
Como determinar el diametro y numerq de valvulas de aire en una linea de conduccion Para lograr 10 anterior se hace usa de la gratica que ex profesamente tiene elaborada la APCO a la STOCKHAM DE MEXICO . Se anexan estas graticas. Para el manejo de la gratica de la APCO se procede de la manera siguiente: Supongamos que se quiere determinar la valvula de aire que corresponde a gasto de 350 I.p.s. en un diametro de 24" para un punta alto donde se permite un diferencial no mayor de 5 Ib/ pulg 2 arriba de la carga normal de operacion en ese punta . Primero transformar el flujo de 350 I.p.s. a C.F.S. C.F.S.
= 35~ ~ ~~.85 =
13.2 131
Con este valor se entra a la gratica en la escala de los C.F .S. y se levanta una vertical que va cortando las curvas representativas de los diametros de las. valvulas de aire. Se toma el diametro de la valvula cuya interseccioncon la vertical este mas cercana al diferencial previamente escogido. En este caso la valvula indicada es la de 2" que esta a 2.7 Ib/pulg 2 = 0.19 kg/cm2. Con este diametro se escoge el modelo en el catalogo correspondiente (de la APCO) Otro ejemplo : Determinar el diametro de la valvula de aire que conduce 1,000 I.p.s. p~r un tubo de 36". 000 x 15.85 7 x 60
C.F.S.
= 37 .73
entrando a la gratica se encuentra una valvula de 4" con una presion diferencial de 4.9 Ib/pulg 2 (0.345 kg/cm2) . VALVLl.A PARA AlAE, VACIO Y IMA !D.IBINACION DE /lIMBOS,
FOR AIR & VACUUM AND
~~I
I
II/-
II-
-
~:/
~ r2: ~
o
10
V
1.=
I 20
@
/
~
/ =40
lO
r-
/
L
"5'\
(
r!/
®
/
V
I,
-f:::::
:.0
60
-"
10
COM~INATION
I'--- ~
./
V
./
1/
/ ,.-/
/
V
/
VALVES
~ rID
v ./ V
/'
V
./
V
7
,4 @
lL - - -
~
I - '--
80 90
I()()
,10 li O • ~ 140 1:.0 !GO 170 00 190 200 210 220 2)0 240
2~
2. o
/3. '2 FLOW THROUGH VALVE IN CUBIC fEET OF FR££ AIR PER SECOND
Fl.U.IJ DE AlRE EN PIEs3/SEG:'
Consideremos ahora los mismos ejemplos pero empleando la gratica de STOCKHAM DE MEXICO que se muestra en la hoja siguiente. En el primer caso nos da tam bien una valvula de 2" con una presion diferencial de 2.7 Ib/pulg 2 (0 .19 kg/ cm2) . En el segundo caso, 37.73 C.F.S. es un valor que se sale de la gratica, p~r 10 tanto consideraremos dos valvulas con 500 I.p.s. para cada una. De esta manera: C F S = 500 x 15.85 .. . 7 x 60
= 18.86
entrando a la grcifica nos da una valvula de 2" con una presion diferencial de 4.4 Ib/pulg 2 (0 .31 kg/cm2) . Se toman 2 valvulas . 44.
Cuando no se dispone de graticas se puede tomar como modelo la figura
132
, "'.J ~
G{?AnCA VALVULA~
DE COMPORTAMI£.NTO
DE £XPUL5\Oti Y ADM/StON
~
DE AIR.E
•
2
."
al
..J
_ "cr\ I
• &.-<
-I
I
J.
A:l /
I'
->
:Aa-..J :)
fof
~ ~ ~ 1
·/1
-11 > COle
'"
::::t ~.
Y I
~ ~
t.J
., I
1£ ./ jI.:.Jf
..
z
o lI)
UJ
a -«
0.
.-
at
5v
elM':':
I
..s
e
FLUJO
I
I
10
DE AI~( t~ LA VALVULA
c.p.s.&
....
(.) (.)
STOCKHAM
I
!
20
IS
E. N
2$
I
30
P\E~:'/ ~E6 •
Its.,.s.(... as) . 7.60
DE MEXICO S.A . 9 C.V.
".ode10 de 1e v~lvu1e de Biro db Ie meres II VAUUR" Este v~vule est! probada e 250 1bs. par pulgeda cuedreda y userse pare trebajer haste 150 Ibs., siendo au cepecidad de descarge de 100 1ts. de a:l.ro par minuto por cede 10 m. de carga (15 lb.)
Instalaci~n y
caje de
1e v&lvule.
d.la lintO de conducciOn.
134
Fig . 42
Cuendo une vi!lvu1e no es euficiente se pueden poner 2 ~ 3 como sa ilustre.
r
~
Valvu 10 APCO
I
I
I •~.
mocllZlo 145 C de 2"¢
Tub4T1'Q dlZ f. Cj. de somm. (2")
90
~
V&ntiia "
•
.,
". 1 <>
~
I
~
I
,It-T •
'.
\00
•
I
I i
~
..I . '
1.5
" '1<--1 ,
•
III
~'TUb~l'~Cl d~1
,
,,500 mm .(24'"
I MODELO
~ ~~rf~f~dlZrQ.
·~u#"42.'/»..m,p»-"7».,cm.vI,>-'1 L 130
....
128
(.,)
01
,4'_1
Fig. 43
I
DE CONtX\ON DE
VALVULA DE IlU~t APCO DE 2 PULG.50BRl TU&O DE 24-
o
VI C
U
o
VI C
u
!!
i.·.
..
;i
•·•
.:= III
..
t;~
'
'! .~ ti
136
~
}
\:1
~ b:t rt
JI~r~ ----
1 I
I
I
I
f
IH ·
•8
...
,.!:., I'. ~: ,,
•
.
II
•
I
-1J)
•••• .
'.,
• ~ii 1111 C': l £ III Hit III
2'
· 1-.
~!
IJJJ JJJJ m
s \.,! ,,~'" ,,; ~i llil' l!!
It
,: i!H!!' : ~ .H I i! ', I ,\, IIlIl ,0 ' ~" I ' , ..... '":i 1111 . ! :: .1 f.! ,; II , IllS! !II " III .... , • I ' -j " nUl III lIiiilll !1 HII ~ Ill; If; iiiii III
f-fl III I .
i:I::"I:::rlldil,J,\j I·JI~I · ;S ',j:- ji jj]jjj jji
I I " .... :;; ~
.. . 1111
;i;
;,'i,' J',','
II iii III ..
1
[[
I
/""" .... t - - - - - - - - t - - - f - - i ,........-...,j.
I
Iii
i IIi
I
I
I
I
I I
I
I
I
I
I I
•.• fe
I I
\
\~------_r-+~~ \~------_r-+~~ \
I
f-L _______ r!-----11--+,....""
I
1 - - - - - - -.. -+---11-1>""
I
~~--~--:~.-~-m~
I
I
I
, I
I
I
I
I----I--t-~_f
.
I
1------11-;--1'-1'-1
I
1------- I--+---1~~
I
,i
'1
'I
I:
"
'I ,I
"I I
I
I
I
I
I
I
..... .
i
G
•.~----4_~~~
I
I
I
I
I
I I
I
I
I
~-------i-~~~ ~------- . --r;~~
I
\ - - - - - - i --t---1-to"'"
I
~.
,
I
I
I
,
I
\---------!
I
t--------- . --t---1-to~
I I
I
I I
I
I I I
~~~~
i
I I
I I il I I l I I
137
OBRA DE REGULARIZACION Y ALMACENAMIENTO EI objeto de una obra 0 tanque de regularizacion es transformar un regimen de aportacion constante en un regimen de demandas variables. En estas estructuras se almacena el agua que no se consume en las horas de demanda minima (es decir , cuando el consumo es menor que el gasto que aporta la fuente) para aprovecharla despues en las horas de maxima demanda (cuando el consumo es mayor que el gasto aportado por la fuente). EI objeto del tanque de almacenamiento es disponer, ademas del volumen de regularizacion , de un volumen adicional como reserva en prevision de incendios 0 sLlspension que pueda presentarse por contaminacion de la fuente 0 por reparacion de la linea de conduccion 0 de la obra de captacion. Salvo que sea para combatir incendios, por requerirlo asi la poblacion, no se recomienda en nuestro medio el empleo de! tanque de almacenamiento para otros usos , pues si se dispusiera de una reserva de un dia , como algunas veces se aconseja se requerira un volumen de un 600% del volumen de regularizacion, que demandaria una fuerte inversion que muy probablemente no se justificaria y si daria lugar a pensar en otra fuente de abastecimiento como reserva en to do caso . Si las condiciones economicas y las necesidades de la localidad 10 requieren sepodra tomar cuando mas un tiempo de 4 horas que ya obligaria a prever un volumen aproximadamente igual al doble del de regularizacion . Un tanque puede ser superficial 0 elevado, circular 0 rectangular, etc . Con respecto a esta ultima forma la relacion de ancho a largo en funcion del menor costo esta dada por la expresion. n + -1 2n en la que n es el numero de divisiones 0 compartimientos.
a)
CLASIFICACION
Por el material con que se construye pueden ser metalicos, de concreto armado y de mamposteria . Por su posicion con respecto al nivel del suelo pueden ser los dos primeros , superficiales 0 elevados ; el de mamposteria siempre sera superficial. Se lIaman superficiales cuando la plantilla del deposito esta en contacto directo con el suelo . Se lIaman elevados cuando la plantilla del tanque esta separada del suelo y su cuerpo esta soportado por una torre 0 cualquier otra estructura que la mantenga en esta posicion. Por su forma el de mamposteria puede ser rectangular 0 circular; y el de concreto 0 metalico, pueden adoptar la forma que se les quiera dar, dependiendo esto de la prmonia
138
que se quiera guarda r con respecto al medio ; del aspecto publicitario de la construcci6n, etc . EI tanque mas socorrido es el superficial de forma rectangular . Se recurre a los tanques elevados cuando topograticamente no se dispone de elevaci6n apropiada para emplazar un tanque superficial. Con relaci6n a la ubicaci6n del tanque respecto a la red de distribuci6n puede ser de " alimentaci6n " 0 de "excedencias" . EI de alimentaci6n recibe de la linea de conducci6n el gasto maximo diario y sale de el el gasto maximo-horario hacia la red . EI de excedencias se ubica dentro 0 despues de la red (s iguiendo el senti do de entrada del agua) y recibe de ella el agua que la poblaci6n no consume en las horas de baja demanda , aportando este gasto almacenado en las horas de mayor consumo, auxiliando a la linea de conducci6n a satisfacer la demanda maxima . EI gasto excedente que Ilega al tanque es el gasto maximo diario men os el desperdicio en la red , suponiendo, en el mejor de los casos, que la demanda de la poblaci6n fuera total mente nula en las horas de mfnimo consumo . EI gasto que baja del tanque de excedencias no es el maximo horario sino el gasto maximo horario menos el gasto maximo diario, puesto que la linea de conducci6n aporta constantemente a la red este ultimo gasto . La mejor localizaci6n del tanque de excedencias, cuando la topograffa 10 permite, es la zona extrema opuesta a la zona de entrada del agua a la red de distribuci6n, pues se reparten mejor las presiones durante la demanda maxima debido a que se suministra el liquido en dos direcciones opuestas ; ademas , se elimina la linea de al imentaci6n que es de mayor diametro, por 10 general , que la linea de conducci6n y se continua con esta hasta la red de distribuci6n ; por si esto fuera poco, la linea que Ilega al tanque de excedencias es de diametro menor que el de la conducci6n 0 igual cuando mas en virtud de Ilevar un gasto menor del maximo diario y baja por alH mismo un gasto igual al 50% del dicho gasto maximo diario 0 al 100% cuando mucho en caso de que el coeficiente de variaci6n horaria fuera de 2.0 en vez del acostumbrado 1.5. Hay ocasiones en que este elemento puede eliminarse como en aquellos casos de conducci6n por gravedad en que la fuente produce mas del gasto maximo horario . Un estudio econ6mico decidira si se sustituye al tanque por la fuente transformando la linea de conducci6n en linea de alimentaci6n puesto que Ilevara el gasto maximo horario que probablemente requerira un diametro mayor que el que requiere la linea de conducci6n con el gasto maximo diario . La capacidad del tanque depende del regimen de aportaci6n y de la ley de demandas de la localidad . EI reg imen de aportaciones es constante ya sea durante las 24 horas del dfa 0 parte de el. EI regimen 0 !a ley de demandas es variable siempre. Con el objeto de poder calcular volumenes de regularizaci6n mas de acuerdo con las necesidades reales de las poblaciones, deberfa disponerse de datos de demandas horarias de las distintas poblaciones , por 10 menos de algunas representativas de nuestra Republica , pero dada la decidia de las instituciones 0 dependencias oficiales que encaran estos problemas , no se 139
~
~
o
\
------~-=-.:.~
Lincza
\ -\---
dll
conQlJccion
tSCO,Iuo - - -
~,
tnoYlna~
- - ---
i TANQU[
J
Exc
'~
--- _____ ,__ _..
Madidc~ de 'joSlO /
...
""-
Dozsa9 UCZ - ----- - _
+--Bajoda
TAtiQUE la f ven ta.
-~~~~~'i~-N"Ylld
...E..l.Mi.TA
TAtigUE ELEVAnO
YIlG
I~~:- r _:~ "
De
'A \0
limpia
SUPfRf\C\~t.
Tubo de cz)Cc
511 b ida -
__
\
'I
J.
-=-_"f'......
~~U& i\ ~ \ '
*~ Volvu los
SUP[Rfl~JAl.
BCCr:SOR\O~
y
_TANQUE tl[VADQ. CONt't\ONE~
Fig , 45
han podido integrar tales datos, ni siquiera de las poblaciones que pudieran tomarse como tipo . Por est a raz6n , aun se sigue utilizando la tabla de demandas para 24 horas del Banco Nacional de Obras y Servicios Publicos, establecida desde hace 50 anos mas 0 menos, cuando era Banco Nacional Urbano y de Obras Publicas. Con base en las mencionadas tablas, la capacidad del tanque de regularizaci6n para 24 , 20 , 16, 12 Y 8 horas se calcula de la siguiente manera:
CALCULO DEL COEFICIENTE DE REGULARIZACION PARA 24 HORAS Horas
0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 1S-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21 -22 22-23 23-24
Demanda en %
Aportaci6n en %
45 45 45 45 45 60 90 135 150 150 150 140 120 140 140 130 130 120 100 100 90 90 80 SO
100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
325
+ 80
Diferencia en %
+ + + + +
55 55 55 55 55 + 40 + 10 _ 35 _ 50 _ 50 _ 50 _ 40 _ 20 _ 40 _ 40 _ 30 _ 30 _ 20 0
a
+ 10
+ 10 +20 + 40
Dif. acumulada en %
+ 55 + 110 + 165 +220 + 275 + 315 + 325"" + 290 + 240 + 190 + 140 + 100 + 80 + 40 0 30 -_60 80"" - 80 - 80 - 70
- 60 - 40
0
= 405%
4.05 x 3,600 = 14.58 1,000
141
CALCULO DEL COEFICIENTE DE REGULARIZACION PARA 20 HORAS Horas
0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24
Oemanda en %
Aportacion en %
45 45 45 45 45 60 90 135 150 150 150 140 120 140 140 130 130 120 100 100 90 90 80 60
0 0 0 0 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120
Oileren cia en %
_ _ _ _ + + + _ _ _ _ _ _ _ _ _
+ + + + + +
200% C
142
=
2
X 3,600 1,000
=
72 .
45 45 45 45 75 60 30 15 30 30 30 20 0 20 20 10 10 0 20 20 30 30 40 60
Oil acumulada en %
-
_ _ _ -
-
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ -
45 90 135 180 105 45 15 30 60 90 120 140 140 160 180 190 200 200 180 160 130 100 60 0
CALCULO DEL COEFICIENTE DE REGULARIZACION PARA 16 HORAS Horas
0-1 1- 2 2-3 3-4 4- 5 5-6 6-7 7-8 8-9 9- 10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21 - 22 22-23 23-24
Oemanda en
Aporta cio n en
45 45 45 45 45 60 90 135 150 150 150 140 120 140 140 130 130 120 100 100 90 90 80 60
0 0 0 0 0 0 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 0 0
%
%
285
Oilerencia en %
_ _ _ _ _ _
45 45 45 45 45 60 + 60 + 15 0 0 0 + 10 + 30 + 10 + 10 + 20 + 20 + 30 + 50 + 50 + 60 + 60 _ 80 _ 60
Oil . acumul ada en %
-
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
-
+ + + +
45 90 135 180 225 285 ** 225 210 210 210 210 200 170 160 150 130 110 80 30 20 80 140" 60 0
+ 140 == 425%
C == 4.25 x 3,600 1,000
== 15.30
143
CALCULO DEL COEFICIENTE DE REGULARIZACION PARA 12 HORAS Horas
0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11 -12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24
Demanda en
Aporta ci6 n en
Dilerencia en
Oil . acumulada en
%
%
%
%
45 45 45 45 45 60 90 135 150 150 150 140 120 140 140 130 130 120 100 100 90 90 80 60
0 0 0 0 0 0 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 0 0 0 0 0 0 285 + 520 = 805% C = 8.05 x 3,600 = 28.98
1,000
144
- 45
45 - 45 - 45 - 45 - 60 + 110 + 65 + 50 + 50 + 50 + 60 + 80 + 60 + 60 + 70 + 70 + 80 _ 100 _ 100 - 90 - 90 - 80 - 60 -
45 90 _ 135 _ 180 _ 225 _ 285" _ 175 _ 110 - 60 - 10 + 40 + 100 + 180 + 240 + 300 + 370 + 440 + 520" + 420 + 320 + 230 + 140 + 60 0 -
CALCULO DEL COEFICIENTE DE REGULARIZACION PARA 8 HORAS Horas
0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24
Demanda en %
Aportaci on en %
45 45 45 45 45 60 90 135 150 150 150 140 120 140 140 130 130 120 100 100 90 90 80 60
0 0 0 0 0 0 300 300 300 300 300 300 300 300 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Diferenc ia en %
-
-
+ + + + + + + + _ _ _ _ _ _ -
-
-
45 45 45 45 45 60 210 165 150 150 150 160 180 160 140 130 130 120 100 100 90 90 80 60
Dif. acumulada en %
_ 45 90 _ 135 _ 180 _ 225 _ 285" - 75 + 90 + 240 + 390 + 540 + 700 + 880 +1040" + 900 + 770 + 640 + 520 + 520 + 320 + 230 + 140 + 60 0 -
285 + 1,040 = 1,325% C
=
13.25 x 3,600 1,000
=
47.70
145
La capacidad del tanque para 24 hs. es 325 + 80 = 405% del consumo medio horano y por 10 tanto la capacidad en m3 sera : 4.05 ± 3600 (Qmax . d. en Its.) = 14.58 Qmax.d . 1 000 EI coeficiente C de regularizaci6n en este caso es
C
=
14.58
( 4.05 3,600 ) 1,000
Cuando la conducci6n es por bombeo , puede ser durante 24 horas 0 menos. Si el bombeo es por 20, 16, 12 u 8 horas, la capacidad del tanque se calcula en la misma forma anterior con la salvedad de que las aportaciones constantes son los gastos de bombeo indicados en el capitulo correspondiente a conducci6n por bombeo, durante 20, 16, 12 u 8 horas. Los coeficientes para estos tiempos de bombeo son : Para 20 Hr. Para 16 Hr. Para 8 Hr.
7.20 QMax.d . en m 3 15.300 QMax .d. en m 3 47 .70 QMax.d. en m 3
como puede verse en las anteriores tablas de calculo de estos coeficientes .
b)
DETERMINACION DE LA CAPACIDAD DE UN TANQUE POR METODO GRAFICO
En un sistema de ejes coordenados se indica en el eje de las abcisas el tiempo en horas y en el de las ordenadas los volumenes acumulados en m3. Como la aportaci6n es constante durante las 24 horas del dia (en este caso 71 I.p.s.), la grafica representativa de esta aportaci6n sera una linea recta inclinada 45° con respecto a los ejes; y las demandas tendran la variaci6n que se indica en la tabla . Con los valores de la primera y ultima columna se forma la grafica de demandas . La capacidad se determina trazando dos Ifneas paralelas a la grafica de las aportaciones tangentes respectivamente a los puntos de inflexi6n maximo y minima de la grafica de demandas acumuladas. Midiendo la distancia existente la tangente a la inflexi6n minima y la linea a 45° se obtiene, a escala, el maximo excedente y midiendo la distancia entre la tangente a la inflexi6n maxima y la linea de 45° se obtiene, a escala, el maximo deficit. La suma del maximo excedente con el maximo deficit de la capacidad del tanque en m 3. (Ver figura 46 .)
146
Horas
Demanda %
Demanda Its.
Deman da
45 45 45 45 45 60 90 135 150 150 150 140 120 140 140 130 130 120 100 100 90 90 80 60
31 .95 31.95 31.95 31.95 42.60 63.90 95.85 106.50 106.50 106.50 99.40 85.20 99.40 99.40 92.30 92.30 85.20 71.00 71.00 63.90 63.90 56.80 42.60
~1 . 95
115.02 115.02 115.02 115.02 115.02 153.36 230.04 345.06 383.40 383.40 383.40 357 .84 306.72 357.84 357 .84 332.28 332.28 306.72 255.60 255.60 230.04 230.04 204.48 153.35
0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24
IT'
Demandas acumuladas
115.02 230.04 345.06 460.08 575 .10 728.46 958 .50 1 303.56 1 686.96 2453.76 2453.76 2811 .60 3 118.32 3476.16 3834 .00 4 166.28 4498.56 4805 .28 5060.88 5316.48 5546.52 5776.56 5981 .04 6 134.40
m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3 m3
Si se quiere adicionar una capacidad para incendio , la demanda se determina con la f6rmula de Kuichling : Q
o
= 159YP-
con la f6rmula de Freeman : Q
= 11 .35 P + 568
en donde : Q
=
m 3 / hora ;
P
=
Poblaci6n en miles
Debe considerarse de 2 a 6 horas de servicio de incendio , de acuerdo con el estudio realizado en cada caso . Considerando que las anteriores f6rmulas no son aplicables al medio mexicano por dar valores fuertes , propio de zonas altamente industrializadas, la Secretarfa de Desarrollo Urbano y Ecologfa ha adoptado el siguiente criterio : 147
I
700 Col
~
600
7 ~
I
M~ imo dJri( it
// V
soo .....
V
2301
rl
/,
'1: o t:J
A 00,-
:s 00)0
1/1
r
o u
6 ciiicc do of IOr~a Flon
200)C
,
100....
:;
80 pm!
L 1-'"".
&
/
2
"'"
G
t
/
V
~
6r ~1icc d~ d£ man ~QS
V ~
V V'i it::
~ ~V
1/
/, V
LV
/ /j
M~}C
&
!'nO
to
IIxce ~cnb
12
14-
,~
I.
20
22
HOR~5
Capacidad dal tanque:
800+230:a 1030
MfTODO GRAflCO PARA DfTERMlNlO LA CAPlCIDAD Df UN TlNQUE Fig . 46 148
m'
2<4-
Poblaci6n en miles
Hidrantes de incendio en usa simultaneo
20 a 50 50 a 200 mas de 200
2 hidrantes de 12.6 lis. 1 hidrante de 31 .6 lis. 2 hidrantes de 31.6 li s.
Debe considerarse un servlclo de incendio de 2 a 6 horas. Los accesorios que debe lIevar un tanque son : Conducto de entrada ; conducto de salida a la linea de alimentaci6n 0 a la red ; obra de excedencias o demasias; venti las ; tubo de limpia 0 desague ; escaleras de acceso tipo marino; registro con tapa; valvula de flotador; medidor de gastos.
LINEA DE ALiMENTACION Es la tuberia que alimenta a la red de distribuci6n y que parte generalmente del tanq ue y termina donde se hace la primera derivaci6n . EI gasto que conduce esta linea es el maximo horario, asi sea una 0 varias lineas. Cuando el gasto minimo minimorum de la fuente es bastante mayor que el gasto max . horario y la conducci6n es por gravedad, la linea de alimentaci6n puede arrancar de dicha fuente eliminandose temporal mente la linea de conducci6n y el tanque de regulaci6n ya que la fuente funcionara como dep6sito de almacenamiento . Cuando despues de n alios la localidad demande un gasto maximo diario igual a mas 0 menos el 66% del gasto minimo aportado por la fuente, se puede transformar la linea de alimentaci6n en linea de conducci6n ; y se construye el tanque en el punto apropiado; continuando como linea de alimentaci6n la parte de tuberia existente aguas abajo del tanque regulador. Como la linea de alimentaci6n transformada en conducci6n, temporal mente resultara un poco holgada, habra que hacer un estudio econ6mico al respecto antes de iniciar las obras y decidir en consecuencia . Las tuberias de la linea de alimentaci6n generalmente son de asbesto cemento clase A-50 A-7 ; pero pueden ser de concreto reforzado e inclusive de acero en casos especiales . Cuando se trata de bombeo, la linea de alimentaci6n se origina en la estaci6n de bombeo y termina en la primera inserci6n . Los accesorios son los mismos que los de la conducci6n .
RED DE DISTRIBUCION Es el conju nto de tuberias que se instalan subterraneamente en las calles de una poblaci6n y de las que se derivan las tom as domiciliarias que entregan el agua en la puerta de la cas a del usuario.
149
Esta formada por tu berfas principales, IIamadas tambien de circuito, troncales 0 maestras y por tuberfas secundarias 0 de relleno que son las que se derivan de las primeras. Cuando la traza de la poblacion forme una malla que permita instalar circuitos, estos se localizaran en las calles mas densamente pobladas 0 cerca de elias en caso de que el transito de vehfculos 0 establecimientos comerciales u otras instalaciones subterraneas, asf 10 requieran. Se situaran a distancias de 600 a 700 m. unas de otras, aunque a veces por la densidad de la poblacion estas distancias se acort 0 de plastico rfgido clase RD26 con diametro de 50 y 60 mm . (2" y 2%,') Y en pobl
REDES DE DISTRIBUCION
DDDDD DDDDD DODD CUlqVQ.
o [JID D 0 Rt:O ABIERTA
o D
uber(~ pri.ncipal
I
!O
D
Q.
DDDDD v~~cVrQ
f
Tubena
.
s~c.undarta
D DO I
~D
DOD
QDDDDOD 'OD DDDDDDDDD . D .O DOD 0 D TDDOjg D DO DDDDdlboDD RED Dr. C\RCU l,-oS 151
SISTlt1A POR GRAVfDlO I s sacundQ\'ias D
R.
Tanquc Q rna)l .d .
-
..
Q melt.h.
[)E
' -
o 5'TR. BUC
.......- - i - = - - - - -
-
Plano
ON
d& corgQ ~staiiG~
-- ------ - . -
- __~t"'l:-==::::..:J.---......::::::. ::. ::: - - - _ _M rn 1m Q ci
-- - --
. . . . --
-
-
--
It-; - - ~qnc:tQ. ~..rt~
-_Q.
c:i~
-- -- - __ _
---
--- n,q"rI_ -- __"""'4
Fig . 47(a)
152
-
-.
SISTfMA
POR SOMato COM fxctbf."CIA~ AL Tl"QUE
o
Pozo ~ ~
-
t -TubcTI'a.
principal
Qmoll.c:l.
R ED ./ 1\---T uberla.
SeCUndaylCl.
DE
DI STR
I~U
lOti
,
117q
~"dq tnt".~
~
~Qnclo
Tanqucz de Cl)ccQdczncias -l
Fig . 47(b) 153
0 .... dJ E
0
co t:i. 0
...,
~
t-
z:
., ILl
E
l-
....v
-
a
c:~
0
-... u
tf)
~
10
cz
.s I:
.... ."
~
-
V)
154
I -II
(J
';,/ !,/
41
~
.f.
,0\-
E ~a.
~
I
,
I/
I
~/
11 'f,
c
"-I
r f/-3 '
Cf
I I
.-
~ *'VI
1:.0 CII
~
(1
c 0
N
u
f"-
-qOJ
u..
RED Dr DISTRIt:>UC:ON E5C.\LONADA Fig . 48 155
Hidrantes de incendio en uso simultaneo .
Localizac ion del hidrante
20-50
2 de 12.6 li s.
En el sitio mas alejado al punto de alimentacion de la red.
50-200
1 de 31 .5 lis.
1 en la zona comercial 0 en el sitio mas alejado al punto de alimentacion de la red.
mas de 200
2 de 31 .5 lis .
1 en la zona comercial y otro en el sitio mas alejado al punto de alimentacion de la red .
Poblacion en miles de hab .
Estos hidrantes contra incendio deben conectarse a tuberias de 4" como minima y su localizacion se hara de acuerdo con el cuerpo de bomberos y el representante federal de Agua y Alcantarillado del lugar. Cuando las poblaciones son topograticamente planas se disena una red y si el desnivel entre el punto mas alto y el mas bajo es mayor de 40 m. (Cuernavaca, Taxco, Guanajuato, Zacatecas, Acapulco y otras) se disenan dos 0 mas redes en forma escalonada de manera que la presion estatica maxima sea de 50 m. y minima de acuerdo con 10 ya indicado. Estas redes deben estar alimentadas de la siguiente manera: 1. Si la linea de conduccion es por gravedad y trae presion suficiente para lIegar al deposito mas alto, desde dicho deposito se ira alimentando a todas las zonas en forma escalon ada. Si solo trae presion para lIegar a un punto intermedio, desde alii se alimentara por .gravedad a las zonas mas bajas y por bombeo a las altas. 2. Si la conduccion es por bombeo, el agua se Ilevara nasta la red mas baja y alii por sucesivos rebombeos se iran alimentando las zonas altas siguientes en forma tal que el bombeo vaya siendo cada vez menor. Es conveniente que estas redes estem completamente desconectadas unas de otras para no dar lugar a conexiones equivocadas que arruinen la division de la red en niveles y den al traste con su funcionamiento . Si se desea ligar est as redes, debera ser mediante cajas rompedoras de presion , 0 valvulas reductoras de presion . a)
CALCULO HIDRAULICO
Para el calculo de la red se considerara la zona urbana presente en la fecha del proyecto y de acuerdo con sus densidades actuales y probables. Se procede al calculo hidraulico de la siguiente manera: 156
l - r. d. fair c/b. de Xm",'IOO mm . '" 2 - E ".,mldod.s d. fa fa cl b d. Xmm " 3· Juntos Glboult completes 1, Xmm .
~
4 - E mp Jqu •• de plomo de X mm . " 5· Tornillo! pora brldo de Xmrn
~
6 -Empaqu •• d. tlomo de 100mm (II 7· Tornill1)5 para brldo de 100 mm .
0
8-Elt •• mldade. d. fa fa . c/b . d. 100mm . rJ 9-Juntos Glbault camplelas d. 100mm . Q lO- BaSI del h'd.anl. H- Carrete .spe elal
i
2 2 2 2 3
0
t;po " J . 101 .")
NOTAS:
Acotocl ones en c~.,trmetros La vril 'IIJ I a de s.ctlonomlento lIe ... oro' uno caja tiJ,lo
I segun plano V.C.- 1469 EI hldrortte ltndro dos to~os pora monQueros de 6.3' mm . (2~2")" y una I~ d. 108 ",",(4 1/4") paru bomba
2 2.
m:>vi1. La preSion de traboJO del hrdronte debe ser d. lOS k?km 2 6 50 Ib / p"lq2)y I" rl. p.uebo del dool.
~
43- Valvula de seccll)namiento de fofo c/bIOO'T\lT\ iH
(E.lo ~u'de .e. "Yolfl.,"
~,U"IO
24
i
i2- Borril 0 tohJmno
rt~o .
"
AGUA
POTABLE
HIDRANTE ~ INCENDIO DE IOemm{04~A'
157
-" (J1 (Xl
I. -lIo .. e S .ome.o
~e 64 Mm (21/2"':1' con euc,do
t5p eC I o I
2 - Ccchuchos con c t.:trdO
3 -
To~.
t s~ e ciQI.
1'."0 oo :von .zodo d. IOO .IOOmm .
( 4 " .4 " ' " 4 ._ Red uce. cn do ! iu,o QO lv on izcao de 11 40 ICO mm ( 4 1/z" a 4 ") ~ eon e"tr~' •• te, io' en OM ~O S er;tremcs (t Sp~ ciQI I t'I Ie C:e moy o r d lC;me !ro)
~ - C'J!TI Don g I! e o pero c Io n d e vo iv u io\ 6.-N;ple d. I .orro Qolvon .,odo ~e 100 mm (4 "10 7.-tl'~'e de A C. A o ICO ." m (4"10 . LO"O i! ud vo· iob'.
8,·
V a l vul a vo ltl ~. O~ lQ C''''~
l
4
I'
)
'Z
9 - COdo a.1je,,0 GO lvo,yzodo d. 9 0 o . 'OO mm (4"10
ConstrucC 1o'n pafticufor
NOTA'
ACOIOC IO~H .~ em . uceplo los ono l odos In 01'01 "" idod., .
HIDRANTE DE · 'NCENOIO DE PARED
CROQUIS
1. Sobre el plano de la poblaci6n se trazaran las tu berias de circuito y de relleno localizadas en la forma indicada; se anotara la longitud de cada tramo de calle y se enumeraran ordenadamente los cruceros. 2. Se obtendra la longitud total de la red sumando todas las longitudes de los tramos de calle . 3. Se determinara el coeficiente de gasto 0 gasto p~r unidad de longitud el cual es resultado de dividir el gasto maximo horario entre la longitud total de la red :
q .m .l.
=
Qmax .h.lLT
4. Se indicara en cada tramo de tu beria el gasto correspondiente a ese tramo que es el producto de su longitud p~r el coeficiente de gasto. 5. Se supondra una distribuci6n de escurrimientos y se localizaran los puntos de equilibrio , es decir, puntos en donde la presi6n en cualquier sentido en que lIegue el agua, debe ser la misma. 6. Acumulaci6n de gastos en los tram os de la tuberfa principal yestimaci6n preliminar de los diametros de estas mismas tuberias en funci6n de los gastos que p~r elias fluyen. 7. Ajuste del funcionamiento hidraulico de la red por el metodo de Hardy Cross . Con respecto a la acumulaci6n de gastos, es necesario aclarar que cuando un gasto Q Ilega al circuito se divide en dos partes: una va por un sentido del circuito hasta el punto de equilibrio y otra parte va por el otro sentido tambien hasta el punto de equilibria; los dos gastos Q 1 y Q 2 suman el gasto Q que lIega a dicho circuito . Si la red consta de un solo circuito, la acumulaci6n se hace partiendo del punto de equilibrio, sumando todos los gastos parciales en un sentido primero hasta lIegar al punto de entrada al circuito y despues en otro sentido desde el mismo punto de equilibrio hasta el punto de entrada. Es decir, que S8 sigue un camino inverso del que sigue el agua en su distribuci6n. Para el ajuste hidraulico se procede de la siguiente manera : fijados los diametros y elegido el punto de equilibrio de acuerdo con el escurrimiento supuesto, se determinan las perdidas de carga en las dos ramas en que se supone escurre el agua desde el punto de entrada al circuito hasta el punto de equilibrio . Si la perdida de carga con que se /lega en un sentido es igual a la del otro sentido, el problema esta resuelto y los diametros y escurrimiento supuestos son correctos, de 10 contrario se procedera hacer otro tanteo modificando los diametros supuestos 0 moviendo el punto de equilibrio, 0 modificando los gastos . Se procede de esta manera en forma sucesiva 11asta lograr que la perdida de carga en uno y otro sentido sean iguales 0 tengan una diferencia razonable . Cuando la red es mas complicada , es decir, cuando esta formada p~r mas de 3 circuitos, este procedimiento se hace mas laborioso ; en estos casos en vez de modificar diametros 0 puntos de equilibrio se modifican los gastos: para e/lo el procedimiento de Cross aconseja hacer correcciones sucesivas 159
modificando los gastos en uno y otro sentido segun 10 indique el signo de correcci6n ( 0 1 + 6 ; O 2 - 6 ) hasta tener una diferencia aceptable de cargas. Esta correcci6n se hace mediante la aplicaci6n de la f6rmula siguiente:
= En donde:
6
= Correcci6n ~ H = Suma algebraica de perdida de cargas en los dos sentidos (positivos y negativos) .
~ ~ = Suma algebraica de las relaciones de perdida de carga a gastos en
o
los dos sentidos . n
=
Coeficiente (para Manning
= 2;
para Williams y Hazen n
En los tramos de circuito comunes la correcci6n es (6 1 respectivos signos .
) -
=
1.85).
(6 2 ) con sus
La f6rmula de la correcci6n 6 se deduce de la siguiente manera:
~1.~o
Q'~
9
Q)
!2am4(+)
L... d.
I
E>} L1 d2
[2ama(-)
-
-Pun!o de eqoilil>rio
En el circuito que se muestra, el gasto de entrada es 0 que se divide en las ramas positivas y negativas en los gastos 0 1 y O 2 , Las perdidas de carga por 160
fricci6n seran H1 Y H2 respectivamente para la ram a positiva (+) y para la rama negativa (_). EI calculo de la perdida H se hace con monogramas 0 por cualquiera de las siguientes f6rmulas : -_ 10.3 n2 0 2 L Segun Manning : H d '6/3 Segun Williams y Hazen : H
L0 1.S5
=
278 .50 .85 d 4 . 87
Como se ve en cualquier caso . H = KO n
Llamando 6. a la diferencia entre 105 gastos que escurren en las ramas y 105 gastos 0 , y O 2 que deben escurrir, tendremos como gasto en cada rama .
0 1 + 6.
Y O 2 - 6.
Aplicando todo 10 anteri o r, la suma algebraica de las perdidas de carga sera cero si las perdi das son iguales. H1 _ H2 = Kl (0 1 + tJ..)n _ K2 (0 2
_
6. )n = 0
Desarroll ando el binom io se tiene H - H = K (0 n + n 6 0 n -l + ~n - 1) tJ. 20n-2 + .. .) - K 2(02n + ntJ.0 2n- 1 + 1 2 1 1 1 1 x 2 n(n - 1) 1
x
2
x
1\ 20 n-2 Xu 2
3
+ .. .)
-- 0
Desprec iand o 10 5 te rmin os donde interviene 6 por ser insignificantes, so bre todo c uando la d iferen c ia es minima, se tiene: nK 1 0 1 n- 1
-
nK 2 0 2 n - 1
Como H = KO n y J:i = KO n- 1 se tiene:
o
Para Man ning : n = 2 Para Williams y Hazen n = 1.85 161
En la actualidad existe un procedimiento mas expedito para realizar, mediante maquinas electronicas, el calculo hidraulico de una red en forma bastante mas precisa que el procedimiento convencional de Cross . Se recomienda, siempre que sea posible, el empleo de computadoras electronicas para el calculo de la red. Para la estimacion preliminar de los diametros de las tuberias principales se puede utilizar la siguiente expresion : d = 1.13
'\(C>
d = diametro del tubo en m. Q = gasto acumulado del tram'o de tubo, en m3 p.s.
Utilizando una tabla como la de la Fig. 49 (a) se anotan los datos alii solicitados . La perdida de carga H se determina haciendo uso de monogramas de la formula de Manning 0 de Hazen-Williams. b)
ACCESORIOS DE LA RED
Pueden considerarse como tales los siguientes: valvulas de seccionamiento; valvulas reductoras de presion; cajas para operacion de valvulas y en casos especiales hidrantes contra incendio. De acuerdo con el uso del suelo (comercial, residencial de primera, de segunda, popular, etc.) se deben distribuir convenientemente las valvulas de seccionamiento de manera que permitan encauzar el flujo, en casos especiales, hacia determinados sitios 0 bien aislar zonas de red con una interrupcion minima de servicio 0 para hacer reparaciones, conexiones de tomas, etc. Su numero sera al minima posible de preferencia, no mas de seis para separar un sector de red . Se recomienda dejar como prevision, preparaciones para conexiones de valvulas situadas convenientemente para que, en caso de requerirlo la operacion del sistema, se instalen nuevas valvulas 0 se cam bien de sitio las existentes . Las valvulas son de compuerta 0 de camara de butilo. Las valvulas de seccionamiento se instalan sobre las tuberias de circuito a distancia de 400 a 600 m. Se instalan tam bien sobre las tuberias de relleno en los puntos en que estas tuberias se derivan de las de circuito. c)
DISENO DE CRUCEROS
Definidos los diametros, localizadas las valvulas y demas accesorios, numerados todos los cruceros y delimitada la zona de construccion inmediata y de construccion futura, se procede a elaborar el diseiio de las uniones de las tuberlas entre Sl y con sus accesorios. AI diseiio de est as uniones se Ie conoce con el nombre de "cruceros" . Estas uniones se logran empleando piezas lIamadas "especiales": Cruces, Tes, Codos, Reducciones, Extremidades, Juntas universales, Juntas Gibault, Tapas ciegas, Empaques de plomo, Tornillos . 162
t.Jev. PICIntillo.
I T.R.
= 1"10. 00 ¢::./$O mm. (6j "! 1-49
Q= 13.31 II II It :r.Q.o
.
Q;;II ' ~~
h:().'2.'1
h",o.4~
I"IJ
0-0..0 ~o. 0
rIJ
q=o.q.04'
~ :r
.. -,>4 u ~ 1\
n~ ..J
:..C»~o
,
r-II
o:-4~OII
r
"0'"
t1S
.
•
<:lvnrhlTlO
=
1(,
/
Q
mal( .
£._IOS ,:o.,~5 <:1",7.0'
II 01)
0-
I I:n 11
h" 1.15 hOTaYIO
.5
L = 9Cl q=o.81
~
=a!~o& 0.00892 _0.009
"t
.Jf
l--IC>e
't ..- o.q
~.94 h:o. 18
Q:a
f)=IOOmm{4'j Fig. 49
I -
13/
r
I'
0,",0
j ..
"
'.
n
'S-
1;5 15
O~• 01) ~ II
~
\I .. II
1-=1; '1 :0. &5
-J
(!.
I
Ilg~~~~ ~1 ..Jo-~..t: 8
L.:=95 '1=0,85
II
~.
144: i 10
~ \I
~N cr L.:>~'5 ~f ___ ".9'
_.
V)
..J Il
Q<> 11=0.48
Q Z O.9
9
-= 0.85
~~cS
~:: c.Ss
000.11
L=JOO
tt-
10"9' totClI de. 10 Tc:d.
.....
L::95
II
18
h
II
l)-
13
1.='00
~
o
~~ 0
--
----....=, .•,'
I)-
110
/1
I
1'2.
..J
~t~
-L-::\oo 14 '111 Cf:;o •.,
~
'l :0·'5
'IN
~ ~"o' ~ 01 0
.., ,..~N
7
II
II
_
148
In ..... \lQ (t-
0
=="'15"
OJ,.. 011 1 .
'Q II ,...o \I II ... n II
..
L
1.::'1°5
=o.l~
JO"-
..J~
l=-JI!o 1491 6
-, <)
\I
I,
~:-
4
1.:.~5
, =0•• S' ~= 9 .D'
h
sa:
~ 0;0 II
II
----
fI\
,,;.000 (;.
".
H ~ ~ ~ .JcrO'...c
-
~
L- \00 'f '" o.'f Q=o.'1
"
Q
20
h=o.ol!
{punto d& . . '
tZquI Ii ilrlo
!Jt:MPlO DE ClllCUlO DE UNA RfD nE DI5TRIBUClOti POR. El
MITODO DE CROSS •
....
0)
.::.. Circuito
0
u
z
I
:::>
Tramo
Longitud
Tanque Tan- 1
sao.
1- 2 2-3 3-4 4- 5 5-10 10.- IS
10.0 90 95 10.0 10.0. 10.0.
15"-lO
9Q
H/Q
0
0
H
26
8"
1.80 0.03 Q.Q25 0..0.20. 0..0.1 G 0.132 0.0.85 0..0.12
·1131 6" 0..43
• lUI, 6" 0..29
.9.00 .6.9G • G.OG • 3.1,1 + .&1
6" 6" 4" 1," 1,"
Corrt'cci6n
0..19 0.11 0.80. 0.29 Q.Q1 rt2J2
90. 80. 80" 10.5 95 10.0 10.0
-12.84 -10.23 -7.8 -10.8 4.96 2.94 0..9
0
M
c:i
"
• 1.13 ...
~
6" 0..37 6" v.21 G" 0..13 1," 1.2 4'" 0..48 1," 0.18 4" 0..0.2
0..0.29 0..0.20. Q.Q1B 0..169 0..0.96 0..0.61 0..022 0.733
~2.59
l:!.::- ~H n L J;l.
o
Fig. 49(a)
0..48 0..24 0.21 0..13 0..95 0.17
·1163 .11.56 • 9.1,0 • 7. 28 .6.38 .3.73
N
t'-.
I-6 G- II 11-16 16-I, 17-18 18-19 19-20.
H,
0,
M M
..z t'-.
c:i c:i
~
,
IN
"
<1
-12.52 - q 91 - 7.48
- 6.76 -1,.64 - 2.62 -0..58
~ 2.31 0..36 0..19 0..12
too. 0..1,5 0..14
~
J 2.27
n =2_monning n =1.8LHOZl'n
Cota
P"'l'Z 170.0 168.20 167.72 167.48 167.27 167.11, 166.19 165.92 16~8 9
Carga Tt'rreno DisD.
Coto
170.0.0 150..0.0 150.0.0. 11,9.00 11,8.0.0. 147.0.0. 146.0.0. 135.0.0. 13000.
0.0.0 18.80. 17.72 18.48 19.27 20.14 20.19 3Q.en 35.89
II ,
16784 11,9.0.0. 167.65 11,8.0.0. 167.53 135.0.0. 166.53 133,0.0. 16608 132.00 165.91, 131.0.0. 165.93 130..0.0.
18.81, 19.G5 32.53 33.53 34.0.8 34.8435.93
Q 1000
D
SAHOP
OlllEIXION GENERAL OE CONSTRUCCION OE SISTEWAS OE MUA POTULE YAlCANTARILLAOO SUBOIRECCIOH
O~
P ROVEtTOS
H L 20 -f20000
1000 900 .00 100 800 500
1000
u 10 -
2I
~o 000
9 -
20 400
H = 10.3 n 2
500 II
200
17
CONOICION : n::O .OIO ASBESTO CEMENTO
a
100 -
to -
18" 00
eo -
14'550
.0 10' -
50 40
12~OO
50
"
20
12
a"100 !O D
11 -
10
8
1
t
e" ISO
t
5000
0 16/3
o
illtl.
X
2000
I
L
L = Lonoitud en m.
4
0 ·4
1'50
+ f
500 400 500
200
100
90 10 10
60
0 .05 -
SO
0 .04
40
aDs
30
0 .02
20
NOMOGRAMA DE LA FORMULA DE MANNING
soo
o.oe T
0.5
0.1
t
:]
0.01
eo
80
eoo
0.. -
~~g:
0 .1 0-5
100
os
0.'
0.'
0.8 0.1
H = Perdido d, coroo en m.
to
0 .'
1000 900
::=t
4' 100
'1
0.9
D" Did metro en m.m.
Q = Goslo en Its . /680 .
4 -
, 11
5000
H
5
I
4000
4
0 .01
1
10
165
SAHOP
D
Q
DIRECCIO N GEN C: RALO E CON STR UCCI ON DE SISTEliAS OEAGUA POTAB LE Y ALCANTAR ILlADO
SUB OI RECC ION DE PR O YE C TOS
H
NOMOGRAMA DE LA FORM ULA DE MANNING
4 00 3 00
L
20 - -
23
2 00
n
21 100 90
L
10 9 8
K = 10. 293n 2
20
ao
H s=-
v = _1_ r al , s Ila
22
18/,
70 60 50 -
40 -
18
30
17
20
CONDICION : n
9-
QX o
15 15 /16")
6:: R D 4 1( 6 1/4" ) " RO 3 7. 5(6 3/IG )
------- 6" R OZt; (G
5 " RD 4 1 (5 1/4" ) 5" R032 .5( S 3/ 16" ) 5" R0 2 6(5 1/8" )
4
13
0 : Diemetro
Nominal y
2
'3l/z"R041(3 :V4" ) 31/2"R026 (31 1/16" ) 3"RD 32.5( 31 / 4 " ) 3 " R0 26 (37/ 32")
I
0 .9 0.8 0 .7 0 .6 0 .5
II
78
6
I 1/4 "R O ~11 7/32")
10 .9 0 .8 0 .7 ·
1000 900 80 0 70 0 SOO
500
H: Perdido de cargo en m.
0 .4
"00
L: LonQitud en m .
0 .3
300
0 .2
zoo
RO ' Rllocio.
Dicim. El,.rior dl Dlmlnolon .. . ~=--=-:;~'--'-'-
e:I,uor
PRESION OE TRA8AJO ... RA LAS TUBERIAS
DE P.II.C.
'* -
II . Z}
RO { 32 .5 - - 9 .0 41 - - - 7. 1 64 - - 4 .5
Kg/em l
Tu tl er ia de s um in is I ro no r ma I
0 .1 0 ,09 0 .08 0 .07
70
o
60
06 -
100 90
so
0 . 05 ·
50
0 . 04
40
a
03
30
2
o
02
20
o
0 01
I 1/2" RO 26( I 3/ 4 ")
0 .2
2000
0 .5
26 -
2 " RO 2&(Z 3/16" )
0 .3
2
0 .6
(Diem. Interior Efecfivo)
Zl/z"R026(25/8")
0 .4
3000
10
f9
21/2" R0325(2 11/16" )
3
L
I.p . s .
12
,," R04 1( 4 1/4 " ) 4 " R03Z5(43/IS") 4 " R02S(41" .. )
3
H
Q: Gasto en
3/3 7" )
4000
=0.009
' 14
-- - - 6
5000
CLAVE:
a " RD 4 1(8 3/1 6 " )
a" 110 7.6(7
5 4
(Tuberio de P.V.C.)
16
a " RO 64 (0 5 /1 6 " )
6
D
19
4 ·3
I" ROZ6( I 3/16")
01
0 .05
-
3/4 " ROI1\235",,,,) (EXTR ~ MOS lI~OS)
004 -..... Ie Q fo r
166
A b nl d e I ' 7'8
10
VC .
.6
MATERIALES PARA TOMA
DE 13
m m.
I, Abrozodera de P.v.C. 2:- $ujetodor P.T de '3mm ..0" - - - - - - 3 .- Tuba de polietileno HOP-RO-9 de 13m.m. 4 .- Caple rose ado de 1:3 m.m. X! - - .- -
, pzo . 2 2. c 9 m. ,. pza.
5:- Tubo de oeero galvanizodo CE0.40 tipo A. -2 .80 m. 6:- Codo de 90"x13 mm.0' de oeero golvonizodo - 4 pza. 7 :- Medidor de 15 mm para eonexiones de 13 mm _ , " 6.- Uove de globo de bronee, rose a hembro - - - I 9.- Te de oeero golvonizoda 1 10.-lIove de bronce para mongueros de raseo exterior , II.-Topon mocha 1
•
60 em.
De 50 mm. (2") a 100 mm. (4")
O:Or.
---'
®
Muerto d. cencreto cuondo hOJo pliO d. tl."a .
a(~~~~C:
if L
PERFIL
2 .00 a
9.00 m.
1. 0 0
m.
FRENTE
TOM A {) 0 M I C \ LA R I A T \ PO PL~~"ICO
...... 0> ~
FL(~lf)Ll
4-0
'f ,\CtkO
SECRETARIA DE RECURSOS HtDRAULlCOS AGUA POTABLE Y ALCAN TAR ILL ADOS
SIGNOS CONVENCIONALES PARA RED ES DE AGUA POTABLE TUBERIA DE : 915 mm. ( 36")!6 760 mm. (3 0 " ) ¢ 610 mm . ( 2 4 ") II 50 0 mm. lZO") ¢ 4 50 mrn . (18")
rf
400 mm. ( 16" ) ¢ 3 50 mm ( 14" ) i 300 mm. (12") ' 250 mm. ( 10") rI 20 0mm. ( 8") f; 150m m. ( 6 ") ~ 100 mm. ( 4 ") ¢
-XI-Xi-XI-X X
x---
+ __
+ __
__ + __ ________
_____________
_+1_+1_+1_ _+ ___ + ___ + ___ _I
I
1---
--------------II ,
i
75 mm . ( 3")? 60 mm. ( 2 1/2" ) ~
)(
,
,
l( •
.-
,
)(
;'
..-
;'
.. -
l(
, ;
l(
"
)(
r'
)I
l(
;'
"
.. -
;'
5 0 mm( 2")¢
-
3 8 mm. ( I Y2")
-1-. - I - .-I-. -f-. -1-. -+-. - I -
P
25m m. ( 1") rj
.. -
.. -
"HTdran te para ta ma publico - - - - - - - --0 Hidrant e para incendio ~ ci Valvula de allitud @I ii Valvula reducloro de presion________ ~ ~ , ~ Valvula dz compuerta _ _ __ __ _ _ _ _ _ 0
:t Val vula Vol flex - - - -- -- - - - - - ~Ivula Check
~
0
umero de cruc er o
~ In; Longltud de tramo en metros o·
"1 ~ Qr ~
Paso
~UI S INO ST ROSA A.
lOA A • • .
168
L= 125
des""'" - - - - - - - - - - - -
Colo del ter reno en metros Cargo disponlble en metros de columna de agua
f tTfmo '
ING
0
Rl vi. o· ING. LAU RO REY NOSO T.
e
Is R H ' •
•
~
-JI'--
A 'd
AGUA POTABLE Y . , A LeA NT A R ILL ADO 3
V. C . -1I59
SIGNOS CONVENCIONALES DE PIEZAS ESPECIALES reducloro
'4NuIo
Vcilyulq de ollilud
de
presion _ _ _ _ _~_ _ _ _ _ _ _ _ _ __
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __
vOllMQ,oliviodoro de presion _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _._ __
VcilvlIlII
pdr~ ~pukicl.t
. . 'in
________________ _
VcilYU/Q _ flctado( _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ \tiIv1l1q due1.,alo'n.(,he,Ir". t. f.(OIl brida _ _ _._ _ _ _ _ _ __
VdllloCq df. S.c:clIIIICl,..;.,todc H CYlIlda f
fUll
11 d. , f.
,on brido
C.do.t 90'
COIl 1t,ldo _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __
bfld.. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __
de I. I. COil bYidla
_ __ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __
Co4o de 45' de I I. CDr\ lIf'idG _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ Codo de 22"30 de II con brido _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ ~C*dt£tC1I1tbrida
ecnntc dIu. ccn. brido
- - - - -_ _ _ _ _ _ _ _ __
(corIO y lor90) _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ __
E,.t,.Mldadd. 'U COlt ~,III. ________________
To" con Qierdo '1'dpc .1l1li"
~
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __
de 1.1. _ _ _ _ _ _ __
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __
Giboull
-
PIEZAS ESPECIALES G.P.B. v'o~u"
"""flu
'iJI ...~1tJ "-'r'.1(
G. P. B ) _ _ _ _ _ _ _ _
~
B.J. (can uno brido 1 uno lunlo universal ) _ _ _ _ _ _ _
~
J . J . (con 2 JUI .los lin" ersales
" "..\IrQ f,dIlCC400
Jprfa
Vallie. B. J. (can uno brido V uno IUnia universal) _ _ _ _
IInb1.tIIII G.P. B. _ __ _ _ _ _ __ _ _ _ _ __
TermiNI G P. B Reduce_ G. P B - B. B. (con 2 bridas planas) _ _ __ _ _ _ _ _ __ Ac4ucetcin G.PB.-B .J
NOTAS ;
Formo·
.'
(ca'lu'Ia briday uno junlo universall _ _ _ _ _ _
-< ----0
--<>I
II ----011
Los sionos canvencianoles para pielos de e. Iremos IIsos a can cuerdo , ~rOn 195 mismos pero sIn dibujor el polin que ,ndlco 10 bnda.- £5105 p,elas se empleoron en lormo evenluol yo que correspanden a luberr'os con d.omelros meroores a 60mm. (2 '/Z")(j
ING . LUIS INOSTROS4 A.
R.vilo : L4URO REYNOSO T
S.DI
1966
Is
0 • ~
H•
IAtCANtAAlllAOOS AGUA POTA8U Y ye. l450
169
SECRETARIA DE
R ECURSOS
HIDRAULICOS
JEFATURA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADOS DIRECCION DE PEQUENAS OBRAS
SIGNOS ;
CONVENCIONALES PARA PIEZAS ES PECIALES DE ASBESTO CEMENTO
+ T
i 1
CRUZ.
, ;
.-
---------
TE
--
COPLE "T" CON SALIDA ROSCADA
~
.'
CO DO DE 90· eODO DE 45°
-
COOO DE 22· 30' COOO DE 90· PARA COOO
DE
"'-<
"--c
~
P. V. C. 6 A. G.
~-c
45· PARA P. V. C. 0 A. G.
CODO DE 22' 30' PARA P. V. C.
0
~
A.G._
--c
RfDVCCION_
-
----_.
NIPLE
--c
E)(1'REMIOAD
--
TRANSI CION ENTRE ClASES INMEOIATAS COPlE DE EXPANSION 6 ADAPTADOR, poro P. V. C., 4(tro golvonilada y fierra 1~ndido
:)::::::C
:>--C
ADAPTAOOR a luberios de ploslico
:>
iAPON
NOTAS:
1.- Tallos :0. pi'lD' d.
A.C. II fabrlcan para diG' m,tro. d. 50,60 ,7 5 ,100,/ 150 mm. d. iZI,.n cia ... A- !> y 4-7
t .-
La cruz dt A. C. , tI,n, dlstintos
f
rtunco
lUI
dt.>' rOMCS I!':e d:.im;tros -
loue" • .
~ ~- ~ D~bujo: rorm'; :G ~~ E. MonlolonQo.8. C.~_oreno c. I
I~Q .
110
,
(
-- - - . - ._"'" /
'~~:ConfQtme : i r :~.1'~~ Dplo. ,:,., .t) · ,..-- -'
In9
yRh~~.
Mex .",",F. A~ Ill. 6
7L
,/~
.·
-
I~Co no V. V. ( . I 647
SECRETARIA DE RECURSOS
HIDRAULICOS
JEFATURA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADOS DIRECCION DE PEQUENAS OBRAS
SIGNOS CONVENCIONALES PARA PIEZAS ESPECIALES DE P. V.C. CRUZ __.............................................__........................................._
TE ______________________________..........__..........__ EX tR ! M IDA 0 CAM,.A HA_....._____..........___________
ElCTRENrOAO UPISA RED U C.c ION CAM PA N A ______________________ REDUCCION COPLE
ESPIGA
DOBLE
A D APT ADO R
CA M PAN A
ADAPTADOR
ESPIGA
TAPON CAMPANA TAPON
ESPIGA
CODO DE 90 0 CODO DE
45°
CODO DE
2?0~C'
::r
Notos:- 1.- EL signo que tienen Indicodo los plezos de Cloruro de Poliv inilo(P.V.C,), represento 10 campana 0 C1 cop!omi ento con onillo de hule . 2 7 Los piezos de P V. C ., se fobricon P.Q I ro dlomet ros de 38.50. 60.75mm . de~ ' " .' 3-.- E~~ ..sI9 r.i f ico r~s .Form6:·- I/~--:-= u, ouJd : «? ~ Ing.E . .MonteI O:
0
D. ~ .
171
Estas piezas especiales se fabrican de fierro fundido, de asbesto-cemento
y de P.V.C.
Las piezas especiales de fierro fundido (f.f.) se fabrican desde 50 mm. hasta 910 mm . (2" a 36") de diametro. Las de asbesto-cemento se fabrican de 50 a 150 mm . (2" a 6") de diametro . Las piezas de P.V.C. se fabrican e 38, 50, 60 Y 75 mm. (1 1/2", 2", 21/2" Y 3") de diametro . CALCULO DE LA RED DE DISTRIBUCION POR COMPUTADORA ELECTRONICA Cuando Sf.! dispone de aparatos electr6nicos como la computadora, el calculo de la red se hace utilizando el lenguaje Fortran como ocurre en el Departamento de Agua Potable de la Secretaria de Desarrollo Urbano y Ecologia. En este caso los datos se entregan codificados segun formatos especificos como son las tarjetas perforadas. La correcta perforaci6n de estas tarjetas se logra gracias a que los tecnicos que planean los sistemas de agua potable proporcionan los datos necesarios en hojas espec!ales a los perforistas que las transcriben a dichas tarjetas . Para facilitar el vaciado de las hojas, se prepara un croquis de la red como a continuaci6n se indica: a) b)
c)
d)
172
Dibujar unicamente las tuberias principales de circuito y ram ales abiertos . Indicar los diametros tentativos mediante los signos convencionales establecidos. Numerar los nudos en que concurren tuberias secundarias 0 de relIeno 0 mas de dos tuberias principales, las terminales y lospuntos donde haya cam bios de di ametro 0 de rugosidad y en las redes que tengan tuberias sin serv icio en ruta, asi como los puntos que delimitan dichas tuberias. Aparte de los puntos citados se puede considerar como nudos y numerarios, aquellos en los que interese conocer su carga disponib!e. Se iniciara la numeraci6n en el primer nudo despues del tanque y se podra interrumpir al terminar de numerar cad a circuito 0 en el extremo de un ramal abierto . Las alimentaciones que descargan directamente al tanque no se consideran dentro de la numeraci6n . Cuando no se tenga tanques en el proyecto , se iniciara la numeraci6n en el primer nudo despues del punto de alimentaci6n mas importante. Numerar los tubos en el rnismo sentido de los nudos, considerando como tubo el tramo comprendido entre dos nudos y como tubo el que esta entre el tanque y el primer nudo. A cada nudo Ie corresponden dos tubos de numeraci6n progresiva , excepto en los nudos que son extremos de un ramal abierto .
e) f)
Se indicani con flechas el sentido creciente de la numeracion. En cada tubo se anotaran: 1. 2. 3.
g) h)
En el tanque se anotara la cota de terreno, la cota de plantilla del tanque en el caso de que este sea enterrado 0 elevado y la cota de la S.L.A. dentro del tanque. En los pozos se anotara la altura del brocal. En cada nudo se anotara: 1. 2. 3.
i)
Su longitud en metros. Se diferenciaran si son existentes 0 de proyecto con la simbologia convencional establecida. EI coeficiente "n" de la formula de Manning (multiplicado p~r mil para expresarlo en enteros) de acuerdo con su material yestado de conservacion, en el caso de que este coeficiente no sea el mismo para toda la red.
Cota del terreno. La longitud total de tuberias de relleno que sera alimentada p~r cada nudo. En el caso de consumo p~r nudo, se anotara el gasto de consumo de cad a uno y se omitira el concepto h-2.
Numeracion de circuitos. 1. 2. 3.
Se numeraran todos los circuitos. Se anotaran en cada uno la cantidad respectiva de tubos principales que 10 forman, incluyendo los tubos comun es. Se indicara con flechas circulares el sentido creciente de la numeracion , tomandose como positiv~ el sentido de las manecillas del reloj.
Teniendo el croquis elaborado se procede a lIenar las hojas de codificacion de datos, conteniendo est as 24 renglones y 80 cuadros en cad a renglon, separados verticalmente cada cinco cuadros p~r la linea punteada. EI formato 10 constituye el numero de cuadros dentro de los cuales se anotaran los datos, terminando la colocacion de estos en la extrema derecha del formato . Cada letra, numero 0 simbolo de los que forman los datos deberan anotarse dentro de un solo cuadro. Posteriormente los datos saran perforados en tarjetas usando una para cad a renglon . Alimentada la computadora con estas tarjetas, en cuestion de minutos arroja los datos solicitados: Gasto, diametros, presion en los nudos, cantidades de tuberia . etc. etc. Un corto entrenamiento en el manejo de este metodo deja al ingeniero apto para realizar por computacion el calculo hidraulico de una red. 173
NOMENCLATURA PARA EL CALCULO OE REDES POR COMPUTADORA.
@~
Na 10 La 520
1~
2o
TANOUE DE PROYECTO n . I L/I .
o
HN
UITO DI -WllIlNUaO. :
IAno M'lllIIO HO.A.tlD. 10. 00 LII .. no .. tl" .. O D,,,.tfO .'O.OOL/I .
0'"
-",
;:, ~
- '" IIJI ..
corA 01 'LANTIL L A -100 .00
II
Z-'
@~lL ~
- '" ~
0"
;~
0 -,.,.,
...
r4\
~.:,
~
N'IO
~ ®~:80
L ' 190
N' 12 L' I~ 9
POZO O",d'
0 ",0
-"' ~1
6
CD @ ~@ !.i.~ § "'~'~t 3 z.:,: '!'~!~ I J®
@
..
0\
~
5!5.00 LIS.
z-'
Ha 12
: lao
;.:, :
@
N:
" -
t
L'HO
'I'Z' -
'"
@-@
9
SIMBOLOGIA
A
Colo de Terreno . en Melrol. Tub.rio de Relleno en m.o consumo ·en ., Nudo elllll. _ _ ~~ Longilud Propia en M.,rol . _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ L=150 Rugolidod .. N.
N= 10
Numero de Nudo. Numero del circuilo. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ Senlido POillivo _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __
~62
NUm.ro de Tubal del c ircuilo. 41 Senlido alcendenle de 10 Numerocion . _ _ _ _ _ _ __ Nudo. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ --.-Numero de Tubo. _ _ _ _ _ _. _ _ _ _ _ _ _ _ __ TUBERIA
DE :
ZOO m m (B "I I f - - - -- -
150 mm (6 ").P'. 100 mm (4"1,.. ______ 75 mm (3"1,.._ _ _ __
PROYECTO
15
EXISTENTE I(
;'
,, If
M
Fig. 49(b)
Y.C.tt34
SAHOP 174
SUBOIRECCION
DE
PROYEC1OS
SECRETARIA DE ASEN TAMIENTOS HUMANOS Y OBRAS PUBLIC AS D ....!:CCION
IlIENIE .. AL DIE CONSTAUCCION DE SISTEMAS DE AIIUA .-OTA.LIE Y ALCANTA .. ILLAOO
SUBDIRECCION DE PROYECTOS
'.0 •• "."
•
I
2 I I
"
I
3 2
I
2 I 0
I
,
, I
J_ 3 5
I
• 2
Ii p~
....,
~
c.n
"i-
I
,, •
"
I
,
I !
I
I !
21 01' 2 . 51 50 °L
,,
I 7
I
•
4
I I , 7 0 I
z "1
I 2 I I
I 5,0
3 II
o.
I
300 I
II
113
, 5'
do
- 2 ,I
14
41
-12 5 • 00
5 L .,
I
I I I
001
IIA '\
I 4 5
I(
15
I
15 510
' ! 9
3 5 01'
I
LA
4
II
501 ' . 0 0,
3
I
21
,
o.
9
I I , I 4 I
-
I
I
I
I
.• 2
•
'
I
, I
I
I
I
I, C
I
2 • 01'
I
I Z 0, 700
9 10
I
I
_I, 5 4
,
- 'I' 14
l
I 1
I
650
"I
2
i I
II
I
io 1 I
1
I I
I
I I
I I 1
3 2
I 0
9011 ' 0 01 4001
I
I I
2
3
3
3
201
, 0
I I
2
,
, 62
I
I
I
0
I
350
0'
I
5 0,
30 0'
I
5 lOt
,
2
I
0
,
4
I
j4
41
I I I
I
I
I
- 2
I I I
I I
, 2
, I
'I~
I I
o EIT E R II 'iN A" A iA
4
I I
4
I
I I
I I 1(3
I
T U RIA
2 00 I
200
I
I I
I
1 3
13
I
I
I I I
I I
I I 5
-9
I
I
[1'6
I
L
I
4
I
1
I
I
I
I
I
I
,S E
0
lq 9 Iql
41
I
I
I
10
I I I
I I
I
I 12
11
I
3 0
01
, oil
,
10
~
32
I
I
1
I I
I
1
I 0 01
I
- 31
0
, ,'
301
I I
-2 01 41
0
I
oli
U
I
I
1 9
I
I
501
0
10
I
I
I
3 2 01'
I l'
2
I
7
I
0
.
'0
I
el.
I
I I
, I
O.
00
L , 5
I I 2 9
0 30 01
2 , 6
I
001
I
90 1' 30 01
I I I I
f..t I
JIA I
I I I 5 91
I
I I I
61
II
'0
, L,L'
"
'I
I Ii
I • I
5 91
°L
I
AS T
C
0'1
'0
110
I
0
,11
I' 0
II
~
Ie AS , 101,1 1~le ,
50
- 1
l I II
10
8
- 8
- II
'.CMA ____________________
1
I I
11 7
l
I
1
o [ IT I!IR
A
EI
3
J
-
I
0
....
~
0)
SECRETARIA DE ASENTAMIENTOS HUMANOS Y OBRAS PUBUCAS DI'-IECCION aI!NE'-AL DE CONST'-UCCION DE SISTEMAS DE AaUA ~OTA.LIE Y
....... -----------------------------
.
,
•
sja
,
I ·. 4101
I
I I
7
25 . 0 I~
1 I
I
I
I
I
I
I I
I
I
1
I
, I
, I
I I I
I
I I
'ICM& ____________________
.
10
s 0 Ie . 001
i I
I 1
1
I
I 1
I
I I
I
113
141
I O . 20,
I I 1
, I
I
I
I
I
S,l.
1
I
1 1
II
sic
I
I I
I
I I I 1
I
-
I
I 1
1
1
I
~o
, ,
I I I
I
sj
o. IQl I ~
I I I
I I
I
1
10
2 . 2
I
I
I
I
l
I
I
I
I
i
I
5lc
01
1
1
I
I I
.s
i
1
I
I
1 1
I
I
I
I I
II
~
I I I
I I
~
I I
I
I
I
I
1
, I I
1
I I I
I
I
I
I
1
I
I
I
1 i
I
I
I
I
I
I
I 1
~
I I
I
I I I
I I I I
I
I
I
I
I
1
I
~
i
I I 1
-+-
I . 00 510 I . • I
I
I I
n
41,
I
I
I
_1
~
, 1
I
,I
I
TO
41, T . TOI 510 I . 501 I I
I
I
I
II
1
I I
i
J
I
I I
~
I I
10
4', I . 501 5jc: o . 001
I
I
I
I
-} ~t- -t:
I I
I
I
.. 1001 301
1
1
I
I
41, I
I
1
I
I
I
I I I
I I
I
.0 Io!
I
I
I
to
4. , . 0 oj 41. I . 10
4 1• T . 501
4 I I . 410f 411 1 . 001 I
..
ALCANTA'-'L.L.ADO
SUBDIRECCION DE PROYECTOS
I
I
I
I
I
I I
1
I
I
I
i
I
EJEMPLO DE CALCULO HIDRAULICO Y DISENO DE UNA RED DE DISTRIBUCION DE AGUA POTABLE Y DISENO DE CRUCEROS
~
......
CD COICUIO
TABLA DE CALCULO PARA RED DE
Pob loc ici n Mun iC l ptu
E.todo _
~~ r;;. <.-'00
r-
f--
C r .. t l re>
G....
I., .•.
Die.,• •
. H
HI e
C,,.,ce " "
Q ,!. ,I •
.
H,
wI/ c .
C." Ie
,'.11
Rev i, 6
Eloborado en Fecho O. I. , . • .
. H.
Iot.u ....
COT AS ~ ...
,,""(I, i c.
Terrllll
T T- I I - 2
390 98
!9 . 710 19 . 707
2-3 4 3 4 -5 5 - 6 6 - 7 7 - 8 8 - 9 9 -10
101 100 100 100 102 98 100 100
• . 487 9 . 2?,7 8 . 970 8 . 7 12 8 . 452 8 . 176 7 . 839 501
1&0 0 .220 1;'0 10"1 150 0 . 200 150 0 . 190 150 a 180 150 0 . 170 150 0 . 160 150 O. 4 1. 470
0 . 0232 00227 O. 0223 0 . 02 18 O. 0208 0 . 0204 0 . 011' 0 . 171 I
0 .221 2 0!I0.229 2 039 . 900 0. 21 I 20150.0 18 2030 . 910 0 .200 2 049.818 2028 . 030 In IQn • n.9 ••• 1.026. 290 10. 180 2 049.448 20124 . 590 0 . 170 2 04~. 271 2024 . 250 0.1~0 2 041. I 18 2 022 . 770 0 . 140 2 04&171 2 011 . 500 1. 472
2 -17 17 16 16 15 15 14
9 . 8" 9 . 403 8 . 970 8 . 514 8 . 256 7 . 99g 7 . 742 7 . 503
150 150 150 150 150
13 -12 12 II II - 10
.8 100 100 101 100 100 faa 102
0 . 235 0 . 220 0 . 200 O. ISS 0 . 175 0 . 182 0 . 150 0 . 144
0 . 0239 00234 0 . 022 .0220 0 . 0212 0 .0202 0 . 0 195 0 . 0 190 a 17_13
0 . 234 2 O!IO .t 16 2 0311 . 100 10219 20492 17 '029 . 250 10. 200 .2049. r9 ~024 . 130 0 .11 2 041.'09 2025 . 200 0 . 175 2 049. 434 2022 . 070 0 . 162 2 049.Z72 ~02i . OZO 0 . "0 Iz 049. lt2 :020.120 01 • . 500 0 .1 4<4 2.041. WI 1. 4r2
10 -18 18 -19 19 -20
102 102 99
I~ . 831 14 . 158 13 . 706
ISO I!;!O
0 . 5~0
0 . 0371 0 . 0380 0 . 0321 O. 1052
20 -21 21-22 22 23 23 -24 124 - 25
101 100 101 100 100
za -27 27 - .28
98 102 99 10 1 100
14 -13
I .. - •• 28 -29 29-30 30 -5
I
U"9' .........
DISTRIBUCION
Ina
4. 4. 5. 3. 2. 2 2. 1. 1.
--
907 4 18 796 490 983 475 176 965 5R I. 220 0 . 848
200 200
ISO ISO ISO
ISO
2 05 1.500 2 050 . 000 2 0&0 .650 2040 . 950 2 050. 450 2 039 . 900
0 .850 0 .0431 0 . 200 0 . 0101 1. 050 0 . 0532
0 . "0 0 . 440 1. 500
100 0 . 560 100 0 .440 0. 520 100 100 0 .280 100 0 .2 00 100 10 140 100 0 . 110 100 LQ. ~ 100 0 . 060 0 . 04 100 100 0 . 020 . 260
0 . 02 1 ~
O. I i 4 \
0 . 0996 0 . 0845 0 .0 802 0 .0670 0 . 0~5
C .0505 ~4a
0 .0577 0 . 0327 0 . 0236 0 . 6920
- - --
c., ••
Di.,-I. ,• 1500 9 .'rOO
10.550
10.329 19. 038 20. 788
I ..
~,"
24. 858
25.Q2...!...
t8. 348 32478
II . I 16 120747 : 24. 98' 26. 409 27. 564 Z8.25t 29.002 31. 47.
Z 048 4~8 2 015 . I a . 51.5ll 2 047.918 2011 . 700 136.21. 2 047 . 478 2
-C . "e80 - 0 . 516.0 - .0 . 51680 - 0 . 51680 - 0 51680 - 0 . " 680 -0516 90 - 0516"0 -0 . 51680 - 0 . 51680 - 0 . 5 1680
4 . 3902 3. 90 12 5. 2792 2. 9132 t . 4662 I. 9582 6~92
4482 I. 0752 0 . 7052 0 . 3312
0 .425 0. 340 0 . 245 0 . 195 0 . 157 0 . 084 10061 100.0 10.025 0 .012 10000 1.514
0 .401 2 041. 071 2008 . 710 138 .307 0. 550 2 048.747 12 all. 950 154. 797 0 . 235 2046512 i2 012 . o n 0 . 185 2 048.327 2 015 69"0 0 127 2 04&.200 12 014. 990 I ~210 0 . 074 20411126 2015 . 400 307211 4 I o !J4.Q 2 046.0" 2016 180 ,29. 855 0 . 015 2:9~ ~Q.!..LQQQ 0 . 012 12 046008 Cil6 100 0 . 000 12 046. 001 12 013 . 800 152. 401
~
~~~
. 470
. c
z o
U
:::>
m
~
o
Ota.mO'lCft N N "'IIf)CD NOeDCO., ~ .... ..,..., NO'IClNO'I III - .... If') 0'1 at .., N 01 If)
CD GO CDQ)GD
NN--O
N
N
~ O IO
NNN CDCDGO.,.,
CDCDCDceCcnO'lOlC71Cft
~
O'IO'IO'tCftO'ltDIDCOcDCt
CDetetcDCO . . . . . . .
« .J
00000 ...... .
000000000
m
« I-
ooo, ~l clolS!olo o 001:::1 ~I~ ~~I~
I
.
o a o ~ -g c. ~ ::I ..
179
~I
~I
\
~
180
T L
,-----~-. ----_r------._--- ---
.
~ ; ~I ..
.
*.f:.,....J
L _•
p
~
I
,
l--r
L--tL ~ ~
·
~
I
J
1,+ ~ c
!
: : ;,; i i
:I
I: • L.!}L J
•
I
I
:
J
~
~
, ' L ~--.1
.~F ~
t.--t--,
·
, • i
J
i+ •
LJ___ Hi,
-
t
-..J
:ilili: r
181
POTABILIZACION INTRODUCCION Siendo la potabilizaci6n del agua una mera especialidad, veremos a grandes rasgos los procesos por los que pasa el agua para ser potable. Objeto EI tratamiento del agua tiene p~r objeto fundamental mejorar la calidad trsica, quimica y bacteriol6gica del agua proveniente de las diferentes fuentes naturales, a fin de entregarla apta para el consumo e inocua y aprovechable para el hombre, animales, agricultura e industrias. . Las etapas fundamentales de los procesos de tratamiento para obtener agua potable son : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. a)
Desarenador. Predecantador. Aireaci6n . Coagulaci6n. Sedimentaci6n. Filtraci6n. Desinfecci6n.
DESARENADORES
Los desarenadores sirven para eliminar la grava fina y piedrecillas que arrastra el agua. Son de forma rectangular, constituido p~r canales 0 estanques que permiten reducir la velocidad del agua para que sedimenten las particulas petreas y arena fina del tamai'lo para las cuales fue proyectado el desarenador, los que disponen de desagues para desalojarlas. Estos desarenadores permiten un tiempo de retenci6n de 15 minutos y velocidad del agua de 0.10 m/seg ., para que decante la arena fina hasta de 0.1 . mm de diametro. b)
PREDECANTADORES
Son utilizados para el agua turbia que requiere clarificaci6n a fin de no recargar las otras unidades de la planta. Por 10 general el predecantador es de forma rectangular con dimensiones que permiten un periodo de retenci6n de una y media ados y media horas. c)
AIREACION
La aireaci6n persigue mejorar las caracteristicas fisicas y quimicas del agua mediante el intercambio de gases y otras sustancias volatiles con el aire. Los objetivos especificos de la aireaci6n son : remoci6n de olor y sab~r 182
~-------
lI'trQclon
......
a.--tJedlm«ntQci~
Una Plonia Poiobiliz:oOo,o pucdc op«rar ~ los pl'I:)a-
1----i1!l!l~A1mQ«nQtnjf"14
Ifbstdoracio'n y deJ ISalida ~lIa trotada '" Fig. 50 ~
~
con 10 eombinacron de etos 0 _ 505 QqIJi i1\dicado!o S43un seq
to na til ra l«ZQ etc lQS i lJ'l~urC%Q$ "'~ conricnc )J 10 cQ/idad -
fiQaJ Son
daf Q~UQ Cfue :JC dc.sc~.
En cL medic l'lIrQl por
10
~r)(~rQlsolo -
oe/jcablczSL ~ ..oc~sos dcz sczdimentaci0J!,
fj(hcu:.iol\
y
dOl"Qt.i6n .
CUADRO t5QUMATICQ DC PROCtSOS Dr POTASI L1ZiC10H
(debido a algas, materia organica, acido sulfurico, cloracion de agua, hierro y manganeso), remocion de gases disueltos (anhidrido carbonico , CO 2 , parte del cloro si hay supercloracion); adicion de gases (oxigeno, ozona) . La aireacion artificial puede lograrse por cualquiera de los procedimientos siguientes: 1. Aireadores gravitacionales, los que se hacen mediante: a) cascadas 0 pianos inclinados, b) parrillas 0 planchas perforadas con material filtrante (carb6n, piedras, etc.) 0 sin el. 2. Aireadores de inyecci6n 0 difusi6n en los que se inyecta el aire por el fondo del tanque en forma de burbujas que se desplazan a traves del liquido. Este aire a presi6n proveniente del inyector, se difunde en el agua: a) por medio de tuberias perforadas; b) placas porosas dispuestas en el fondo del estanque 0 canal. 3. Aireadores de rociado por presi6n. Estos aireadores pueden ser de dos tipos: a) de orificios en las tuberias y b) de fuente lIamado a veces de boquilla . 4. Aireador Aer-o-mix. Es un tipo de aireador de un sistema patentado que a la vez mezcla sustancias quimicas. EI agua que entra al sistema absorbe burbujas para final mente descargar con gran turbulencia sobre una placa horizontal de chapoteo. En esta forma se tiene un periodo razonable de contacto y una buena mezcla de las sustancias quimicas con el agua. Si la aireaci6n no es efectiva en la eliminaci6n de olores y sabores se puede usar carb6n activado 0 supercloraci6n . COAGULACION
d)
EI objeto de la coagulaci6n es hacer posible la sedimentaci6n de particulas finamente divididas 0 en estado coloidal, mediante el agregado de sustancias quimicas lIamadas coagulantes que tienen la virtud de reunir dichas particulas en grumos 0 fl6culos que sedimentan por acci6n de la gravedad 0 son eliminados por los filtros nlpidos de arena. EI proceso de la coagulaci6n abarca tres fases : a) b) c)
Agregado de coagulante. Mezcla 0 difusi6n, etapa en la que el coagulante disuelto se dispersa rapidamente y en forma turbulenta en el agua cruda y Floculaci6n, proceso que comprende una agitaci6n lenta del agua por un periodo relativamente largo, durante el cual las particulas finamente divididas 0 al estado coloidal, van neutralizandose, juntandose o aglomerandose para formar un fl6culo hidratado de tamario tal que puede sedimentar por gravedad . Como los fl6culos mas finos no pueden ser eliminados por sedimentaci6n es necesario recurrir a la filtraci6n como proceso complementario posterior a la coagulaci6n.
Cuando la cantidad de materia finamente dividida 0 en estado coloidal no exceda de ciertos limites, se puede eliminar la coagulaci6n, requiriendose en este caso la filtraci6n lenta.
184
MtZzcladot d(l
su~tancias
Enh~4a
qilimi eelS
da. aquQ
~nhQdQ
bistribucion dcz\ aire
d&QCJ~
AEIU.~DOR IlE CASCAtlA
At.RUDOR Dr IMYECCION
ALGUNOS SQYandal..,
I.
npos
Df
AI.RfADOQ,
NA[J~.-O-M1X"
Af.RlDORJ,~
Moio,
J .. I
lob Rotor.
~UI
VciIVuIQ~
:DTCnajeELEVACION OOSlfICA.DOI2
R
......
~
SUSTM1CI~S
QUIMlCAS
PU~NTA
ME.ICLA 0 DlfU510tl
PRQC[SOS Df LA COAGULAClOrt Fig. 51
TI\NQU[ DE fLOCUllC10l1 c:zscurrimwnto h,oyi%on-
(Oct
tal)
La coagulacion pues, permite 10 siguiente: 1. Remover los coloides, color del agua, la materia organica y los compuestos oxidados de Fe 0 Mn , asi como los coloides precipitables de CaC0 3 _ 2. Remover la materia en suspension (turbiedad), bacterias y organismos microscopicos. 3. Remover por adsorcion algunas sustancias disueltas. Los grumos grandes se depositan en los tanques de sedimentaci6n y los pequenos en la parte superior de los lechos de arena de los filtros. Agentes coagulantes En general son sales de metales que producen hidr6xidos gelatinosos e insolubles en el agua. Estos son : sulfato de aluminio, aluminato de sodio, sulfato ferrico , cloruro ferrico . Algunas veces se requieren sustancias alcalinas como carbonato de sodio, cal, sosa caustica. Para una buena coagulaci6n debe ajustarse el agua al pH adecuado, utilizar el minimo de coagulante posible , dar el tiempo necesario (20 a 40 min.) para tener un fl6culo bien formado, permitir un contacto prolongado del agua con el coagulante. e)
SEDIMENTACION
Tiene por objeto precipitar la materia en suspensi6n y los fl6culos formados con los coagulantes, a fin de que el agua pase con el minima de turbiedad posible a los filtros y estos se puedan operar a su maxima intensidad posible . Los facto res que afectan la sedimentaci6n de las particulas son : el diametro y densidad de las particulas; viscosidad y densidad del agua. Los tanques de sedimentaci6n pueden ser rectangulares con fondos pianos, en declive 0 en forma de to Iva; en otros casos son circulares con fondo plano 0 en forma de tolva. Tambien se hacen tanques rectangulares con fondo multiple, 0 tanques de flujo ascendente del tipo de contacto de s6lidos. Los tanques pueden equiparse con instalaciones para la eliminaci6n continua 0 intermitente del cieno . En general con el empleo de dep6sitos rectangulares 0 circulares sin dispositivos para la eliminaci6n constante de lodos, el periodo de retenci6n es de seis a ocho horas comprendiendo el tiempo dentro de las unidades de floculaci6n . Estos tanques deben estar provistos de conexiones de entrada y salida del agua; el recorrido del agua debe ser 10 suficientemente largo para que sedimenten los floculos y particulas antes de alcanzar la compuerta de salida. EI periodo te6rico de retenci6n en tanques provistos de instalaciones para la eliminaci6n mecanica y continua del cieno se reduce a 4 0 4.5 horas incluyendo el tiempo de floculacion que es de 20 a 40 min. La corriente en el tanque puede ser horizontal , es decir, introducida por un extremo del tanque rectangular y eliminada por el otro, 0 introducida en el centro de un tanque circular y elim inada por la periferia. Tambien puede recorrer un camino vertical introduciendola por el fondo y elminandola por arriba. La velocidad media apropiada para el agua debe ser de 0.45 a 0.90 m/min .
186
tN ELEVAClON DE TANQU[S DE SEDIMENTAC\ON._ A1GUNO~ f~QUEt1A5
ExtraC:CLOn eM \odos - ........~~ R&mocion de
lodos
_ _ lxhaccion de. lados
---£xtraccion de lodos
Fig. 52
187
EI estanque mas comun empleado es el rectangular de concreto armado. Lo fundamental es que el escurrimiento se haga a una velocidad uniforme con un perrodo de retenci6n suficiente para que los fl6culos puedan sedimentarse. Las profundidades de los tanqucs varian de 1.80 a 7.50 m. y como termino medio 4.85 m. En climas cal idos se aconseja una profundidad media de 3.65 m. y en climas trios de 4.70 m. a 6.00 m. f)
FIL TRACION
La filtraci6n se define como el proceso por el cual se separa la materia suspend ida mediante el paso del agua a traves de una capa po rosa, generalmente arena, que detiene las particulas en suspensi6n. Su finalidad es remover tanto la turbiedad y el color remanente en el agua que ha side sometida a proceso preliminar , como un alto contenido de bacterias. La turbiedad general mente sa reduce a menos de 1 p.p.m. en el efluente y la reducci6n bacterial puede lIegar a 99%. Un filtro general mente consiste en una capa de arena que es sostenida por un sistema de desague dentro de un dep6sito provisto de varios accesorios . Los filtros de arena son de dos tipos: filtros lentos y filtros rapidos . Filtros lentos Los filtros lentos de arena se utilizan para el tratamiento de las aguas ligeramente turbias y por regia general sin coagulaci6n previa. Estos filtros estan constituidos por un estanque con una capa de arena de 0.60 m. a 1.00 m. de espesor soportada por una capa de grava de 0.30 m. a 0.40 m. de tamario variable. Bajo la capa de grava existe un sistema de drenaje colector del agua filtrada en conexi6n con un sistema de control de entrada y salida del agua que mantiene constante la carga y regula el gasto de salida. La tasa de filtraci6n es de 1.3 a 6.5 Itlm 2/min . La velocidad de filtracion varia de 2.8 a 9.0 m/dia. Debido a su tasa de filtraci6n requieren grandes superficies, general mente de 2,000 a 6,000 m2. Para estos filtros se consideran satisfactorias una arena con un tamario efectivo de 0.35 mm . mas 0 menos y con coeficier.te de uniformidad de 1.75 . EI proceso de retenci6n de las particulas en suspensi6n que lIeva el agua se realiza fundamental mente en la superficie de la arena y penetra s610 algunos centimetros en la capa filtrante. AI poco tiempo, en la parte superior del filtro se forma una pelicula semigelatinosa de aspecto sucio, y los granos de arena de la capa superior se cubren de un mucilago que contiene particulas finisimas de arcilla, coloides y microorganismos provenientes del minusculo fl6culo que no sediment6 en el estanque correspondiente. La retenci6n de las particulas hace que el filtro se obstruya haciendose necesario lavar la arena, ya sea retirandola del estanque (Iavado mecanico 0 a mano) 0 por medio de eyectores especiales. EI periodo de trabajo del filtro varia enormemente ; fluctua desde varios dias hasta uno 0 mas meses, siendo funci6n de la tasa de filtraci6n, turbiedad, granulometria de la arena y tipo de tratam iento previo dado al agua .
188
Los filtros lentos tienen un alto rendimiento bacteriano y eliminan en cierta proporci6n el sabor y el olor, debido a la actividad biol6gica del filtro que modifica en algunas formas la materia organica. En la actualidad estos filtros empiezan a ser obsoletos debido a las grandes superficies filtrantes que demandan.
Filtros rapidos Los filtros rapidos precisan agua pretratada. La coagulaci6n y sedimentaci6n deben considerarse como procesos esenciales previos a la filtraci6n rapida. Este filtro est a formado p~r un estanque general mente de hormig6n, que contiene una capa de arena de 60 a 90 cm. de espesor sobre una capa de grava de 30 0 60 cm. y de granulometria creciente hacia abajo, que tiene por objeto distribuir uniformemente el agua de lavado y prever que la arena pase a traVElS del sistema de drenaje durante el proceso de filtraci6n. En el fondo se instala un sistema de drenaje que recolecta el filtrado 0 permite repartir el agua de lavado. La carga de agua sobre la arena debe mantenerse constante durante el proceso de filtraci6n (1.2 m. como minimo). Conviene que la arena tenga un tamario efectivo de 0.4 a 0.5 mm . y un coeficiente de uniformidad menor de 1.65. La dimensi6n de la grava.varia de 75 a 4 mm . EI sistema de drenaje pueden ser parrillas de tubos perforados, tubos 0 placas po rosas, fondos Wheeler (fondos en los que el 'sistema colector esta formado por una serie de troncos de piramides invertidas rellenos de esferas de diferentes diametros) u otro cualquiera. Los filtros rapidos operan con una tasa de filtraci6n que varia de 80 a 120 I/m2/min. misma que se pretende aumentar a 200 I/m2/m in. y aun mas. Debido a la alta tasa de filtraci6n los filtros rapidos requieren una superficie reducida de terreno. La rapidez de filtraci6n ocasiona su pronta obstrucci6n. Esto hace lavar mas a menudo el material filtrante, operaci6n que se realiza haciendo escurrir el flujo en sentido inverso al de la filtraci6n ; es decir, el agua limpia circula de abajo hacia arriba motivando un esponjamiento (de 30% a 50%), agitacion y friccion de la arena; acci6n que desaloja las particulas a ella adheridas. EI agua se recolecta asi sucia, por las canaletas de lavado y se desvia al desague; la operaci6n de lavado dura alrededor de 10 min . EI agua utilizada para el lavado se almacena en un tanque colocado, a veces, sobre la misma estructura de los filtros 0 en un terreno cuya altura permite disponer de presi6n suficiente. Otras veces se usan bombas que entregan la carrtidad de agua necesaria a suficiente presi6n . Tanto los filtros rapidos como los lentos son sistemas muy apropiados para eliminar del agua las formas de resistencias, quistes y huevos de parasitos (100%), teniendo el primero un rendimiento bacteriol6gico muy satisfactorio, aunque algo inferior al filtro lento que es del 99.9% 0 mas. La filtraci6n rapida se usa para mejorar la calidad del agua desde el punto de vista de la turbiedad , bacteriana y parasitaria y en parte para eliminar color, olor y sab~r . 189
~
~
I)U1GRlMA Of OPIQIlC\Ot\ Dt UH flLTRO RAPIDO DE. ~Q.t1'\~.-
1Gnquc cU. lavado _-..:::z::==::
T E
~
2
nival d&I 4t3I1Q duronte& 10. filhac. IOn
o o 0\
J.
~~~~~~~~~0.30qO:r5 m.
A b"1s.pOS I ~ 'VO ----.....
•
c.ontrol
17li'. ~a9UQ da (Q VZZ7U7Z \lado .
---
oiom.
O.'Oa o.~\~~~~I~~~~~~
~~ffi~~~~~o.;t-Q o.com .
AqUd
\~vOdo : 2/25 %
;Zi2~77jm;S;?::~=======.J del ~ tota\. _~(od~ lti\lo dot c:ont:tolQ& 0 dad mll\lmo. : o .~ & o.,~ ,to d& qgUQ ftltrodQ \
-- --- ---
..... . ,,·m .
'--- Sist:&ma de drenojlt
TollqUc. de
eolLctor de
Qlmaccz.nGm\ ¢nto . Q(jU
stUvida5
OPf(UClON DEL fILTRO : La v~lvu l(l A. Gbicrta ~rmik el ~so del aqua ~l tanqu~ ck. !:.a.4imcz.ntGcion 01f ilho._ .~a vtUvula B abi4l"to. p,P,TlY1ite czi PCl50 dcd Qgua fittrada at ianqu¢ de aimaccnamiurant
OPf.~C\Oli 't'\'C.\~L OtL f1L1I2.0 DtS'Uf.S DEL UWADO._ IobTir \a~ '10\'10\0.5 ~ Y L; todas lQS otn:a~ dcz.bon cz.5tdr ceYl'dda!l .- £\ aqua {\Ibada ini cial Se deja. cz1icunil' POl' vnos minu~os at co\ectOI" d¢ ~uQ$ tiocrrvidas,1 an+cs de ~onlu· nuavoment:a cr.1 filtro an o~raciot\ Fig . 53
Q'3 UQ .ana/etas
~ d£ Cl te.nCl d& C.CO Q e.Slo m . da Cl~SOl' con tQmQ
act
lavado.
no efQdivo dC2 D.40
a 0.55 mm .
con coczf. de un; fOl"midod da 1. 65 Capa qct Tipio c:k& 030 a 0 •• 0 m. CEspzsor con tClmono com pr«ndido tZ,,he SJ.e Cf I.~ mm . _. L I r Tvbo5 111'0 IS p«qoradns
ta
J.~TRUCIURA
,I. un
.
J
~ 1i b
"
t U 0 colee or
"---
. ;--...\
p"i nclpa /'
rllTRO RAP'DO J)[ AR[ttA
D'fEREHCU'S PR.'"CIPlL!.S trtTR.t Uti 'I\.TRO ltNTO Y UH fl LTRO IUP100 : I._S u perficie filhant~ . 2._ Vczl OC.I dad
ck. filhac io'n .
3 ._ 'E.mpt.c:o ~r(lVio d« coa~u lantas
4 . _Sistctma dct lavado del tiliro . Fig. 54
191
g)
DESINFECCION
Cloraci6n Aunque el agua superficial sea aireada, sedimentada y filtrada, el agua ya tratada puede contener microorganismos pat6genos a menos que sea desinfectada continuamente para destruirlos. En muchos casos, el agua de pozos protegidos tambi{m es desinfectada con cloro 0 compuestos clorados, fundamental mente para mantener un residuo de cloro en el agua a traves del sistema de distribuci6n. Asi se intenta precaverse contra la contaminaci6n que pudiera ocurrir durante reparaciones de los conductos principales 0 a causa de instalaci6n de fontaneria defectuosa. Sin embargo, la desinfecci6n continua del agua no sustituye la estricta vigilancia e inspecci6n de la fontaneria . Toda secci6n nueva 0 reparada de un sistema de distribuci6n de agua 0 de los dep6sitos de almacenamiento y de las estaciones nuevas de bombeo que tengan contacto con el agua deben ser esterilizados, para eliminar la contaminaci6n que pudiera haberse introducido en el sistema durante la construcci6n 0 la reparaci6n. Todos los procedimientos de esterilizaci6n deben ser comprobados mediante analisis bacteriol6gicos, para cerciorarse de su eficacia . Hay que sei'\alar que desinfecci6n significa matar los microorganismos pat6genos, mientras que esterilizaci6n significa matar todos los organismos vivos. EI cloro 0 sus derivados 0 compuestos se usan general mente para desinfectar. La rapidez de la desinfecci6n depende fundamental mente de la concentraci6n del agente desinfectante y del tiempo de contacto; pero tambi{m desempei'\a papel importante el pH y la temperatura . Cuando se usan compuestos de cloro, el poder oxidante del producto expresado en terminos de cloro (CI 2 ) se denomina "Cloro disponible 0 Cloro uti I". Los facto res principales que influyen en la desinfecci6n son la concentraci6n del agente y el tiempo de contacto, aunque tam bien debe considerarse el pH y la temperatura. EI poder desinfectante de los distintos agentes clorados depende de su contenido en cloro (C1 2) 0 cloro libre. Para la desinfecci6n del agua disponemos de cloro, principal mente polvo blanqueador (CI 2CaO), con contenido de cloro util de 33 .539 por 100; Hipoclorito de calcio (CIOh Ca, que se vende bajo nombres reg lstrados como HTH, Pittchlor, Noodchlor, etc . con contenido de cloro util de 70 por 100, soluciones de Hipoclorito de sodio (CIONa) que contiene de 3 a 5 por 100 a 10 a 16 por 100, en peso de cloro util, y se venden con nombres registrados como cloro liquido en cilindros de 10, 15, 25, 100 Y 150 lb.; tam bores de 200 lb. ; tanques y vagones tanques de ferrocarril con capacidad de 32,000, 60,000 0 100,000 lb. de cloro liquido. Cuando se usa cal clorada (polvo blanqueador), Hipoclorito calcico de alto poder 0 los demas compuestos clorados en polvo, con distintas concentraciones de cloro util se prepara una soluci6n al 1 por 100 que se aplica al agua a velocidad constal1te, por medio de dispositivos mecanicos, conocidos con el nombre de hipocloradores. La cantidad necesaria varia segun el grado de contaminaci6n y la cantidad de minerales 0 gases presentes que pueJan sufrir oxidaci6n. La canti-
192
dad sera suficiente no s610 para satisfacer la "demanda de cloro" del agua, sino tam bien para mantener un cloro residual de por 10 menos 0.06 a 0.10 p.p.m. en el agua conducida a los puntos mas distantes del sistema de distribuci6n. En tiempo de epidemia verdadera 0 potencial, el cloro libre residual ha de aumentarse, preferiblemente hasta un minimo de 0.2 a 0.3 p.p.m. en todos los lugares del sistema de distribuci6n, prescindiendo del sab~r y olor desagradables que puede ofrecer el agua durante este periodo. En muchos sistemas de distribuci6n de agua se mantiene sistematicamente un cloro residual de 0.1 p.p.m. 0 mayor. Han de hacerse ensayos frecuentes con muestras de aguas recogidas a la salida de la planta, en grifos del sistema de distr,ibuci6n situados en puntos representativos para determinar el cloro residual del agua. La eficacia del cloro como desinfectante disminuye al aumentar el pH por encima de 8.0. AI aplicar a las aguas alcalinas la dosis de cloro debera ser aumentada hasta por 10 menos 0.4 mg/I residual, a los pH de 8.0 a 10.0 y de 0.8 mg/I por encima de un pH de 10.0 Cloradores En las grandes instalaciones la desinfecci6n se consigue con el uso del cloro liquido, el cual al disminuir la presi6n se transforma en cloro gaseoso. Este se mezcla con el agua por medio de un clorador, en forma de soluci6n; los cloradores mas usados son los de soluci6n liquida, en virtud de su mayor capacidad , flexibilidad de regularizaci6n 0 instalaci6n y adaptabilidad a muy diversos requisitos. Los cloradores cuya capacidad de alimentar varia de 500 gr/24 horas a varios miles de Kg/24 horas pueden ser operados a mana 0 por un sistema automatico. Con los cloradores de alimentar directamente, la presi6n en el punto de aplicaci6n debe ser de 1.4 Kg/cm2 (201 Ib/puI 2). Para la cloraci6n por soluci6n el clorador debe operarse de estas dos fuentes: 1. Una alimentaci6n auxiliar que tenga la calidad de la que se da a la ciudad y en cantidad relativamente pequei'\a con una presi6n de 1.7 a 5.0 Kg/cm2 2. Un inyector de agua que entregue una cantidad minima aproximadamente de 300 Its. por kg de capacidad de cloraci6n a una presi6n por 10 menos 3 veces mayor que la que existe en el punto de aplicaci6n de la soluci6n. EI modelo mas sencillo de clorador consiste en un dispositivo que alimenta la soluci6n de Hipoclorito a una velocidad constante, al agua en tratamiento. Esta puede contenerse en un tanque pequei'\o en el cual una valvula de flotaci6n mantiene un nivel constante sobre un orificio ajustable. EI tanque de nivel constante se alimenta a traves de la valvula de flotaci6n desde el tanque que contiene la soluci6n . Los cloradores provistos de bomba pueden ajustarse para alimentar la soluci6n clorada a velocidad conveniente, inyectando la soluci6n a contra presi6n . 193
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE UN SISTEMA DE AGUA POTABLE La operacion y mantenimiento de un sistema no es sino la suma de las diversas tareas que deben cumplirse rutinariamente para asegurar la eficiencia del servicio prestado al usuario. Si estas tareas no son efectuadas 0 10 son de un modo negligente indudablemente los resultados que se obtendran seran poco satisfactorios. La correcta realizacion de estas tareas es de primordial importancia por dos razones fundamentales : 1. Es importante en si mismo ya que sin operacion y mantenimiento adecuados no habra servicio eficiente. 2. Porque 10 cuantioso de ra inversion en instalaciones y equipos hace que esta no pueda repetirse antes del tiempo prefijado para su amortizacion sin causar grave perjuicio economico a la comunidad . De todo esto concluimos que tan importante es un buen proyecto y una buena construccion 0 instalacion, como una correcta operacion y un adecuado mantenimiento. Cada sistema debera tener su programa propio de operacion y mantenimiento de acuerdo con sus necesidades, determinando que tipo de personal tecnico y equipos se necesitan para realizar esta labor. Tal programa es necesario para: 1. Conservar la eficiencia del sistema. 2. Evitar fallas en las instalaciones. 3. Discutir y eliminar los puntos debiles del sistema 0 condiciones que puedan entranar peligro . 4. Determinar los tipos, cantidad de materiales y piezas de repuesto que se debe almacenar para hacer las reparaciones. 5. Analizar el funcionamiento de las diferentes partes del sistema de distribucion para que sirva de guia a futuras instalaciones. 6. Distribuir el trabajo ventajosamente. 7. Reducir los costos de mantenimiento. 8. Mantener buenas relationes publicas haciendo las reparaciones necesarias antes de que ocurran danos e interrupciones graves en ef sistema. En el caso especial de la red, para poder lIevar a cabo esta tarea se necesita primordialmente con tar con los pianos actualizados de las instalaciones existentes. Donde estos pianos no existan 0 no esten al dia con todas la ampliaciones efectuadas, se debera proceder a solucionar este problema como primer paso. Se recomienda como muy conveniente contar con un plano general de la localidad, con la indicacion de las obras de tratamiento, tanques de distribucion, estaciones de bombeo, camaras reguladoras de presion, etc. En la red de distribucion se senalara la ubicacion y diametros de las tuberias, conexiones en los cruces, posicion de las valvulas, hidrantes, etc . EI plano indicara los limites de la zona de servicio (radio servido) y de distintas presiones.
194
A su vez el plano general de la red se dividira en cuadrlculas siguiendo el orden de las coordenadas, de modo que cada cuadrlcula ocupe el espacio de un plano a escala mucho mayor. Cada cuadrlcula estara numerada y se identificara con una linea gruesa en un esquema de todas las cuadrlculas del plano en un costado del mismo. Llevaran en las esquinas los numeros de las cuadrlculas adyacentes. En cad a plano de cuadrlcula, el que tendra un tamano adecuado para que sea facil su manipuleo y archivo y al mismo tiempo escala suficientemente grande para permitir individualizar y acotar todos los elementos de la red, se dibujara esta indicando diametros, piezas especiales, ramales, reducciones, valvulas, camaras, conexiones, etc . En caso de que existan tuberias con distintas fuentes de alimentaci6n, junto al diametro se especificara p~r medio de iniciales la fuente 0 tanque de alimentacion; las zonas de servicio se indicaran con IIneas de senalamiento, se estudiara una nomenclatura para individualizar las intersecciones y en cada esquina se acotara el nivel del cruce de calles y la tapa de las tuberlas. Estos pianos de detalle, indicaran las estructuras especiales para cruce de accidentes geograficos, vias ferreas, y otras en general, anclajes, distancias de las tuberias colocadas a las lineas principales y la posici6n de las valvulas acotadas con respecto a puntos fijos. Tambien se volcara en los pianos la posici6n de las conexiones domiciliarias, a medida que se vayan construyendo, con la distancia a las esquinas y los datos que surjan de las solicitudes de conexi6n que presenten los usuarios (tipo de conexion, caudal, etc .). Como complemento de los pianos mencionados, el personal encargado de la prestacion del servicio debera disponer de los catalogos, manu ales de operaci6n, pianos y memorias descriptivas de todas las instalaciones para poder mantener y reparar los equipos y obras ejecutadas de acuerdo a las previsiones del proyecto y a las instrucciones de los fabricantes. En el caso especial de la red convendra recopilar una serie de datos estadlsticos, que podrian ser: Analisis fisicos, quimicos y bacteriol6gicos de muestras obtenidas en diferentes puntos de la localidad . Estudios de consumos, variaciones estacionales y determinaci6n de posibles fugas . Control periodico del estado de tuberias, valvulas, hidrantes, etc. a)
ANALISIS
La frecuencia de los analisis para la verificaci6n de las condiciones sanitarias del agua del abastecimiento , asi como la elecci6n de los puntos de muestreo deben ser tales que la calidad bacteriologica del agua distribuida quede adecuadamente vigilada. Estos anal isis se espaciaran en el tiempo en func ion de la poblacion abastecida , en los riesgos de contaminaci6n, de la situacion de la fuente de captacion y de su proteccion.
195
EI intervalo maximo entre dos anal isis bacteriologicos sucesivos no deberan superar los sesenta dias para el caso de aguas provenientes de pozos excavados 0 fuentes superficiales y de noventa dias para el caso de utilizarse agua subterranea prov'eniente de pozos profundos . Estos plazos pueden considerarse demasiado dilatados, pero sin perjuicio que puedan realizarse anal isis mucho mas frecuentes si las circunstancias 10 permiten , es ineludible controlar por 10 menos diariamente el cloro residual mediante la prueba de la ortotolidina en varios puntos de la red, con 10 que se tendra la certeza del adecuado tratamiento de desinfeccion. Cualquier disminucion brusca del cloro residual debera ser investigado por la posibilidad de contaminacion que puede significar. Los anal isis de control de las caracteristicas fisico-quimicas deben realizarse por 10 menos dos veces por ano . Un complemento directo de la proteccion de la red de distribucion es el mantenimiento permanente de presiones positivas en la misma, y por parte de los consumidores un sistema de instalaciones internas, que impidan la salida de agua contaminada, en el caso fortuito de que falle la presion en la red . En las obras esta proteccion est a complementariamente asegurada por la obligacion de colocar una lIave maestra 0 de banqueta en cada conexi on domiciliaria. b)
ESTUDIO DE CONSUMOS
Debe colocarse como d ispositivo complementario de los equipos de bombeo un medidor totalizador de caudal en la linea de descarga. Como la totalidad de las tomas domiciliarias tendran reguladores de consumo 0 medidores, se podra estimar en forma suficientemente aproximada las maximas demandas posibles del sistema. Todo aumento del consumo que no responda a causas capaces de ser determinadas: lavado de canerias, razones estacionales, etc., podra deberse a perdidas en la red que deberan investigarse. Debido a que las tuberias estan enterradas , un programa racional y sistematico de verificacion muy rara vez puede realizarse . Sin embargo manteniendo un registro de roturas y fugas , y haciendo investigaciones regulares de presiones y gastos, es posible que puedan reconocerse y corregirse fallas incipientes antes de que afecten el funcionamiento del sistema. Cuando se instalen en tuberias existentes 0 se levanten tramos de tuberias por roturas 0 reemplazos debe ran exam inarse las superficies de los tubos a fin de investigar posibles irregularidades, incrustaciones, etc ., y en el caso de materiales plasticos remitir muestras al laboratorio para determinar el envejecimiento de los mismos. Las fugas en las tuberias se deben a tres causas principales: 1. Rotu ra de tu bos. 2. Corrosion. 3. Juntas defectuosas.
196
Las roturas de los tubos son el resultado de asentamientos desiguales del terreno debido al efecto de grandes cargas concentradas en su superficie 0 variaciones en las caracteristicas del terreno. Las roturas por presi6n interior son el resultado del "golpe de ariete" y la corrosi6n puede ser debida a corrientes vagabundas 0 a la acci6n galvanica del terreno. Las juntas flojas son debido por 10 general al bombeo, a la vibraci6n en calles con intense transito y en el caso de tuberias de plastico a defecto de pegado. Si el terreno es de grana fino y bien compacto, el agua subira ala superficie y se descubrira la fuga 0 se produciran hundimientos que la pondnin de manifiesto. En cambio si el terreno es muy poroso, roca partida, etc., el agua puede recorrer una gran distancia antes de aparecer en la superficie, 0 insumirse total mente sin acusar la falla. Existen aparatos para localizar las fugas que mediante dispositivos acusticos 0 electricos captan las vibraciones producidas p~r la fuga y las transforman en sonidos. c)
REGISTROS DE MANTENIMIENTO
Es posible que un sistema de distribuci6n pequeno pueda operar sin muchos registros de los trabajos de mantenimiento efectuados, pero de todas maneras es conveniente que el encargado del mismo lIeve un registro de los mismos para justificar los gastos incurridos p~r ese concepto: materiales empleados, etc. Los registros que pueden lIevarse son : inspecci6n y operaci6n de valvulas, hidrantes, cajas para operaci6n de valvulas, etc. Mantenimiento de conexiones domiciliarias e hidrantes publicos. Limpieza de tuberias. Fugas y deterioros comprobados en la red . Mantenimien~o,
Las valvulas de compuerta en un sistema de distribuci6n , como ya hemos visto , tienen por objeto aislar una zona de la misma para efectuar trabajos de emergencia, ampliaciones 0 conexiones domiciliarias. No pueden darse reg las fijas en cuanto a la periodicidad de inspecci6n de las valvulas a fin de comprobar su estado. La corrosidad del agua, la acumulaci6n de arena, el tamano de las valvulas fijaran la frecuencia de inspecci6n deseable. En general se puede establecer que las valvulas se descomponen mas por falta de operaci6n que p~r desgaste. En el reg istro de operaci6n debe anotarse para cada valvula el tipo, tamano, marca y fecha de instalaci6n, el numero de vueltas y la direcci6n de rotaci6n, teniendo especial cuidado en identificar las lIaves que operan en direcci6n contraria a la mas usada en el sistema. Las lIaves quedaran normal mente en posici6n abierta, pero si alguna debe mantenerse parcial 0 total mente cerrada se debe mencionar esta circunstancia y de ser posible las razones. 197
Debe asentarse el estado de la empaquetadura del prensa-estopa del eje, el dado de operaci6n , el mantenimiento de la camara, etc. En cuanto a las conexiones domiciliarias se debera realizar una sistematica labor de vigilancia, a fin de verificar que no existan conexiones clandestinas , que se respeten los precintos de los medidores de consumo, que los tanques reunan los requisitos sanitarios exigidos por las Normas Tecnicas anotando todas las novedades al respecto con el objeto de que el organismo que tenga a su cargo la explotaci6n del sistema de abastecimiento tome las medidas necesarias a fin de salvar irregularidades. Muy importante es vigilar en forma permanente el uso y funcionamiento de los hidrantes publicos , frecuentemente daiiados por los usuarios, a fin de evitar perdidas innecesarias de agua y eliminar rapidamente los charcos que puedan formarse por los inconvenientes de orden sanitario y estetico que esto trae aparejado.
d)
LlMPIEZA DE TUBERIAS
Recordemos que es esencial que la calidad del agua suministrada a los usuarios sea la prevista, no siendo suficiente para eso que el tratamiento 0 la fuente sean adecuadas . Los crecimientos bacterianos en la red 0 el desarrollo de algas pueden producir problemas de sabores, olores, corrosi6n y aun incrementos de perdida de carga . En el caso de tratamientos , el paso de fl6culos hidratados de aluminio 0 precipitaciones de carbonato de calcio, 0 productos provenientes de la corrosi6n de metales, pueden causar alteraciones en la turbiedad y el color que deterioran el agua originalmente entregada a la red . Estos problemas son mas agudos en los ram ales exteriores de redes abiertas , pero en comunidades medianas 0 pequeiias aun eliminando la mayoria de estas terminales por med io de cierres de mallas , el problema puede persistir en algunas tuberias por la baja velocidad del agua en las mismas. Los inconvenientes deben reducirse en 10 posible, mediante peri6dicas limpiezas de tuberias utilizando para tal fin los hidrantes 0 valvulas de desague, cuya abertura produce un aumento considerable de la velocidad de circulaci6n del agua con el consiguiente arrastre del material depositado. A fin de que est as limpiezas cubran la totalidad de la red y se efectuen en forma que no ocasionen inconvenientes en el abastecimiento, se deberan programar previamente y efectuarlas en horas de min ima consumo. En el registro de cada valvula 0 camara de desague se anotara para cada lavado, fecha , h~ra, tiempo de duraci6n de la operaci6n , caracteristicas del agua y estado de conservaci6n de los dispositivos. AI mismo tiempo convendra determinar si con las valvulas con que se cuenta se cubren adecuadamente las necesidades de limpieza de toda la red con un consumo razonable de agua y estudiar la posibilidad de instalar valvulas adicionales con tal objeto. 198
e)
EQUIPOS Y REPUESTOS
Debe prestarse especial atenci6n a la elecci6n de las herramientas apropiadas y al equipo para el mantenimiento del sistema, que dependera de: 1. Valor del equipo, en cuanto a economia y eficiencia, incluso reducci6n en mane de obra . 2. Valor del equipo en cuanto a relaciones publicas al reducir el tiempo de interrupciones del servicio. 3. Tamario de las instalaciones. 4. Materiales de las instalaciones (sera distinto el equipo a preyer en caso de redes de asbestocemento 0 de plastico). 5. Elevaci6n de la moral y de la capacidad tecnica del personal. 6. Utilizaci6n de las herramientas y equipos para ampliaci6n de las instalaciones ademas del mantenimiento. Para una operaci6n y mantenimiento eficiente debe tenerse una cantidad adecuada de material en dep6sito para hacer reparaciones y nuevas instalaciones. No es facil especificar que repuesto se necesita para el sistema de distribuci6n, pero p~r regia general convendra tener en reserva varios ttlbos de cada uno de los diametros colocados en la localidad, asi como valvulas, piezas especiales, juntas, etc. Normalmente la base de este dep6sito esta constituida por las piezas sobrantes de la construcci6n , cuando se han encargado mas materiales que los estrictamente necesarios en previsi6n de posibles roturas. La experiencia indica que al contrario de 10 que sucede con otras partes integrantes del sistema, como motores, bombas y equipos en general, la conservaci6n de las tuberias suele ser mas gravosa durante los primeros arios de funcionamiento del servicio por los problemas originados por juntas defectuosas, zanjas mal apisonadas, etc. Por consigu iente inmediatamente desde la entrada en servicio del sistema conviene fijar una reserva minima de repuestos para cada pieza y no dejar que disminuya por debajo de la cifra minima establecida sin ocuparse inmediatamente de su reposici6n. EI material en dep6sito debe estar clasificado, descrito e identificado de manera que pueda ser facilmente ubicado.
199
IV.
TRATAMIENTO Y ELiMINACION DE EXCRETA HUMANA
GENERALIDADES La recoleccion y eliminacion sin peligros de la excreta humana plantea los problemas mas importantes de salud publica . Las enfermedades intestinales transmitidas por las excretas 0 a traves de vectores de microorganismos patogenos son: fiebre tifoidea, las paratifoideas, el colera, la disenteria, la pOliomielitis, la hepatitis infecciosa ("ictericia catarral aguda"), la uncinariasis y algunas otras infestaciones parasitarias. En este capitulo se tratara de 105 metodos de tratamiento y evacuacion segun principios teoricos y practicas corrientes. IMPORTANCIA DEL PROBLEMA Los sistemas de alcantarillado con corriente liquida resuelven el problema de eliminar las inmundicias creadas por el habitante de las ciudades. Las materias indeseables desaparecen y el ciudadano no se preocupa mas de elias. Como el medio de movilizacion es el agua, suelen desembocar a un deposito liquido: lago, rio, mar. Si esos residuos no se tratan debidamente, 105 microorganismos patogenos seran serio peligro para los consumidores del agua potable y mariscos, para 105 banistas y por otra parte, causaran destruccion de las especies acuaticas por la contaminacion del medio. Tambien es mal procedimiento , ademas de ofensivo, el de descargas de material con excreta en barrancas, acequias, lugares varios . La creciente concentracion de gentes en las ciudades y las industrias en elias establecidas son otros tantos motivos de que au mente la contaminacion de corrientes de agua donde confluyen los restos excrementicios. Las ciudades y las industrias han tomado conciencia de este problema y estan tomando medidas para reducir la magnitud de la contaminacion. EI habitante de 105 campos, al disponer de sus metodos especiales de eliminacion de excretas en corriente liquida, se enfrentara tambien al problema de evitar que se contaminen 105 manantiales e incluso el mismo terreno. Si no se tiene un sistema de alcantarillado , el recurso es construir retretes 0 letrinas sanitarias con las que se evite la contaminacion de aguas potables, no sea motivo de atraccion para las moscas y sea en conjunto aceptable desde el punto de vista higienico. Los cinturones limitrofes de las ciudades y zonas suburbanas con agua pero sin alcantarillado, 0 sin ninguno de est 05 servicios, presentan dificultades especiales al ingeniero sanitario. CARACTERISTICAS DE LAS EXCRETAS Y DESAGOES Las excretas humanas son de volumen diario relativamente pequeno por cabeza, pues se calcula en 85 g. de materias fecales y 970 g. de orina. Se componen de grandes cantidades de agua, cierto porcentaje de materias organicas putrescibles y cantidades menores de nitrogeno, acido fosf6rico, azufre y otros elementos inorganicos.
201
Con su dilucion en cantidades mayores de agua para formar los desagues en proporcion de 100 a 400 litros diarios por cabeza, el contenido solido se va reduciendo hasta lIegar probablemente a miligramos por litro 0 a partes por millon en peso . Expresado asi las aguas de alcantarilla pueden tener unos 800 miligramos por litro de solidos, de los cuales unos 300 est aran en suspension y unos 500 en solucion . Del total de solidos el 50% seran organicas y por 10 tanto putrescibles . Aunque la proporcion de estas materias sea escasa en las aguas de albanal, segun progresa la descomposicion, el color es mas oscuro y el hedor mas penetrante. En cualquier fase en que esten , en el medio pululan muchos microorganismos causantes de enfermedad. ELiMINACION DE EXCRETA SIN ARRASTRE DE AGUA Hasta ahora, y probablemente durante muchos anos todavia, en la mayoria de viviendas campesinas, de rancherias , de pueblos pequenos y sectores sin alcantarillado de grandes ciudades, las excretas tendran que ser eliminadas sin el conveniente arrastre de aguas , que no siempre es practico. Sin embargo, es posible tratar y eliminar las excretas en forma que queden reducidas al minimo 0 eliminada la propagacion de enfermedades que se transmiten por la contaminacion del agua 0 por medio de vectores. La eliminacion de excretas sin arrastre de aguas se logra mediante el uso de "Ietrinas sanitarias" que deben satisfacer los siguientes requisitos: 1. No debe haber posibilidad de contaminacion del agua subterranea que alimente manantiales 0 pozos . 2. No debe haber peligro de contaminacion del agua superficial. 3. No debe contaminarse la superficie del suelo. 4. Las excretas no deben ser accesibles a vectores. 5. No deben producirse malos olores ni las excretas quedar a la vista. 6. EI metodo que se use debe ser sencillo y poco costoso, tanto en construccion como en funcionamiento. Proyectos Tipo Se anexan laminas y proyectos tipo, segun el caso, que ilustran sobre la localizaci6n adecuada , elementos constitutivos, especificaciones, procedimientos de construcci6n , materiales, etc. a)
LETRINAS SANITARIAS GENERALIDADES
Las Letrinas Sanitarias estan indicadas: 1. Para la disposici6n de excretas de manera sencilla y economlca. 2. Para viviendas y escuelas ubicadas en zonas rurales 0 semiurbanas sin abastecimiento de agua intradomiciliaria. 3. Son recomendables en cualquier tipo de clima . 202
CONSTRUCCION I.
SUBESTRUCTURA
1. FOSO a) Forma; Cuadrado, rectangular 0 redondo. b) Dimensiones; La excavacion se efectuara considerando que tanto el largo como el ancho seran 0.20 m. menores que las dimensiones de la losa. La profundidad es variable, pero se recomienda que sea de 1.80 m. cuando las condiciones locales 10 permitan . c) Tiempo en servicio; Dependera de la frecuencia de uso y conservacion de la misma; cuando el nivel del excremento lIegue a 0.50 m. de la superficie del suelo, se quitara la losa lIenando el foso con tierra, cambiando la letrina a otro foso previamente excavado. d) Ademes; En terrenos flojos, para evitar derrumbes, habra necesidad de ademar las paredes del foso utilizando materiales existentes en la region . 2. BROCAL Se construira con material existente en la region, sobresaliendo del nivel natural del terreno 0.15 m. incluyendo el espesor de la losa; alrededor se construira un chaflan . II . SUPERESTRUCTURA 1.
LOS A, TAZA y TAPA Se construiran de acuerdo con los pianos y especificaciones que se adjuntan. 2. CASETA Puede utilizarse prefabricada 0 se construira con material existente en la region, procurando que sea la mas economica posible . LOCALIZACION 1. Se localizara en terrenos secos y en zonas libres de inundaciones. 2. En terrenos con pendiente, la letrina se localizara en las partes bajas. 3. La distancia minima horizontal entre la letrina y cualquier fuente de abastecimiento de agua, dentro del predio 0 en predios vecinos, sera de 15 metros. 4. La distancia minima vertical entre el fondo del foso de la letrina y el nivel del marito de aguas freaticas sera de 1.50 m. 5. La distanCia minima entre la letrina y la vivienda sera de 5 m. CONSERVACION Y MANTENIMIENTO 1. Conservarla bien limpia y libre de otros desechos. 2. No utilizarla como granero 0 bodega , evitar que los ani males domesticos entren 0 duerman dentro de la caseta . 203
LOCALI ZACtON
Localizocion Cone-eta
ADECUADA
Loeo/izaeion IncQIYe,cta. Fig . 55
204
f'fJvel
r._ roso '2.._BROCAL 3._LOSA
4._TAZA S._ASl~NTO
Y TAPA
6 ._CAS£TA
L(TRIN~ SANITARl~ £LtMtNTOS CONSTITUTlVOS Fig . 56
Z05
ADEMES
PAR~
EOSOS
fOTma adllcuada de ademar las par~de5 del foso con tobIas c::kl mad~ra 0 con tabiqua. Se dejon espacios entre los el~- mt!!l7tos para faci/iror la accion 105 a~ntes ftSleos, qUlmicos y blo!o9"cos que st!! el'lcueniran en el terreno.
oe
Fig , 57
206
TAI!>IQU~
MAI>f.Rl
fig- 58 MOLDES PARA LOSAS DE CONCI2f.TO Fig . 58
207
BROCAL DE TABIQUE..
I:fJ--Tazo
tiivc.l \erreno
1.80
MATERIAL N t:Cfs"RIO
Tobique C'alhidra Arana
50 pz. 7 kCJ· 40~
Fig. 59 208
l-
s
-it ~ IS
-130
57
.... 20
110
SO
~s
=t2 !5lr I
I
0
(
" t
~~
25 -5 ARMAI)O LOSA T1PO
aRMADO LOSA TIPO A
r-
30
-
'/2A
-,
"T -1·1 IZ
42
DETALLE [ScorE L05A
L05A5 T/ PO A Y 1/2 A
EI Y~fu(lrzo ~s de.
alambyon
d~ '/4"¢ __ EI esp~soT de
de 5 cm •. _ EI peso r;>or unidad de 10 105atipo A cu de 170 ~. _ £1 PQSO pOl' umdad ~ 10 losa ti po 1/2 A e~ dtZ 85 kg. 10 lo~a
ItS
Fig. 60
209
3. Cuando no este en uso, mantenerla tapada. 4. Arrojar dentro del foso los papeles sucios. 5. No arrojar dentro del foso las aguas de lIuvia, cocina 0 de lavado, ni basuras 0 cenizas . 6. No poner dentro del foso ningun desinfectante. 7. Si la tapa 0 ei asiento se deterioran 0 descomponen, arreglense de inmediato para evitar la entrada de moscas al interior del foso . LOSAS DE CONCRETO ESPECIFICACIONES La losa para la letrina sanitaria se construira de concreto reforzado, para conseguir una mayor seguridad y duraci6n , ajustandose a las especificaciones generales siguientes : a)
b)
c)
Moldes. Los moldes se construiran basandose en los pianos indicados en la lamina No. 58 . Se recomienda , para su mejor conservaci6n, impregnar los moldes con aceite quemado antes y despues de usarse . Concreto . La dosificaci6n de los materiales se hara en una proporci6n 1:2:4 (1 volumen de cemento, 2 volumenes de arena y 4 volumenes de grava) . La cantidad de agua que se agregue sera aproximadamente, de 30 litros por saco de cemento empleado , disminuyendola proporcionalmente segun la humedad de la arena y la grava. Acero de refuGrzo . EI refuerzo metalico para cad a tipo de losa, esta indicado en la lamina No. 60 . Se coloca en forma de parrilla hecha con varillas de alambr6n de 1/ 4" de diametro, con las dimensiones y disposici6n mostradas en el dibujo respectiv~, haciendo en cad a cruce de varillas un amarre con alambre recocido del No. 18, de 25 cm . de longitud dispuesto en doble hilo . PROCEDIMIENTO DE CONSTRUCCION
Para la adecuada construcci6n de losas de concreto reforzado para letrina sanitaria , debera seguirse el procedimiento general siguiente: a)
b)
210
Se contara con una area de trabajo perfectamente limpia, de preferenc ia encementada 0 con una tarima de madera, 0 de tierra compacta sobre la cual 5e colocaran los mol des para efectuar el colado o vaciado del concreto respectiv~ . Una vez armados y colocados, tanto el molde como el refuerzo metalico del tipo de losa por construir, se procurara levantar la parrilla calzandola con pequenas piedras (grava) de modo que quede levantad a 15 cm. , debiendo, ademas, colocar bien asentado y en su lugar co rrecto el molde metalico para dejar el hueco correspondiente a la taza .
c)
d)
e)
La revoltura 0 concreto se preparan mezclando en seco todos los materiales , previa mente dosificados, hasta obtener un color uniforme . Se agrega el agua en la cantidad necesaria y se procede a traspalear, con movimientos de afuera hacia adentro , hasta obtener una mezcla homogenea, quedando lista la revoltura para su vaciado. A medida que se efectue el colado 0 vaciado del concreto debera irse levantando la parrilla del refuerzo y por medio de una varilla se va picando la revoltura con objeto de que no queden huecos, con 10 que se obtiene una losa mas homogenea . Una vez terminado el colado de la losa, se Ie da una pequeria compactacion usando un pison de mano . Posteriormente , la losa debera regarse (2 a 3 veces al dia) para " curar" el concreto , durante un periodo de 7 dias . Cuando sea necesario transportar las losas a lugares de dificil acceso es conveniente colar las losas indicadas de tipo (1 / 2 A) 10 cual reduce el peso total de la losa a la mitad (fig. 60) .
211
CA5ETA DE TAB!QUE.
El
mUTO
de tabi -
ql.l<2. plJede ser.'lcapu c~inoH
0
"al
hrlo~/Sq
gun 10 fuerzQ de r05 vlentos domi -
nantcz.s .
t.\ techo. puede 5€r de tejo 0 lami no.
A). _ EN MU~OS._
I
MATERIAL NECE.SAR10 e) . _f.H L05A Pf([COL-AOA C) . _ IN PUERTA .
Tabique _ _ 340 pz . (vo l. ::0.0 CaJhldra _ _ 50\(~ . Arena .300 Its .
13 m~vnidad) 10bla eta \.9)( 15, 24-)(3(' S Cetntlnto __ 4 .5 "9. cm .(3/4'X 6xI2')_ 2 pL. tlrC2na 6 Its. C!avo de t"__ 24 p:z... 6rava . 12 \ts 5isogrcrs de 2.~_ 2 pz . Alambron 1/4"_ 1.5 Kg. Alam bre)'t'! It> : 0.o4ic:',J
1>) . _JUHTUDO
L05Ac.;
Arena
10
Cemanto - _ 5
Fig . 61
212
Kg . Its.
CA$ETA.
PREfABRICA.DA.
Rczvolturo: c.emen ~o -
viruta
MATERI~L
NEC(SARIO
Po:.t~s dQ. madlZya del:
5)(5)(115 cl1I . et') SX5."I9,SoCIn. ..
arena.
1: 3 : 3
Tela alambre go/linQ.ro ___ 5 m~
toblero l~tol-2 pl:. Lamina q'llvonizadq 'AI.1.o""_1 pz. _2. pz. Cemen~o 35 "1 ' ~YClna
70
ft.
Travesanos de fl1<:lc:lera de'. Viru to de l11ad¢l"Q _ _ _ _ 70 It. 2 .5" 6.110 c.m . table.yo lo~eral_8 pz . Clovos do:z 3" 0.4~ . Z.5x5',,~o
PUlZt!a:
em .
"
postUlor_4 pz 6rapqs
0.15
f>isaf'Ail\cs _
"1.
3 pz.
mad,z,Ta de 2 .5", Sx 140 t.:m . _ 2 pr. II .. 2 . 5x5. ~o em . - 4 pz .
Fig . 62 213
CubiczT~a d"
Idm i na
Cubicr~a del tejomoni\
c.arnz.o
0
VQras--~
OTR05 MATEQIALE~ PARA
CA~ETA&
f.n 10 constru<;clon de cas
Fig . 63
214
[LE.VADt\
LETRIN~
r
1.80
~~g~~~l
0.50
PERSPEcnVA. CORTE
so~
0
Estcz tipo de lctrino dcbQ utilizarSQ «n terrQnos duro.. 0 roco cU
Fig. 64
215
LETR\NA
DE.
fose
IMPERMEABLE..
Tubo da f.q . d~ 75Mm.(3") ¢ para ventitoci6n
1)010 atmadQ c.on 4 vars y ani 1I0s d~ Q lam brOn
dcr. 1/4 11 ¢.
L __ _
T7m..
0.15 Cho"an ,~..,
I
0.75
+
La fiqura mucs-tra <2\ tipo dct letr ina
qucr. ctczbc col'tshuiyse.t
Fig . 65
216
LEtRINA COMUnAl CON MINjlIOJHO
r---- -- -----
ti
I
I Tubo de COf1ct"C~O 0 I barro vit,i{icado de \0 em . " 'J panel. 2'l.
t!
110
A
1
I
110
L 100 1-(-'--~
loe dr.ft"j.
I
+-1. I
100
1.
1
+
+-
140
~
Pozo Co/edo T de-ina
-+ ~:O----1-=+~
1'_IIe.no de. qrovQ 0 piedra triturada de S em ~
JJOO
PlANTA
Tubo de
dr~"aje 0
20 ern . ,!; bajo el nival de. I. ~iso Tapas
P4ndi IS tn .
tna'nimo
CO~T[
A-A
°
fn «scue las cant-to!;. del Tacrczo, dcz perczgri Tlacio'n 0 S e.rvicios publicos ~n al/medio yura\, conviencz conshvir odjunto 10(ct,.ind com",nal , un 1'l1inqitorio con un pozo colector de-orino, como ~e rnucz.strCl en 10 fiql1ya ... cVldando d(l inv(lstiqat IQ pyof'vnc:!idad del aqua 5ubtcuranea y So co~acidad de Obsorcior) del sucz.Jo ante& de conshuiTlo . Fig . 66 217
ELiMINACION DE EXCRETAS EN CASOS DE DISPONIBILIDAD DE AGUA PERO NO DE ALCANTARILLADO FOSAS SEPTICAS a)
FOSAS SEPTICAS GENERALI DADES
ELEMENTOS QUE LA INTEGRAN 1. Trampas para grasa (A) . Se colocaran cuando se reciban desechos de cocinas colectivas, garajes y locales de elaboraci6n de alimentos. 2. Tanque septico (B). elemento donde se desarrollan los procesos de sedimentaci6n y septico. 3. Caja distribuidora (C) , para mejor funcionamiento del campo de oxidaci6n . 4. Campo de oxidaci6n (D) . Debe existir siempre que las condiciones locales 10 permitan . 5. Pozo de absorci6n (E) . Sera necesario en determiriados casos en sustituci6n de D.
A F===t
c" ====~I @]F===t r
1;::1
E
I
1F===tO
~=====~I
1
1)
Fig. 67 ELECCION 1. Para zonas rurales y suburbanas con abastecimiento de agua intradomiciliaria, carentes de alcantarillado y con terreno suficiente para el campo de oxidaci6n . 2. Adecuado para vivienda individual y pequenos grupos de viviendas. 3. De capacidad y forma adecuada segun las necesidades. 218
b)
LOCALIZACION
1. Se hara de acuerdo con la topografia general del terreno . 2. EI tanque septico se localizara a una distancia horizontal minima de 3.00 m de la vivienda . 3. EI campo de oxidaci6n se localizani a una distancia de 15.00 m. de cualquier fuente de abastecimiento de agua . 4. EI fondo del campo de oxidaci6n estara a una distancia vertical mi:lima de 1.50 m. arriba del nivel freatico . DATOS DE DISENO I.
Tanque Septico 1. Gasto que puede recibir de aguas negras:
a) Para vivienda 0 grupos de viviendas incluyendo espacio para lodos: 150 H/persona/dia. b) Para escuelas sin internado inciuyendo espacio para lodos: 501t/persona/dia. 2. Periodo de retenci6n 3. Capacidad minima 4. Tirante minima 5. Largo 6. Diferencia de altura entre las tuberias de entrada y salida II.
de 24 a 40 horas. 1500 Its. 1.10 m. 2 a 3 veces su ancho 0.05 m.
Campos de Oxidaci6n 1. Se disenara de acuerdo con el resultado de la prueba de percolaci6n . 2. EI numero minima de tuberias sera de dos. 3. La longitud maxima de cualquier linea de tuberia sera de 30 m. 4. La separaci6n minima entre lineas de tuberia sera de 1.80 m. 5. La profundidad de las zanjas varia de 0.45 a 0.60 m. 6. La pendiente de las zanjas sera de 0.001 a 0.025 p~r cada 10 m.
III.
Pozo de Absorci6n
1. Se disenara de acuerdo con la naturaleza del terreno y las pruebas de percolaci6n . 2. EI fondo debera estar a una distancia vertical minima de 1.50 m. del manto freatico. c)
DESCRIPCION Y FUNCIONAMIENTO
En lugares donde no existe alcantarillado publico y p~r 10 tanto no es posible alejar los desechos liquidos de una casa con la facilidad y sencillez 219
ESQUEMt\ DE. LocALlZAclON
Fig . 68
220
que permiten esas instalac iones, se hace necesario usar sistemas individuales de disposicion de aguas negras, siendo el mas conveniente el dispositivo conocido como Fosa Septica, que es una instalacion que resuelve en forma satisfactoria el problema de eliminacion de pequerias cantidades de aguas residuales, provenientes de casas aisladas 0 en pequerios grupos, escuelas, campos deportivos, etc., cuando se dispone de terreno suficiente de calidad adecuada para ejecutar las obras . La fosa septica consta de dos partes: 1) Un deposito impermeable, que se designa con el nombre de Tanque Septico, general mente subterraneo , construido atendiendo ciertos requisitos y donde se efectua: la sedimentacion de la materia en suspension, la formacion de natas en la superficie del agua debido a los s61idos flotantes y la descomposicion de la materia organica po r la acci6n de microorganismos lIamados bacterias anaerobias, que proliferan en ausencia de oxigeno libre, 10 que constituye un " proceso septico". 2) Una instalaci6n para oxidar el efluente del tanque septico, ya que dichas aguas no contienen oxigeno disuelto, pero si se ponen en contacto con este elemento, rapidamente 10 difunden en su seno, oxidando la materia organica y mineralizandola, con 10 que dichas aguas se vuelven inofensivas. Las bacterias aero bias ayudan efectivamente en este proceso . La instalacion para oxidar el efluente septi co mas usada, conocida con el nomb, e de Campo de Oxidaci6n , requiere una area de terre no poroso con una red de tuberias colocadas en el subsuelo, por las cuales se distribuye el mencionado efluente y se oxida al entrar en contacto con el aire contenido en los huecos del terre no y con las bacterias aerobias que existen en el, infiltrandose el agua resultante a mayores profundidades 0 desalojandose por medio de drenes para su eliminacion final.
d)
LOCAL/ZACION
Las tosas septicas Ie dan un tratamiento a los desechos acarreados por el agua en tal forma que garantiza qu e el efluente se vierta en la tierra para su filtracion 0 en una corriente, sin peligro para la salud publica. Es una instalacion mas costosa que la letrina sani taria y requiere agua intradomiciliaria, asi como ter r en~ suficiente para el campo de oxidaci6n. Se insiste en que, a mas del tanq ue septico exista campo de oxidaci6n con la capacidad adecuada segun se indica posteriormente . EI pozo de absorcion solo se necesita cuando el suelo no tiene adecuada capacidad absorbente : TRAMPA PARA GRASAS Las trampas para grasa son dispositivos de facil construcci6n que deben instalarse cuando se eliminen desechos grasosos en gran cantidad. Deben colocarse antes del tanque septico y contar con tapa para limpiarlos frecuentemente. Es preferible ubicarlos en lugares sombreados para mantener bajas temperaturas en su interior.
221
TRAMPAS PARA G12lt.SAS T~lMPA
TRAMPA J)£ TU80 .DE CONCR~TO
R!.CTAH6ULAQ
(del Tobique 0
concr~to)
I
I
:
PLANTA
I
I
I
I
I I
I I
I
PLAtiT~
I
Jlopa dC2. m44£.ra
ITapa d¢ cOl1crcf.to
I
I
I
lnhada
T
t 1~ 1
~""-. 30
,0.60
mlnimo
15 ~~ ~:.
CORTE.
Salid<:!
··
~,.\~::
-10 .10r-
Fig. 69
222
Tubo
d~
,GO
con-
crdo.
".;,l
.. .
CORTE.
TANQU~
Vorillas 4~J/;?
Qmbo:.
q;SO
5~Hdos .
TI PO
SfPTICO
em.c.o .c,
_ _....
..
~~~r:±~ 30cms
T~
de
(5" de
c.otl crCl! to
-
_--=-- _30cms _
--H
l
Dolo t'c.rimchQI d. conc:,.cto c.on 4 IIGr. de 1/."16 r ani II os-
d41/4"Q 3S em . C.G . c.
--Pulido de. c:&",cni:o \: 3
SECC.ION
-
r-
N
-
't-I --
1:.n
-.. Loso,5
1---, ~
I \
,
.. -
roda
I
VQyillas 3/8·~
rt~rt
pyac.o\adc
-- .,
I
@
,I
@
I I
,-- -
r r
I
-'
em .
.30
s~
TapOn 1
I
I I2czC}istro
Q
an ambos sentidos.
A
N
.. Ll:-f1 1L ~
~.- .... ~~.-:~
salida
+-
E
-+E+ PL~NTA
Fig. 70
223
TABLA PARA DISENO DE TANQUES SEPTICOS
I\) I\) ~
PERSONAS SERVIDAS SERVICIO DOMESTICO Hasta 10 11 a 15 16 a 20 21 a 30 31 a 40 41 a SO 51 a 60 61 a 80 81 a 100
SERVICIO ESCOLAR (Externos) Hasta 31 a 46 a 61 a 91 a 121 a 151 a 181 a 241 a
30 45 60 90 120 1SO 180 240 300
DIMENSIONES EN METROS CAPACIDAD DEL TANQUE EN LlTROS
L
A
h,
h2
h3
H
Tabique
Piedra
1 500 2250 3000 4500 6000 7500 9000 12000 15000
1.90 2.00 2.30 2.50 2.90 3.40 3.60 3.90 4.40
0.70 0.90 1.00 1.20 1.30 1.40 1.50 1.70 1.80
1.10 1.20 1.30 1.40 1.56 1.50 1.60 1.70 1.80
1.20 1.30 1.40 1.60 1.70 1.70 1.80 1.90 2.00
0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.65 0.70 0.70 0.75
1.68 1.78 1.88 2.08 2.18 2.18 2.28 2.38 2.48
0.14 0.14 0.14 0.14 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28
0.30 0.30 0.30 0.30 0.3p 0.30 0.30 0.30 0.30
E
---- -------
--
"------
---
- - - - - - _ ._---
Esta tabla se elabor6 considerando los siguientes factores : EN SERVICIO DOMESTICO: Una dotaci6n de 150 1t1hab.ldia y un periodo de retenci6n de 24 hrs. ;:N SEfI'JICIO [SCOlAR : EI numero de personas para servicio escolar se determin6 para un periodo de trabajo escolar diario de 8 horas. Para diferentes periodos de trabajo escolar debe buscarse la relaci6n entre el periodo de retenci6n y el periodo de trabajo diario escolar, relacionandola con la capacidad domestica. EJEMPlO: Se tiene un tanque septico de uso domestico para 60 personas. i.A cuantas personas dara servicio escolar si el periodo de trabajo diario es de 6 horas? CAlCUlO Relaci6n = Peri~do de retenci.6n = 24.= 4 0 Pertodo de trabaJo Puede dar servicio escolar para 60
x4
= 240 personas.
TANQUf, 5EPTICO PARA 10 PERSONAS MATERIAL HfCE5ARIO
t.xcayoei~n
5.5 .'
Varilla dlZ 3/8"¢ so.or.,. 4/ambrc rete. n! 18 _ _ LOW,
Camcznto
t'"
2S0.0~.
calhiclrc. 0 co\ 80. o~. Ar~na I. 6rave o . srrl Tc:rbique rete. de 7.. 14112&_400 pro Coc:Ie d. c:onc:r. 90'~ 6 js _ 2 p~. Te de coacr. dCl 4~4"pS __ I p~.
Tube de 6"'11 Tu bo de. 4-¢
A~llInodo de c.tut'lcnto _
vorl able II
8.0 rri'
PLANTn
PfR5PECTIVA
Fig. 71
225
Para determinar su capacidad se considerara, en general, el doble de la cantidad de liquido que entra durante la hora de maximo gasto del influente. En pequen as instalaciones la capacidad debe ser de 8 litros por persona y nunca menor de 120 litros en total. TANQUE SEPTICO EI tanque septico fue uno de los mas antiguos dispositivos de tratamiento primario que se usaron . Esta disenado para mantener a las aguas negras a una velocidad muy baja y bajo condiciones anaerobias, p~r un periodo de 24 a 40 horas , durante el cual se efectua una gran eliminaci6n de s61idos sedimentables . Estos s61idos se descomponen en el fondo del tanque , produciendose gases que arrastran a los s61idos y los obligan a subir a la superficie , permaneciendo como una nata 0 capa hasta que escapa el gas y vuelven a sedimentarse . Esta continua flotaci6n y subsecuente sedimentaci6n de los s61idos los lieva con la corriente de aguas negras hasta la salida, por 10 que eventual mente salen algunos s61idos p~r el efluente, frustrando as i parcial mente el prop6sito del tanque . Debido a los largos periodos de retenci6n y a la mezcla con los s61idos en descomposici6n, las aguas negras salen del tanque en una condici6n septica que dificulta el tratamiento secundario . Los tanques septicos ya no se usan, excepto en instalaciones pequenas . Sin embargo , se emplean comunmente en residencias aisladas, en pequenas instituciones 0 es cuelas , donde puede disponerse del efluente del tanque por el metodo subsuperficial 0 cuando el factor de diluci6n en aguas receptoras es muy alto . En estas condiciones , tienen la ventaja de requerir una atenci6n minima , bastando solamente una limpieza ocasional de lodos y natas. e)
CAJA DE DISTRIBUCION
La funci6n de las cajas de distribuci6n es mandar el total del efluente del tanque septico distribuyendolo en partes proporcionales al numero de salidas previstas para el proceso de oxidaci6n . Para que esto se cumpla , todas las salidas deberan colocarse al mismo nivel , ya que en caso contrario se sobrecargaran unas tuberfas y otras podran no recibir !iquidos. Se situa inmediatamente despues del tanque septico al que se une por tuberia de junta hermetica. Se re comienda localizar la tuheria de entrada a 5 c m. del fondo de la caja y las de salida a 2 cm . del mismo fondo . EI ancho util de la caja no excedera de 45 cm . y su largo se determinara en funci6n al numero de orificios de salida considerando un espaciamento minima de 25 cm . entre los ejes de los tubos correspondientes . La caja puede construirse con lamina de fierro ; concreto simple 0 armado ; mamposteria de tabique, block 0 piedra . Las paredes y el piso seran
226
CAJA DE DISTRIBUCION 1\PO
/" . 01 campo /': dll 5Qllda~duci6n OXI •
~
Lntrada
../
sECCION A-A
PLAli TA
Fig. 72
227
OTROS TIPOS DE CAJAS DE D\STR\BUC\ON
PlA"T~-3
PlRSPl. CTIVA
r----1-...J.'
~,~.~~ ~
:~~-+
L.. __ , _ ...Ll ,
Pl~NTA-2 PLt~NTA-1
Fig . 73
228
impermeables. Deben tener tapa movible para su limpieza. Se ilustran diversas soluciones. La caja permite observar tambien el funcionamiento del tanque ya que, cuando se note en ellos la presencia de lodos, sera necesario proceder a la limpieza del tanque septico. f)
CAMPO DE OXIDACION
Es la instalacion que tiene como funcion oxidar el efluente del tanque septico, ya que dichas aguas no contienen oxigeno disuelto, pero que al ponerse en contacto con este elemento, rapidamente 10 difunden en su seno, con 10 que dichas aguas se vuelven inofensivas. Las bacterias aerobias tienen una fundamental importancia en este proceso. Existen otras obras 0 dispositivos que tienen la misma funcion que los campos de oxidacion y est os son: zanjas filtrantes; filtros subterraneos y camaras de oxidacion. g)
PRUEBAS DE INFIL TRACION PARA CAMPOS DE OXIDACION
En el sitio propuesto para campo de oxidaci6n, se deben verificar cuatro o mas pruebas, en excavaciones separadas, uniformemente espaciadas. Las pruebas se hacen en las siguientes cuatro etapas: 1. Se excava un hoyo de 0.30 m. por 0.30 m. con paredes verticales, hasta alcanzar la profundidad proyectada para las zanjas de absorci6n. 2. Se raspan con cuidado el fondo y las paredes del agujero para eliminar superficies sucias 0 grasosas que dificulten 0 impidan la filtraci6n del agua. Se extrae todo el material suelto y se deposita arena gruesa 0 gravilla fina hasta obtener un espesor de 5 cm . en el fondo del hoyo, que servira de filtro para el agua . 3. Se vierte agua en el agujero hasta una altura aproximada de 30 cm. sobre la grava; en la mayoria de los suelos es necesario agregar agua de modo de mantenerla dentro del agujero durante dos horas cuando menos y de preferencia toda la noche. (En suelos arenosos, de gran capacidad absorbente, no es necesaria esta etapa . Procedase con la etapa 4) . 4. 24 horas despues de haberse colocado el agua se observara si permanece en el hoyo. Si tiene un tirante mayor de 15 cm, la prueba indica terreno inapropiado. Si la cantidad es menor 0 el agua se resumio totalmente, agreguese la suficiente hast a obtener una tirante de 15 cm sobre la grava. Debe observarse en seguida el tiempo que tarda esta agua para infiltrarse total mente. La determinacion del tiempo promedio que se requiere para que el agua baje 2.5 cm se obtiene dividiendo el tiempo entre 6. Estas cuatro etapas se repiten por separado en cad a una de las excavaciones hechas. Ejemplo: Se han hecho cuatro pruebas de infiltracion , que han dado los siguientes tiempos promedio en cad a una para bajar 2.5 cm: 45, 35, 28 Y 16 minutos. EI tiempo promedio sera: (45 + 35 + 28 + 16) -;- 4 = 31 minutos. 229
PRUE5P\5
DE It'\FILTRP\CION
PARA CAMPO!) [)!. OXIDACION
..... ")11 .-
2
,.
It . "
1\
•
JlJi,..
4 Fig . 74
230
GRAFICA No . 1
PARA CAMPOS DE OXIDACION ~
~
o E GO \..I
I. ~
U1
,..
o
Ilu~
..!)
s:
fi
40
tI
0'
~ 30 o
I
\) 25
o
20
J
cr
o
.Q..
E ~
f.=
15
10
5 -
o
/
, //
VV ./ / /
~
h,~
j
I~'
/
/
v /
I
/
/
//j~
/ac.0
V /V
/ II VV
-+'
~ ::>
/
/
,."
/h
Il
~
/
s:::
-g(1
~
~.
J~
~
"tp 50
"€
Ikl8
&
(\.I
"c.
I
~
/
V
/
/
/
V
/
/
V
1 2 3 4 5
10
15
Longitud en m . de tuberfa por persona 150 Its./persona/dfa
20
231
6RAfiCA NQ 2
PARA CAMP05 Df QXIDACION
H /.:
';' GO ~.
E
v
'" C\I
"
~
50
I
~
..D
s:
"
40
I/
o
':)
0'"
-
o
~
30
o 25 'o""
+J
Cla
20
"=>
uc
15
E 10 o AE
5
t=
0
l
/
I/
v
J
IV; /V /
'/ 1/
cr.I
232
it
~
0
,f
II I / II / II / /
-0
1&
~ h&'
(}
.~
~
"
012
345
Lon9it~d
tub~t/~. par It5Iatvr.1n~/dla)
CZI1 tn. de
(so
G
7, allll11
8 nO.
9
10
Con este tiempo se debe entrar a las graticas No. 1 y No. 2 segun se quiera determinar la long itud de drenes para viviendas 0 escuelas. h)
INSTALACION DE TUBERIA EN CAMPOS DE OXIDACION
La profundidad de colocacion de est a tuberfa siempre sera menor de 90 cm . con respecto al nivel superior del terreno. La profundidad media recomendada es de 30 a 60 cm . (con altos niveles freaticos puede reducirse a 20 cm .). Con esto se logra que el efluente de la fosa sea distribuido ala profundidad mas conveniente de manera que el volumen mayor pueda infiltrarse en el suelo. Debera evitarse la localizacion de campos de oxidacion cerca de arboles, ya que sus rafces pueden lIegar a tapar y levantar las tuberfas. Los tubos pueden ser de barre vitrificado 0 de concreto Sobre las juntas separadas se colocara papel alquitranado con objeto de evitar que el material de relleno de la zanja entre a los tubos y que suba la humedad. La pendiente de estos sera mayor, mientras mas poroso sea el suelo , pero nunca mayor de 1%. EI papel 0 paja que divide la tierra de la grava, evita que esta se tape con tierra. Si se usa papel , en este caso , no sera alquitranado. i)
ZANJAS FIL TRANTES
Cuando se encuentren terrenos poco permeables que no permiten que los Ifquidos sean absorbidos total mente por el suelo (con un tiempo mayor de 30 minutos por cad a 2.5 cm ., en la prueba de infiltracion), se puede combinar la instalacion de un campo de absorcion con una segunda tuberfa para drenaje, que recolecte el exceso de Ifquidos que no puede absorber el terreno , alejandolos para su disposicion final en pozos de absorcion, sobre el terreno directamente 0 en una corriente grande de agua. Las zanjas son semejantes a las de los campos de absorcion , pero mas profundas para recibir el drenaje en la parte inferior. EI material filtrante es arena a traves de la cual los Ifquidos alcanzan un alto grado de depuracion, que permite disponerlos en la forma anotada . EI caso de la Fig . 77 considera suelo mas poroso que el anterior. EI material de relleno puede ser grava 0 pedacerfa de tabique ya que el suelo es el mas filtrante . FIL TROS SUBSUPERFICIALES En la lamina siguiente se ilustra una solucion para instalaciones grandes en cuyo caso se el imina el procedimiento de zanjas con filtre, que no es muy economico, sustituyendolo por una area menor de filtracion , haciendo la excavacion en una zona reducida y rellenandola con arena y grava, segun se indica . (Fig . 78 .) Para permitir la regeneracion del suelo cuando se utilicen tanques septicos de capacidad superior a 4000 Its. conviene instalar un tanque dosificador provisto con un sifon automatico . 233
IN5TALACION DE TUBtRIA
EN CAMPOS DE OXIDACIOti
CORTE. LONGITUDINAL
DtTAlLt DE LA PERFGRACION Of LOS TUBOS. Fig . 75 234
FllTRt..NTE5 PARA CAMPOS Dr ox IDACION,Z~NJAS
r-----r I
Tanqu¢ &eptico
~
'~--r---:c
I-t:--C-~~
m,'niml.\.8o m.~;,;t;
:~--
-- I
~ :.!--~ PLANTA
m
A
A
V<2.nb!a - - ---..
Papel alquitronado
ida grava
CORTE. A-A
CORT[ B-B Fig . 76
235
ZANJAS ff LTRANTE5 PAR~ CAMPOS DE QX1DA.CION
A una corr ianhz ~ q pozo d(l absoTcion
D. - TUPe.r;a dcz dish-ibuc:.i;n .Dz -Tu blZ.T 10 de drena je.
236
Fig . 77
un
FrLT~OS
SUB-SUPERFIALES DORA CAMPOS DE OXIDnCION
Tanquct do,siti<;odor cItz \0 fosa S~ptiCd A
- -.....r,.-. . .C1 A
f
1 I
I
PLANTA
B
;--
6ro'l0
limpio
d~
I Q2 em . de ~
I
are na --lIi!I~-o..-
CO~TE.
Fig.
CORTE B-B Fig. 78
237
En este caso , como el anterior, la capacidad de filtraci6n se considera a raz6n de 60 a 70 Its. por dia , por m2 0 sea de 2 a 2.5 m2 por persona.
j)
CAMARAS DE OXIDACION
Cuando el terre no es pequeno para construir un campo de oxidaci6n 0 un filtro subterraneo de arena, se puede instalar un filtro anexo al tanque septico , hecho de material impermeable , enterrado y tapado, con ventilaci6n al exterior, relleno de piedra triturada 0 pedaceria de tabique. Sus dimensiones se calc ulan a raz6n de 0.1 m 3 de material filtrante por persona y para 10 personas como minimo . No se recomienda para tanques septicos de volumen mayor de 3000 Its. EI efluente septico se distribuye por medio de tubos perforados sobre el material filtrante , recogiendose en drenes localizados en el fondo, conectados a un pozo de absorci6n para su disposici6n final. (Fig . 79 .) POZOS DE ABSORCION Las aguas provenientes de zanjas filtrantes , filtros subterraneos 0 camaras de oxidaci6n operadas debidamente, pueden disponerse en curso de agua, pero sera conveniente clorarlas como una medida de seguridad . Sin embargo , el medio mas recomendable para disponerlas, es la tierra y el metodo adecuado el POZO DE ABSORCION, en don de las aguas se filtran al su bsuelo a traves de las paredes y pisos permeables . Las dimensiones y numero de pozos necesarios dependeran de la permeabilidad del terreno y se disenaran de acuerdo con las experiencias que se tengan en la regi6n 0 lugar donde se construyan . FOSAS SEPTICAS k)
GUIA PARA
usa
Y CONSERVACION
1. Antes de poner en servicio un tanque septico recien construido, se debe lIenar con agua , y de ser posible , verterse unas 5 cubetas con lodos procedentes de otro tanque septico , a fin de acelerar el desarrollo de los organismos de anaerobios . 2. EI tanque septico se debe inspeccionar cada doce meses, cuando se trate de instalaciones domesticas y cada seis meses cuando se trate de escuelas u otros establecimientos publicos e industriales. 3. AI abrir el registro del tanque septico para hacer la inspecci6n 0 la limpieza , se debe tener cuidado de esperar un rata hasta tener la seguridad de que el tanque se ha ventilado adecu Cldamente, pues los gases que se acumulan en el pueden causar explosiones 0 asfixia . NUNCA SE USEN CERILLOS 0 ANTORCHAS , PARA INSPECCIONAR UN TANQUE SEPTICO. 4. La inspecci6n del tanque tiene p)r objeto determinar: a) la distancia del fondo de la nata a. extremo inferior del tubo de salida , qu e no debe ser inferior a 8 cm ., y
238
CAMARA DC DX10AC10N Tube
,((~ntilador
dtt " em.
Tube perfot
d«
CORT! A_l "
dren
10
em.,.
ubo da barro
dtt
bard
CORTt. B-B
10 CJfI. ~ c;oI6c.ddO
Q junta ablluta c.vbr~ndo /0 junta ceo cotton Qlqu, trQ"odo
Pulido dcz. c!Z:manto
A
PLANTA
r-
DETALU. D!.l TUBO Df.
VOTiabla.
DI5TRIBUCION DEL flLTQO
o £. Parforolone~ da
~
··
~
.11
\.50'1\ . ¢ a cada 20cm.---../ en ~l tubo dcz barro.
LCapa dcz confj~illo da 5 mrn . ¢ da. ,0 ern. cia. aspcz..sor.
.3- Capa da. grava da 3 a. • em.
2 _ Capo. & qyOVO dcz.::5 em . ¢ dlZ 20 em . da. a.spesor.
4_C~~a
de ~ dcz. 20 em. da
dcz. grava
0
aSpaSOT.
pilZdro dlZ
da. 6 c1 10 em. ¢ dQ. 30 cm . d~ 4splZsor.
Tro
Fig . 79
239
POZ05 DE AeSORC10N
/POZO de
obso\'cl~n\ ~
-AI8~"" ---4....-
3 0 ---~
CORTE A-A
Rcqiatre - - -......
Camara. OJidaciC:1I 14nquc ~iptlGO
~"""IIIff~~~~TQP~n
ApIQ"QQO c./Ctario c.on mort. TO d~ __ . mento.
.r. .....
Vi "ianda PLANTA
2cllcno dG qrova
Di5tancio a\
nivcl frlloiico Primera hi (ada
de tobrqvll -~
SE CCION 8 - 8 Fig. 80
240
b) EI espesor de los lodos acumulados, que no debe exceder de los siguientes limites. PROFUNDIDAD DEL LlQUIDO EN CM . CAPACIDAD DEL TANQUE EN M3
PROFUNDO DEL LlQUIDO EN CM .
75
100
125
150
Distancia del extremo inferior de la descarga a la cuspide de los lodos en cm .
1.9 2.3
3.0 3.4 3.8
22 15 10
32
6 6
12 12
24 18
42
34
25 18 16
50 45 32 25 20
5. Comunmente la limpieza se efectua por medio de un cubo provisto de un mango largo, 0 bombeandolos a un cami6n-tanque equipado con una bomba para extracci6n de lodos. Es conveniente no extraer todos los lodos, sino dejar una pequena cantidad que servira de inoculante para las futuras aguas negras. 6. EI tanque septico no se debe lavar ni desinfectar despues de haber extraido los lodos. La adici6n de desinfectantes u otras sustancias quimicas perjudican su funcionamiento por 10 que no debe recomendarse su empleo. 7. Los lodos extraidos se deben enterrar en zanjas de unos 60 cm . de profundidad . 8. La caja de distribuci6n se debe inspeccionar cada 3 0 6 meses para verificar si no hay sedimentos, 10 que indicaria un mal funcionamiento del tanque septico. 9. Los campos de absorci6n, zanjas filtrantes, filtros subterraneos y camaras de oxidaci6n, deben inspeccionarse peri6dicamente, pues con el tiempo iran depositando materias s61idas que tiendan a obturar los huecos de material filtrante. Con 10 que el medio oxidante comenzara a trabajar mal y en ese caso habra necesidad de levantar la tuberia y cambiar el material filtrante 0 construir un nuevo campo. 10. Si la disposici6n final del efluente de una fosa septica es una corriente que sirva como abastecimiento de agua potable, banco ostricola 0 sitios de nataci6n , debe desinfectarse. Se acostumbra usar una cantidad de cloro tal que permita obtener un residual de cloro de 0.5 a 1.0 mg/lt. 11. Los tanques septicos que se abandonen 0 condenen, deben rellenarse con tierra 0 piedra. 12. Las personas encargadas del mantenimiento y conservaci6n de los tanques septicos deberan usar guantes y botas de hule.
241
N
~
N
PiT~iqa ~ro P1C ~
p~rliqa ~ra
dir \OS" loGos ·
mlldir , .. notQ\
Tapc;n 4c fe.qi&ho
rTGP~n
7 A
T T ,.,om
0 .90111.
I
t
11 \
O·90m.
tropo~
blOneo~ St
I1lGnehoron de.
lodo.
TANQUE SEPTICO, Fig. 81
~e,i!.oqrQ
L
v.
ALCANTARILLADOS
ASPECTOS GENERALES En los problemas de eliminaci6n de aguas sucias de una localidad, el ingeniero se enfrenta a los estudios preliminares respectivos y desde alII, con la dificultad de elegir el sistema de alcantarillado mas conveniente. Se entiende por alcantarillado a una red de conductos, general mente subterrimeos, extendida en toda la localidad y a traves de los cuales se evacuan las aguas sucias en forma rapida y segura para Ilevaria a un lugar lIamado de vertido , donde no causen dano ni molestia . (Fig . 82 .) Un alcantarillado puede considerarse como el medio mas apropiado y eficaz para la eliminaci6n de las aguas sucias, de tal manera que cuando se trata de efectuar una labor de saneamiento relacionada con estos desechos, siempre se piensa en una red de alcantarillas . Solamente en el caso de un pequeno poblado rural , don de p~r la estructura fisica del mismo , p~r el reducido numero de habitantes, por resultar demasiado costo sa una red de esta naturaleza y no poder asegurarse un funcionamien to eficiente, por disfrutarse de un ambiente natural de franco poder autodepurador, etc ., resultan mas viables y adecuadas , aunque de menor ef iciencia , construcciones y disposit ivos individuales 0 aislados que se denominan de concentraci6n y que ya han sido tratados en est os apuntes . PARTES QUE INTEGRAN EL ALCANTARILLADO Aunque en la Fig . 82 se indican las partes que integran una red de alcantarillas y sus accesorios , asf como sus sfmbolos y la funci6n que desempenan, aquf se definira mejor cad a uno de estos elementos. ALCANTARILLA Una alcantarilla es un tramo de red que va de pozo a pozo conservado uniformes su secci6n pendiente y direcci6n , y que recibe en su trayecto las aportaciones de los albafiales negros y pluviales. ALBANAL Es la tuberfa que recoge las aguas sucias del interior de las residencias y las entrega a la atarjea . EI albafial se divide en albafial interior y en albafial exterior. A la parte que va de los muebles sanitarios al paramento exterior de la fachada de la residencia se Ie llama albafial interior y a la parte que va del paramento exterior a la atarjea 0 alcantarilla se Ie llama albafial exterior. EI diametro interio r de estos albanales es de 15 cm . y la pendiente nunca menor de 20 milesimas. ATARJEA Son conductos de servicio publico que principal mente recoge agua de albafial. EI diametro minimo recomendable de las atarjeas es de 20 cm .
243
I~
• ~
-E1 --~
b
Q.J J
b
t
b
1b.
h t'(
"'I."
I
."
l~ Lb. :;;-
)~
i
~
~ rl'
J"'\J
1t\.
~
J d
r;;fJ~ 7
""h
Fhrarn(lni:o 4& foc:hacio
r- --,.
J
q
Fig . 82
244
b
....10
J
]~
r... \J'l_
b
~
gp~
1«
,
.r ~
ALCAt\TAR\LL~S
a _____ Albanolln-\czl'iot 0' E )Ct~l'ior II
conducto cia scarvlclO publi-
b-~•.....-.- A~Qrje.o
b ____
Rczcoqc a,UQ!o n0c;JrQS ctq fa COSo y IQ Q.l'\h~9a a 10
co qlJa pl'inc.\"Qlm«n~(l.
q«
C4CJ.ua~
del olba~Q\.
,«'0-
Cowzo de AtQrjC1a
(o\qdan Qquas c:\Cl a~o, jczos princ.ipa!m«m.cz 4 son los condvdos
conduc.~o doz o\«jamictnto ~U(l. solo -t l'anspol'ta Q
d - - - - - Emi~or
e
0\ v
ObrQ dcz. Vetrtido o DesO
l
uqa \' cr.n qUIl
aquQs.
Ra.gis.hO
~c:.ClZsO
q
•
Poz:o d.z lam~ara
4c.<:eso
h
~
PO%O
j? k
P
54 tiTan
lo'!>
ACC.t50RiOS
fO
e()
-t ronca\(l.c:, .
01
atbanal peltO
Il'I~p/Z.cc'onar .
0./
a/bona) para
mSplZ.CClonar.
para ins ~czcci~n ~ lirnpioZCl
de "isito.
Pozo dL co [da
para obsorveY dcrsnivlZt
Pozos eSI'¢ci,,\lzs
Sobycz los co l~ctol'!l;S
Colodcz:\"'as
paYQ \\«var. ct\ aqua pluvial a \as ataTSlZas .
pllJvia/czs
Fig. 82 bis
245
cuando solo recoge aguas negras y de 30 cm. cuando recoge agua pluvial. Entrega sus aguas a las atarjeas principales 0 a los subcolectores 0 a los colectores. Como todo el sistema de alcantarillado, la atarjea se instala en el centro de las calles y excepcionalmente se varia esta localizacion. SU BCOLECTO RES Es la parte del alcantarillado que colecta las aguas de las atarjeas principales y las entrega al colector. COLECTOR Es el conducto troncal que da el senti do del escurrimiento y principalmente recoge las aguas de las atarjeas y de los subcolectores. Estos colecto res deben localizarse en las calles mas bajas, tanto para facilitar hacia ellos el escurrimiento de las zonas mas elevadas como para abatir los costos de excavacion y sus problemas. Debe procurarse que la traza sea 10 mas recta posible , evitando inflexiones y vueltas . INTERCEPTOR Es el conducto que capta en forma parcial colectores .
0
total el gasto de dos
0
mas
EMISOR Es el conducto de alejamiento que solo transporta aguas al vertido yen su trayecto ya no recibe ningun aporte mas. Como general mente esta parte de la obra va en despoblado, la conduccion puede hacerse en forma de canal abierto ; pero tan luego como la ciudad se vaya acercando , es preciso recubrir este canal emisario . ACCESORIOS Son los elementos 0 estructuras que comunican al alcantarillado con el exterior y que permiten realizar inspeccion , limpieza y reparacion . REGISTRO Es un acceso al albar'ial formado por una caja de 40 x 60 cm . de lado y profundidad minima de 40 cm . con fondo en media car'ia y achaflanado . POZO DE LAM PARA Se emplean para bajar por ellos una lampara para inspeccionar, con ayuda de espejos a 45°, el estado interior de Iqs tuberias. Su inclusion se aprovecha para alargar mas la separacion entre pozos. Su empleo va ca246
yendo en desuso, pues son tan caros como los pozos de visita y no facilitan el acceso y limpieza por su restringido diametro. POZOS DE VISIT A Son estructuras que se erigen para inspecci6n y limpieza , por tanto , deben tener las dimensiones necesarias para facilitar el acceso a las tuberias, asi como la extracci6n de los productos de la limpieza. Estos pozos de visita se colocan en tramos rectos a una distancia maxima de 120 y hasta 125 m . y deben construirse en todo cambio de direcci6n, de pendiente, de secc i6n y uniones de alcantarillas . EI diametro maximo sobre el que se construyen estos pozos es de 60 cm . Las dimensiones de estos pozos se indican en la lamina denominada " proyecto tipico de pozos de visita". POZOS DE CAIDA Son estructuras que fundamental mente sirven para absorber desnivel (se anexan laminas ilustrativas) . CAJAS DE UNION Desempenan la funci6n de pozos de visita, s610 que se construyen sobre tuberias de 0.76 a 1.83 m. de diametro. POZOS ESPECIALES Pozos de visita que se construyen sobre los colectores. COLADERAS PLUVIALES Elementos que sirven para lIevar aguas pluviales a la atarjea. En el capitulo "Requisitos de una red de alcantarillas para un buen funcionamiento" en el inciso de "ventilaci6n " se trata aun mas de estos accesorios. TRES PUNTOS FUNDAMENTALES Dos finalidades principales se persiguen con un alcantarillado : 1. La recolecci6n en las aguas de desecho y su rapido alejamiento del hombre. 2. Evitar danos y molestias al agrupamiento humano que las produce 0 a otros establecidos en otros lugares que puedan ser afectados por las obras respectivas. EI calculo y proyecto de estas requiere el estudio de tres puntos basicos : 1. Lugar de vertido 0 "desfogue". 2. Elecci6n del sistema de alcantarillado . 3. Tratamiento de las aguas negras. Resueltos estos puntos, puede decirse que la elaboraci6n del proyecto se reduce a trabajos mecanicos de calculo principal mente, basad os sobre
247
I\)
.:..
Poromenlo del Muro ---<~*--r-1
co
Guorn lelon d. ganqu.'Q ~
. _ _ _ -4- _ __ con mllelo pobr .
__ Pend lente mlnllllo 1 010 ,,15 elll. (6")
VISTA
A-A
• ••
M.iTERIALES E.coyoclone. Cemento Areno
tJlO.~
m'
6
~.
6
Its.
14
LOa.
12
6
14
i
ro
Para minto del muro
I
II
VISTA
I!
~I I
Guornic lon d, banque t a
SEGUN
Junleo con mortero I: 3
~
lOpcSn de loblque con me.ela pobre
B-B
JA
DISPOSICION TIPICA PARA CONEXIONES DE ALBANAL ·
-d o
A
B
-.
E
C
D
0 . 195
f) .v8
0 .0 6')
002
01(;6
\"'"\ . 20
0..10
0 0 86
0 .03
02 19
02'6
C. 2!'> 0 . 30
00 9 3 9
0 .0 3
0 2 72
t) . I ;:
~ ) . O ~·
00 3
0325
o 12 -o 369
o
1 :oJ .
0 . 11
-- - - -
~
38
0 . 14
0 110
003
' 04 12
: 0 .460
045
o 16
o
12 G
0 03
0488
0546
0 60
021
o 15 B
0 .03
0 . 654
0721
AC O TA CIO NfS fN "'ETROS
Lo como debero ler de un malerial que goranlice dos condiCiones . 10:- focil idod en el acomodo de 10 Ivberfa 2 •.-Formar uno superficie 101, que 10 corljo del lubo en ellerreno sea uniforme .
Lo columno A,
8$
1o que debero
lomarse para ., presupunto Lo Columno E, yoriO un poco ,eljun el tu boo
ESPESORES DE CAMA PARA DISTINTOS DIAMETROS DE TUBERIA COLOCADA EN TIERRA 0 TEPETATE
249
. - -- .
d
B
A
C
0
0 .6 1
0 14
0 . 106
0 .03
0 . 686
0 .76
0 . 17
0 . 119
0 .03
0.B4 9 1 0 12
0 .9 1
020
0 . 132
0 .03
0 . 22 ---0 . 25
0 . 144
0 .03
I. I B4
0. 15 7
0 .03
1. 3 47
1. 52
0 .30
0 . IB2
0 .03
1. 672
I . B3
0 .35
0 .20B
0 .03
2 00B
2 . 13 2.44
0.40 0 . 45
0 .233 0 246
0.03 0 .03
2 . 333 2 .656
1. 07 1---- 1.22
0
ACO TACIONES EN ME TR OS .
12 22
L a como debera ser de un mater ial
La colu mnC! A , es la que debero
que gara nt ic e dos cond i ci ones ;
tomarse para el presupuesta,
Fac il id ad en el acomodo de la tuberia Formar una superf icie t al, que la carga de l tub o en el te r reno sea un i f orme .
ESPESORES D£ CAMA PARA OISTINTOS OIAMETROS DE TU8ERIA. COLOCAOA EN T~
o TEPETATE .=JUNTA
250
CAJA Y~P~~
ANCHO LlBRE DE ZANJAS SEGUN LA PROFUNDIDAD DE SU FONOO Y EL OIAMETRO DE LA TUSERIA QUE SE INSTALARA EN ELLAS DKimetro Nominal Centlmetros
I
Pulgod05
15 20 25
6 8 1,0
30
12 15 19
38 45
PROFUNDIDAD hosto de 1.25m
DEL FONDO
de 1.26m . de 1.76m. de 2.26m. de 2.76m o 175 m. a 2.25m . a 2 .75m. o 325m
DE
de 5.76m a 6 .25m .
70
75
75
75
75
75 75
80 80
80 80
70 75
70 70 75
75 75
75 75
75 75
80 80
90 I 10
90 I 10
90 I 10
90 I 10
90 I 10
90 I 10
80 80 90 I 10
60
60
65
65
60
60 70
65 70
75
75
65 70 75
90 I 10
90 I 10
70 70
90 I 10
24
135
135
135
135
135
I 35
135
135
135
76
30 36 42
15 ~
155
155 1 75
155 1 75
155 175
155
155
155 1 75
190
190
190
175 190
155 175 190
190
190
210 245
210 245
210 245
2 ~O 245
2 10 245
210 245
210 245
280
280
280
28 0
280
320
320 36 0
320 360
320 360
122 1 52 183 213 244
48 60 72 84
96
175 190 210
NOTAS :
.....
ZANJA
61 91 107
N 01
LA
de 3.26m . de 3.76m. de 426m de 4 76m . de 526m o 375m . o 425m. 0475m a 5 .25 m a 575m
I-Los dlometros de los tubos y los onchos de zonlO eston expresodos en centlmetros 2- Los tuberlos Que se ins toloron seran de Junto s de macho y compono a no ser que expresq mente se estoluyo otro tlPO de Junto . 3- EI colellon mInima sohre el lama del tuba sera de r)Qvento centimetros, excepcicin he_ cho de los Iugores en que, par rozones especioles, se i ndiQue n en los plana s otros co lchones . 4·En lodos los l untos se excovoron conchas para lacllilor 01 j unteo de los tubas y /0 Inspe<;. cion de e-s le y se estimaran y pagaron por seporodo 5 - A los excavac lones se les podro dar el tolud que se desee, pera solo se tomoran en cuenl n ' el VOlum en co rrespondlenle a zan iO de paredes verllcole 5 can el ancho Iljodo en esto labi a y el preclo unilo"o correspondlenle . Si 10 Secrelarla outor l la por escnt o"ademe provi s lono l" el " ancho de zonjo " sere el de eslo labia mas el oncho oeupa do por ese ademe Es indispensable qlJe a 1lJ alturo del lomo del lube, 10 zan lo lengo reolm ente como max imo 'II " ancM de zonia" que 3e tc>mQro en euenlo seoun eslO -"1·Jo lo No 5"
~
L
175
~ 360
r-
280 320 360
,H
AN CHO Ll SRE CE ZANJAS SEGUN lA PP.OFUN CIDAD DE SU FDNDO Y E~ DtAt,jE TFW O£ ~Jo T JSER IA QUE SE INSTALARA E~ ELL~
POIO - - " A"
,,,oe Al Df,-uN01DO CONCR! TO 0'1['''''0
rt~[~:~j~~~~~==",,==>--- A'lANADO C'* ttO.HEftO 1:2
1.1.
CORTE 88.
JVNT!400 CON
MORTIAO I : 3 _._....,-,.}
-'1
. . O[ IOUO
~~VA'"hU : ~ . _~.J
-
,
o PLANTA
CORTE CC
.0
em.
NOTA : EI POlO tipo "A"" u~Dro pOlO profunc:JIdodes
mayo",. d. 2 .50m.
EI POzo tipo !.Ia'lse usoro para protundlOadl&
menoro' d. 2 . SOm. Es colea d, uno reducc ion del P-tano __ V.C. 624 de fiche , Noviembre de 1952 .
252
P ROVECTO TIPICO DE POlO DE VISITA
.-
---
--
I
CD . ......
1·_.,.- ..........
......,....... -. - P
;
.-
•
yy
~
..
._w. .
,,;' ....----m-......
__ ._rP-f..,.· .... - ., 11 .._.., F.~ rID] ~1 p INIJ.I..I +.11J~I I
g
.c
--
tb'
tl HH-f, +-',
Iii II IIIII .u
Hil H-
: ' ft-i•
I
tttl n- tt, UJ
TI ••
..... iK' . . @) .....
fi)
t.jo
~
CI> ........
I;~ t- .,··,...e,--.
III .
____ •.04"·
......... a.cMTO ..... ~_O'IO ... _~
'I~
: ~
................. xP ....•·....·. LJ ,? ~ ..... .,...........[jJ! ~
F.-i7
-CORTE 0-0
',it '1 .iii- ,.. ~
iti~
.~
MARCOS A,B
.. .
•
C.'.OU.I
1;'_"'-_._ D ,....
~
::
--
LISTA DE MA.T ERIAL
,
LOSA INFERIOR
••• coY
I'>
!":
••lteo .....
LOSA LATER.i.. c ........._ a-o
%
~_.IIO.""~hU .~
pe
•• _co ..•
LOSA INFERIOR
~ -
.... ~D
CORTE .IUM ,-,
-;;,IICO ....•
y ..,......
PLANTA TRABES A
....·.,... .........4
-~tl&_·-~--··· TitABEI A
PLANTA Q-Q
LOSA LATERAL
ESCALA
I : 20
POZO CA"A DE UNION -
PMA . . . . . . . . HUTA MO .. DC OUMCTRO .. 1U1IO. DE _ .. rOT ...
VAIt.".."IPO 8l@CElTItO
V... It. TIPO~
YdS.1It"T!PO
~,
---CUENTA DE
MATERIAl:~- ~
,a.
I
C
I
T
VU. TlPO(Jl
10
-~
B .......
! :..........,,::;o...-+-I~<"H-ll I ,.....
--ti
,/U I
-.~
'!I1tS.11!.ll~24
1~ ,1 r. r, r.:l . -- 'r'r r-, t " 1-hh I: I: III ,-t,LJ l'J ,~,
-71
I
~
m !
.......+<,
.. :" [II" , ',::fl:
,RS. II2"TIPO~I~
IY
I
.gL=~=:=::J",,;:~ l ~"~:----
lJL
.,".L.J.J
".L.
..,,.. .:: ::. . , . , ...
... " "
.. on
TOTAL'
=:g~ fIIlOIA CAl.!.
T '
.
, "
2~
IJ(I ;:1It
I'
II
UI
10,10 10,10
tUI
~.
'" '"
,
,.u
~
~.
Quill
IU ......
..!l.Qill,::..
PLANTA TRABES AyB
::1 lH L_L~~ '-~ ~-1 t-: ' i t i 1,1 I 'I,ll:, I I ' If, ..1l.4~" t-ftt~..,. :1 , " ~'tI ,f- ,1111, I I 1,1 I I J. I.
lOSliIN'UI OR
1'.01 12.01
1010
l- LAS OISTANaAS ENTRE VARILLAS SON DE CENTFIO A CENTRO. 2? TOOAS LAS DISTANCIAS ESTAN DADAS EN CENTnIElROS. 3r RESISTENtIA DEL CONCIIUO A LOS za DIU 1251Ctll/tM. 4r rATI6A DEL ACERO,12001C.../CM. ~ EN LA LONGITUO DE CA04VAR1LLA.fSTA IHCLUIDO EL GANCHO .. TODd LAS VARILLAS SON DE lIff~. T.- PARA ....YOIt CLARlDAD UNICAIIIENTf S[ INDICAN EN EL, D[TALLES DEL ARMADO DE LAS VAltILUS QUE CORRESPONO[N PRECiS.... .
I
l:] :11
'~:
IO!
1010,,01
==
VAlt,TIPO~
_U
... ... "" ...
nun-.,,-
.[®l
LOSA LATERAL
M,a.
m m
~,~:
~
"-;---Il.-- .....r~_
2'IIWIlt'TIPOID".......... 'VAItSv(TJIIO«)S/6
~!5+----142 ----+-25...j
1
I~
~
~.
MARCOS
...
If ••
". '" ,,« :~::: a. u.
'ARSll8"TIPO~
1/2-,
MENTE. A fSA 'lElA. Ir LAS VARII.LAS 'UNTEADAS QUEDAN EN EL PLANO OPUESTO
_~
. I - - - - - 1'1 ---e--..;;;k---
OEL AIIMAOD.
LOSA INFERIOR CU:JbE~~Wc!RMIOL 1 ' MISWT'....I ~ "rS? T
.,,"':
5'4M.W'TIItO$@?
a"
VARl.LA !t8'T1PO'2'
v~-.t 3.t"'11IO=-24
.~'"
LOl,.~L
",,,,,coY
",.uco",,·
TRABES AyB
IVARS.DE 100 ... 100 8 ItO 9.10 I 1.40 11.20 If 1.&' 6.2.0
LIS
DETALLE DE LA LOSA SUPERIOR PARA POZOS MENORES DE 3 MTS.
~r:t..
nCALA-I:20
14.80
CEM'IIIIUROS
IMRCO).~
MARCO A
:=:::;:r
ALCANTAfjlLLADO
eJ.Atfl'A
L
POZO .. VISITA MU' COLICTOItlI Ell I.ll DE 01 ......
NOTAS:
l-··
A ,1(""..,-
/
/
"" f"
II~-"
I
,.
/ \
"""
........
-',
,-r\ •• ,
\
\
\
\
/
I
\
\
\
\
T ""
I
•
/
I
l'
\
,
I
I
/
r~
,
"),,
1/\
, /
\
Tm hilodos de
\
/'
--'
/,i
.,;"
1, II / ' .,"/
" '"
y' \
\
#.c:otac:iones ... "'''' Para 10 r«.illa y loa l>loea les viase plano V.C.1533
II
I
I
............,1
\
I I
I
I I
II
iI I
I
I I I
II
I
de 280
I
I I
I I .......,;.,,;~:=I I
I
I
• L-------H-_-.,,_II'I........-_____I JI _
I I I L ___ • ___ •• j'
Ir
II
ESC. I: 10 COR T E A-A
II
II
II
II
PLANTA
I I
-ti----·---1 II
Icl' . II
jJ
I
"
t,.
A
TIPOS DE COLADERAS
PLUVIALES
Tipo A. - Colodera de pi50 Y banqueto con brocal de f.f. en banquelo y rejilla de f. f. en piso. Tipo B. - Coladero de piso y banqueto con brocol de concrelo y rejilla fronlal de I. ,. en banqueta y rejilla de 1.1. en pisa. ripo C. - Coladera de pilo con rejilla de 1.1.- Esla eoladera es igual a los de lipo Ay B, suprimiendoles en su lolalidad 10 coladero de bonqueta. Tipo 0.- Colodera de banqueta eon brocol de ,of06 concrero.-Vease plano carrespondlent.--
COLADERAS PLUVIALES DE PI SO Y BANQUETA Y DE PISO
10nClII'I0
I-------t-- -~!. ~-.
TIPO I 3 Hijadal .-
I~ } lc-""""""=I.--.t -'-'.lq ...._:::J
'-I ,·l -
TlPO 2 OANTIDAOES DE MATERIAL
CANTIDAOES DE MATERIAL CONC[PTO
UNI~"'D ICA"TlD"D
__
~ - 1,~L_t"" '9_Cl9-
MOIIIP011'rlO d. Pi.dra 1'1110 Jlln,.odo ton d, e,,,,,nlO t:4
mo,,,,,
1
I
1
I :;:::
11"1
I ~~
;;::::
0.8 - ---
PI.4,. WI,. !Tlbi9I1t_."coeido P'd.~"'10
.. 10.
1.!!!.!.....~ ·~!M---.:...4!' [1II1I1,IOn ollOlIie. Irocol, lo~ .. U. a COIIC,.lo
Itt
CONC(PTO
UJI"'AO I C""1I0AO
...E..KmI~ ___
",I
-r
~--..
II~
Pu
O.O? O. ~--'--
,,~
_ ~,_
,
..
III'
2~. OIL
~_
PIO
2~
_tr! . ___ ~_. ___ _.QO ._~..
p.~oc-'!lL~ . !.!!!_~ O . ~III
(1JIllhkin .. raillca Irotol , lopo .. 1.1. a COIIe"lo
80 .00
I~I!..! .. _
Gro,. 11"1
_
~ . oo_
JihOI
~..Jor~~__ _ Tobi911' rtcoc.ido
I LltTw'o
..o. J~
_111.1 ___
~_
~_. ~
I
IIhOl
3_
QQ._
Pu
TlPO 2 NOTAS
"i
LA COLAOERA'TlPO I'SE EMPLEARA EN:
TIPO I PtdoCOfMl .. tai. . can
'doCllrlt .. 'obi ... c_ MOtt,fO .. e.III.....
I: ~
MOf'". .. eOllltn', I: ~
ColI.s .m"drodos 0 can pcvimentos dII tipo mocddom 0 similar .. , In lugorH 'Oftd. Ilistan probabilidodos d. arrostrt. bouro Ii ofro mohrlol qUI PVt'o prO'Woca r 010(,•.
LA COLAOERA'TIPO 2'SE EMPLEARA EN: Poyi"'ontos dlos'alto 0 cDncr.to.-Supf'imtindose en m.rcodo • ., porqu •• y los call.. a ...to. In",,'iotQl.
Todos
11:
101
ocotocion .. IIton on em.
I CORTE 'BB' CORTE 'AA'
COLADERA PLUVIAL DE BANQUETA TlPO 1 Y 2
JLHL---II
==r FIERRO ..... OULO DE ,', ..'x5/,,' (1$.2 ,4.101.•• 7.' ••.) ,IOCM, DE LONOITUO PAU APOlO OE RIIELES
~ '-V I I I I
1
I
rr
VA., DE 3/,'0 CON [STIUIOS
DATOS DE PROYECTO
'''"., OJ .. ,..
TIPO IO-ASC[
CROQUIS DE LOCALIZACION TIPICA
AREA NETA POR 14. L. DE COLAOUA OASTO POR N.L. DE COL AOEIlA I H' $ '111.1
0 ,14 ",2
IT.n"
CANTIDADES DE OBRA ""toIlII__ (~I::~!: _ _ _ __ _ _ 20,1111'
Eu.n'I'~
....lIOst .. ;. . . JI.C'U.jlllllto cit COli _,." .....nl.I:J _ _ Ii! .•• ' .......... _ . .MIO .. C. .""' _ _ 2.7.:r
'1IfIIII" .. , ... *;,
.. ,.I..,.
~::,-:~~;.~.~.;~o.~
::!:!
s.,..iRi",. ,ClII'OC'M"llirtt
.. r.,.,.,I. . . : Uj •• ,f'II·I ......lr._fO .•
~.
•. ' ••. 1114· ....._ " • ...:., • . •
, . , . _ '. . . 152.102.,..'....·.$/..·I.W. 211.. Rie' ....... "to.o·,ueE _ _ "ZO.OIl. $01 ••• ..,. . . ... . .. (311.·) _ _ 10.0 • .
NOTAS.
I.DI._ 2.2_'
u.s
lOSlll2
0. 10.' 0.15. 3
.....
2 ,01..
SD. U"
'19.' ' '1_ 2. 0 • .
[u'~ t" .. 'Inti'IIft', tIl ...... 11lIOClhucl," H' ....I'IM .... ""'''lnt.... j.ici . . . '' ... ,~$,.
r
CORH
S5T;::~·~:"'>·r S5
CORTE
B-B
T.4u I.. U.t.. l.u •• st.... , • .
I
A-A AlCANTAAlllAOO
COLADERA PLUVIAL. TIPO TRANSVERSAL
ESCALA 1:20
8rocol d, toner,fo
r--U--j
o fi.rro fundl do.
I
8
TRAMO CAII£C[RO OO[ ARRA-.o, OEl SISTEMA PedGe.r 10 dl tobiqui
op i,onoda Bajada d, olb.lto 'I"""to, ta n crlt o 0 tuba \/ it rificodo .
I
J
CORTE
A-A
NOTASrPo ra ·'c( d~ O. 20m .
0
O.60m ; 0= 1.20""
Para "d" dt 0 .16"' , 0 I . 07m ; 0= I.~Om .
Lo. oeoloc ion •• ut o n I n '1,.11,,"'rOl • • _eIP·:) 101 ind ieodol In otro 1,jn ido4 .
'--
Est. plano II Co lco dt uno rl cf", c =ion d, orig inal d. 'lcho,Oc'ubr. dl 1960
J-. \l 'a':--t\ /f
A
r
\
: '{..
----
:"
1,-i
- -;-
:
Y ,
/
-.l..
O .'l()o2 ~
PLANTA CORTE 8-8
CAIOA TIPO HASTA 2 .00"4. PAPA ATARJEAS DE O. 20N- A:ii~~ . OIA~Q . -
DE
253
CORTE· A-A CARACTEAISTICAS
, "
HOTAS.O•• COI ......~ .... ....,.c,. •• C..... II'. . I. c . . . . ...... ",'" ... 0 ~O .. ,.O 7' • . lU .......... 1" .. ..,... •• l ao • . TO...... _ _ ..,." ...........' .. ,.lC ........ ifI4I _ .........1..... .,... . •
PLAN TA POZO CON 'AlpA EN - ESCAlA'
,
e
254
I : 20 -
TUBEBIAS DE 9 30 A 0
16 m
1m _JiJJ rOL~:. _;, BROCAL DE CONCRETO PARA COLADERAS PLUVIALES Y DE BANQUETA
BROCAL DE FIERRO FUNDIDO PARA COLADERAS PLUViALES DE BANOUETA
I
-
A-V
I
OOlITE A-A
PLANTA
J~~~.
l __~PLANTA
!:
I
-
I
~,..
~ ~- --·$---4~:':.. FIIENTE
I ... V1Sll1 IWERIOR
PERFIL
NOTAS_
1' .............. _...... 21. c:.or.to
(c·llO~tc.-·
SI. _ _ 11"1400
Mf~·
41.1OI _ _ ...................
~o_
51 ......... ' _ . . . . . P'.ooIlOOJ(O
TAPA ESCALA -1010
A EICALA -1'4
BROCAL OE FIERRO FUNDIDO PARA COLAOERAS DE PISO 0 PISO Y BANQUETA
EallDF1CIiCIOfrEI NItA ..... IROCILD DE ........ IE CI:I&...ADUIAS PLLMM..EII TANft) DE IMQUE1Jl CIDMD DE Pea 0 NO Y IWCIIJIEU
_.-.......... ....-
I I . .................................. , ... .......
_n__
c
·JO· ....
I.I _l a . . - . ' " dt . . . . . . . . . . . . . . . C5/.·'.1U
_ _ _ _ IorIfihIIf ..... · · _ , . . . . .
........................... . ,._.IIIhit ........................... ,...o_. Sl . . . . . .....,...., . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
--
o
.J-.
~.
5' ....
~...on-
...... ,.,""' ...... ftO . . ._
..... !os..:• .• • ,.................... _ .......... ,..,_110.... ____ .................... n _• . ." . '-,....
............. ....................
•
PLANTA DEL MARCO
j
-I
,
n
:
I
_
I"
.
CORT"; A It
~
'J
A i §iP Ii ! i
I
CORTE .....
a..n ~-. •
-
I
I
I!
., ".................iIi_'""_ Pr.$O PLANT" DE LA TAo""
\-
I
Dl:L UIlCO _
_
_
70
~
" ' . , . : LA llI:"ILU _ _~ CION.IUNTO _ _ _ 140 ICe
,uo en
rD11111 I
CORTE
I
o-c
-I-rj;;:: :;;fi»}p
~ I}
t
'i j
\
-
CORTE 0-0 nC •. I:I
at
IROCALEI Y REoIlLLA PARA COLAOER ... PLUVllL£S
.....!con.
~
r \
i
l1li01 ••
IC~OOUI5 I.'!!..!~~'
I V.. h,.CIIIZ'
{
-+-
I" j
i- --t--- -r--i-H ~ --t- t-+ H H
I
A- A
J. " r ,
'i
".
I '"
'1It'.lDe • .
'"'0'
,
MATERIAL
C
D
os ,
I!
·M L;J'
-j--
--t-
-1
H
:1
IY..
7 I' I
.--1
1
LDSA LATERAL C
,~~t~.z)i_~
161'
l~.IL!!l"~
... , ....... _. l ...."".. "
*"
(o"i.....,.11 !y(I!!..!~~
~
LL:w.....
!f"-@••".
,.d.
!{~"If~
~z,4--------14z----· _2S..l
_ ". . . . . _
...
LOSA LATERAL
MARCO
- LOSA ----LATERAl C
I·r
LOU LATERAL
I~
A
~rnar~
.
,.l.l!'.!..!!1!!.!.1!!'(i..!!.'••
D
~~~lffi SUPERIOR
1Vttt.1I!'1'.1II'.'!:!:'
,--.lIIIJ..-+11""I Y
Ifer-it' n
~tr-lill
.j.~ I
+1'I:T:I~t :r: -.-~. . ;-
n~~l I u
_1_~m·'II!I"·2"IIt"·Dao
-,_
-t-
: I
I I
I. to·",I ...... ' . . . 10 I '101 .•••• . . . . . . . . . . . ""_",,,
T RA8E
NOTaS
LOt
I
!:
d't~"""
'''0'
I II I I - r
II
In
__ , •• ""',-, 10" ..
',,"_cIOi
!!!;"~!,'!.II):
LOS A INFERIOR I PlIO I
Zt
II
"v'\'
A-ZI+--------I1I -_
Ii
t~ -!"',l' '_ !1'JH'f~
rl~~" Eff.~--'-' - -
"~.""'"""~
SO
til .. 1M",
~'."o
0 (f "'"
f" (f"""'ft,GO
It I ct"e"'1 • '01 2",QI II ,,"0 Mt/e.'
Lt ",,'It"CIl
..,..
O~".I
Z I U. I
.. 25 ..... · - - - -1&5-_ _ U"" . •
-~
· ·1.. ··
HOH',
~.,
,],
"1-
loo;lz+----
It ••••• , , ... . . . . . ,,11.
, ....... , '",,,"t
,
Til-:;t~H-
:~
/~
-I
---~I I I
·'!~_lll!!.!.M~~lt!!
-j -t
- .,..- -!-t
..... ···r
,-•••• i'iT
11Ir@U" tt
.!~~~-'!.
1\........'.....
+ - - - - . -.1 " - - - - - 1
CORTE
-1 =f
1,'~.1I"
Urtl,,~,<>•• ,~ls'!.".... ",.m
IJ..,... IItl;
-T-
r
t!t.!.'._!!l~J...Lli!i.!· ..
T
!
DE
~l;~-fJiill .~ ~~~~f :.~ ,.~ , 1 " I /II~ In. 10161 11 IU 111
IV_~"
~
..
CUENTA O( '''0
r .. ,tG hi IU"
't
I U~ M91~"'(
h I. '-" ~lId III ... ,11" nit '"ct., dl tI ""C~I Lt ......"""1,....... ,,, . . . "lin U 1III(h bell
---+2~ ~
ESCALA LOSA SUPE RIO R
1:20
TRUE
~ -ALCANTARILLADO-
POlO CAJA UNION PARA TllIERIAS DE 076 ." 0 122 m DE OIAMETRO
t- c
I
II I L._..... ..II' J. II L._H".' il
r 11 I =:,-:;,
4:
-t
---...-~
..."
~~~~
~u+
t- L
1--_11..-- .
v
of-
__ rt~. 111
1ST A
LATERAL
~
[01 .... _ _ _
..... ItCO
I ~ I---i
_
i'
.IT: .11:.,., •....,.,_ . . ..-_
. .'
18~
e"el
2'0
20
DE
"
25
H.
Il
Z 2
10
".0
21. 325
to 12
25 25
11.5
50 50
C .. N TID A 0 E S
D-E
0
d
\,
,~
Qr g1
CO" T E
"(H..
,.
I-I
_ •. eE.I
I t~I
4_
(1'1,1
p
L
"
+e;+---~-:"i.... CO" T E
\~":.:; I
,
____ .. _.'
I
.~
(_1 ____ ......... _
C:JI·JlI:~
Von.
ARMADO
.. 1.
...-rh.
-i-lli-l~
DIMENSIONES GENERALES ARMADO
DE
LOSA
SUUN
FON 00
-- -;;r;
01 bid
c-to.
I.
I I" I" I "I" -....-.--.-....... -,-_-,i
s-u
~_-_
CORTES
t",
JI. I
- I' IS
• ___
16 5.
II ,.
., "
.Io~_"'_ ' '''
~.".
'-
DE TRABE
-.. ;~, \, ~ S ~
.... -
::..::-:...100-=:•.• ...,. .. _·110 ...... _ ... _ LA ..,,0<...... ____... _. _ ...."'100 • _'........
~::=EJ==?_~=·~--==.':,:: ~~::-:.... - :..: ' - : : - ' : : ' : " :
._ .. _
".""!'_ ...
..I.....
~ .....
iIol.......... ..... .-. ....... ..._ .... _.,_1 ~
_~_Io-......,r
[1 _ _ ", _,.1. _' ... _ . • .. (............ _ _IN'" .. . -. . . _""" ",.. •
. .-
t _ _ sr"lI
' .... fl6Ih l
_ _ ' _...... 10 . . _
lf"I.-oI-IoO .... . ; - ' _
h.'265"~",,
:: ,:"::.:.::.::.! ~~. 100 ...
..""
SECCION
"' . ,~~~
::.~t"
......
~
_;to ... _
_10<1001
H ,.·1
'<00"
DE
0 ' . JIll [ ' " 0
-"".;.,-_ ....... _-
HOTAS ;
I :fi·&Mbafl.'.L~
.}~ IullljJII ....2'_
1[11
1-1.,
L
f-3EHf II III I ; Il{ll 1lHB:lE
''''1--_,._-
n. ,
~ I
!l'i',, • ""II !-r"~ • It I!1~:'1 . ~ r. 1,0WIT}!I • I"
~~~~~I:: ~--:vrJii~
o
L---
r
,/
I'
)
o
""ItCO 'A"10 CAJU 01,01
~
a .. 'A-s--- - -
\"" L-.--J
MAR COS
'.,
TEe H 0
11"i(-,o-uctV
U~ _ ZO_'0
-
$0.5 " 25 It.O lS Z$
DE
I
~.u.uuuu -+uuuu.uu~: ~
"
" 2 5
1 t 'P.
EL.EVACION SEGUN CORTE C-C
12
_.3__
I:
.
1r
_M'
"""_dotaooa","
I;~;I:::I;~~ I:::I:::I:~:I :~ 15 2 In 10 0 '" ,to 290 20 219 100 51' '.0
- ~--'.8Ir41
T
_~'140~
i.... _ ..... ..-.-._
.----
HORIZONTAL DO: MUNOS
I""·,,
I
1,30'
~ ARMADD
DE L. 0 S A
7 I~,
~ ,n ... tu
L___. .. __
'.:
4Z
f
,
I_~w
8,
70
ARM ADO
fitrta _ _ I_I _ I _ _ '
.
SO
PAllA CA .. .. '
1
~
Qf Dr ~l
1··
8-8
,.J i.:.-:;'- -'." '> ""~_; ': ' - ':::df
. •~
I
'
SECCQiI H-N
} . /.
,...,,"
! I-.
ANMADO
.~ "". '\
iJ· >i
.CI
. . ., ___ _ , --"_ a'J_
!
I
' (,111...,......
Il l" i1.J--1 II ~:-.
_2
I"
'iL.,
' __
! - -..............
AItIUillO 0[ T........ DlMI
TI'O~..
liH . ._--.. I Il IJs:"',: ~ .. Ii
lKle8 :. ·" ·•.11.:1 Ht~ ~-.})~I
5(1
I 1=1 - ~-=:;~-=-~=-~ ; I I I -,2 II
i -{.
I'1..:1
--r .....
---i
~
Ii
i • 51..J-
P L Ii N T A
.. ... "CO PA"A CAJAS 110 r IS!
~.~ -<-OIl =-J.._...... -1--
CORTE A-A
t-o:
~6'''''.6L.101
~
- ~,* {,~[,
:'~l =.;-~-~-,~-:-~~
"ARCO PARA CAJA' A. , A.
";a'-'
~
II ~~, =~~ ..
-I·.I
PLANTA SEGUN
l
~..t. ,-"'' ' ' "' ' ' ..,. . . ".
"OO"L;~:j:1; =.~~
=z"~':"~~.-._" .....,......
DETALLE
PARA CAJAS "0"
CAJAS TlPICAS AlRA OEfLEXIONES HASTA ~ EN COLECTORES-ESTRUCllJRAL
. o
z
tl=tr=====;:=;"F.iI'
I;1 l
:
I ' I
los datos, informaci6n y demas obtenidos en los trabajos preliminares y en los estudios hechos en el lugar. 1. Vertido : Este lugar 10 fija el ingeniero teniendo en cuenta que las aguas en el, no engendren inconvenientes de molestia 0 esteticos y no formen focos de infecci6n y peligro . Si , por ejemplo , las aguas recogidas se van a verter en un rio (forma mas usual de desembarazarse de elias) se procurara que no perjudiquen 0 interfieran el uso que de la corriente de tal rio se haga aguas mas abajo dandole un tratamiento adecuado , de acuerdo con 10 establecido por la Ley Federal para Prevenir y Controlar la Contaminaci6n Ambiental (Diario Oficial 23 de marzo de 1971 y 29 de marzo de 1973) . Deben tenerse presente muchos facto res para elegir un lugar que reuna las mejores condiciones y que est as perduren un buen lapso, cuando menos el que se ha asignado a las obras como de vida util. es decir, el periodo econ6mico del proyecto respectiv~ . 2. Elecci6n del sistema de alcantarillado : EI sistema 10 deciden la capacidad de los conductos y la forma en que se va a proceder a su alejamiento ; si s610 interesa retirar las aguas sucias que se producen en los edificios como resultado de los menesteres dom esticos e industriales del hombre ; si es tambien urgente la evacuaci6n por al cantarillas de las aguas de Iluvia, y si convendria reunirlas en los mismos 0 diversos conductos eliminatorios. Unos y otros casos estan relacionados intimamente con el Sistema de red mas adecuado .
3. Tratamiento : En el estudio de rnuchos facto res que el ingeniero debe tener en cuenta decide si solamente es suficiente alejar las aguas residuarias rapidamente y sin peligro ni molestia a un lugar retirado , 0 es rreciso transformar dichas aguas para disminuir 0 eliminar sus cualidades nocivas , es decir, si es necesario 0 no un tratamiento . Estos tres puntos no son independientes, guardan una estrecha reiaci6n entre si; por ejemplo, decidido que procede un tratamiento, este influye en el lugar de vertido simplificando notablemente su emplazamiento, pues no es 10 mismo buscar un sitio adecuado para tirar aguas negras 0 uno en que se van a verter aguas de calidad inofensiva Asimismo, en tal caso, es casi obligado que la canalizaci6n de las aguas se haga por separado , es decir, sin mezclar las negras con las de I:uvia. AGUAS DE ALCANTARILLAS Los liquidos sucios que general mente se eliminan par las redes de alcantarillado son de tres categorias : 1. Los liquidos producto del empleo de las aguas limpias dentro de un edificio utilizado como habitaci6n , es decir, aguas residuarias de menesteres domesticos, las derivadas de la manufactura de articulos , actividades industriales y las resultantes de los diversos servicios publicos . A estos Iiqu idos se les designa can varios nombres : aguas negras , de desecho , servidas , residuarias, etc., no existiendo , un terminG que singularice a estos Iiquidos.
255
2. Las aguas de lIuvia y las procedentes del granizo 0 de la nieve que al escurrir sobre la tierra causan diversos danos y molestias y que imponen la necesidad de una eliminacion rapida de las viviendas del hombre y sus cercanias para evitar acumulaciones y encharcamientos . A estas aguas que comunmente se les llama aguas de lIuvia, tam bien suelen denominarse como aguas blancas , para significar su calidad mucho men os nociva que la de las aguas negras . 3. Siendo un alcantarillado una red de conductos general mente subterraneos , formados por unidades (tubos) de relativa corta longitud, que pnkticamente no son impermeables, el agua freatica tiene acceso a ellos ya sea en gran parte por las juntas y a traves de su propia pared permeable 0 por las obras anexas. Estas aguas, de acuerdo con la humedad del subsuelo, forman a veces un caudal de cierta magnitud apreciable . Se las designa como infiltraciones . En el calculo de un alcantarillado deben tenerse presentes, por tanto, los gastos correspondientes a est as tres clases de aguas. a)
CALI DAD DE LAS AGUAS POR ELIMINAR
Las aguas negras son las mas peligrosas; IIevan en su seno toda clase de materias de desecho : organicas y minerales ; en estado solido como materias fecales , arcillas , arenas , residuos de la industria; en estado liquido como orin as, colorantes, etc ., y en estado gaseoso como acido sulfhidrico, amoniaco , y demas productos de la putrefaccion de algunas sustancias . La materias organicas pueden ser de origen animal como excretas , 0 de origen vegetal como detritus de plantas (hojas, tuberculos , etc .). Mucha de esta materia puede ser solo molesta, es decir, of ens iva a la vista y al olfato , 0 puede ser a la vez peligrosa . Su principal inconveniente es que se convierten en vehiculos de germenes. de enfermedad grave para el hombre, aparte de que estropean las aguas limpias de un abastecimiento haciendolas impropias a to do uso domestico 0 industrial y causan poluciones en las corrientes de aguas naturales y en los mantos subterraneos . En las materias que arrastran van desechos de organismos enfermos en que perdu ran mas 0 menos tiempo elementos patogenos, que si tienen acceso a las aguas usadas directamente por el hombre en bebida, aseo , etc., es posible que Ie causen dana mortal. Ademas su aspecto es repugnante , des p renden olores irritantes , provocando deposito de azolves , etc ., es decir cau san multipl es molestias . Los residu os de la industria pueden ser, segun la manufactura , sustancias toxicas , engendrando verdadero peligro de envenenamiento . La vida acuat ica tiende a ser aniquilada en aguas que contienen estos residuos. T o do s estos ca r acteres constituyen peligro para las localidades por 10 qu e la primera providencia que para resguardo de elias debe tomarse es el aleja mi ento de las aguas negras de los IlJgares en que se producen . A medida que una ci udad progresa , crece y se densifica, el volumen de liq u idos residuales que produce es mayor y su calidad cada vez mas nociva.
256
A las aguas que provienen de los usos domest icos se les llama "aguas negras domesticas", y a las que se derivan de las in dustrias "aguas negras industriales" . A la reunion de am bas, que en realidad es suficiente designarlas como "aguas negras", en ocasiones se les denomina como "aguas negras sanitarias" , complemento impropio, pero que hace referencia a la necesidad urgente de su eliminacion en una labor de saneamiento. Las aguas de lIuvia no ofrecen la misma constitucion nociva. Son aguas meteoricas que no han tenido tiempo ni ocasion de incorporar a su sene materias peligrosas a su paso por la atmosfera, pero que al correr en la superficie de los campos y las calles, arrastran tode 10 que a su paso encuentran, y de acuerdo con la calidad de los cuerpos que incorporan a su sene adoptan tales 0 cuales caracteristicas. Aguas que han escurrido en berbechos, tierras de labor, etc ., lIevan arcilias, arenas ; presentan fuertes turbiedades; grandes cantidades de materias suspendidas capaces de asentamiento; otras en estado coloidal y otras en solucion . En la ciudad las primeras aguas lIovedizas arrastran multitud de impurezas de las calles y lIegan a constituir un liquido tan nocivo y peligroso como las propias aguas negras , pero las subsiguientes ya no presentan igual calidad y 3U contenido es en su mayor parte de materia mineral, puesto que ya las superficies que recorren estan relativamente limpias; pueden considerarse de una calidad que si no es de las aguas claras que se requierell en un abastecimiento , no son nocivas y aun pueden emplearse en alg.uas necesidades domesticas. Las aguas de lIuvia de las afueras de la ciudad que p~r alguna circunstancia se van a eliminar p~r la red , proporcionan grandes volumenes de alta turbiedad y de un fuerte contenido mineral, sobre todo si son aguas de avenidas . Estas aguas facilmente se decant an y clarifican produciendo muchos azolves , 10 que origina uno de los principales inconvenientes para su eliminacion a traves del alcantarillado . La pronta eliminacion de estas aguas de lIuvia se impone para evitar acumulaciones en que las materias organicas entran en putrefaccion, en que forman medios favorables al desarrollo de insectos molestos y danosos, en que perjudican las cimentaciones de los edificios y humedecen las paredes p~r los fenomenos de capilaridad, etc . Asimismo , tienen efectos molestos en el transito, en la inundacion de sotanos, etc. Las infiltraciones que se recogen en los alcantarillados son aguas del subsuelo cargadas con muchas sales en disolucion y materias organicas existentes en el mismo , con gran cantidad de bacterias , es decir, lIevan incorporadas a su sene mucho de los componentes que constituyen la capa superficial del subsuelo (unos dos metros). A mayor profundidad la calidad de estas aguas mejora. En algunos casos es convenien te bajar el nivel freatico , para 10 cual el alcantarillad o presta ayuda en esta accion de drenaje , como en el caso de cimentaciones ; asimismo , cuando es inconveniente que las raices de las plantas queden sum ergidas en aguas del subsuelo , etc . Pero p~r otros motivos no solo no es co nveniente este abatimiento de las aguas, sino perjudi-
257
cial, dado que produce una deshidrataci6n del subsuelo , la reducc i6n de volumen del mismo y como consecuencia hundimientos . b)
CANTIDAD
La cantidad que de est as tres aguas tiene que eliminarse depende de su procedencia . Las aguas neg ras se derivan en su mayor parte de aquellas que suministran a un poblado pa ra sus diferentes servicios . Es usual estimar esta ultima por medio de la un idad lIamada dotaci6n y que viene a ser la cantidad de agua de consumo que corresponde 0 se asigna a cada individuo para un dia med io anual , comprendiendose en ella todos los empleos que en el poblado se da al agua. Gran parte de ella se conv ierte en aguas negras , pero no toda se canaliza en las alca ntarillas . Algunos servi c ios , por ejemplo , riego de jardines , consumen agua que no contribuye al escurrimiento negro ; en camb io van a la red otras que no proceden del abastecimiento como la obtenida de pozos particulares . Pero en forma general puede establecerse que la cantidad de aguas negras que se producen por individuo en un dia medio anual, y que se des ignan con la palabra aportac i6n , es igual a dicha dotaci6n. Por tanto, segun el suministro , asi es el volumen de aguas negras y tambien su calidad , pues una dotaci6n amplia , por ejemplo , 400 0 500 litros , produciran aguas negras de menor concentraci6n que una de 100 a 150 litros, en igualdad de condiciones de la localidad . La aportaci6n ofrece fluctuaciones de gasto , que es importante fijar , debido a que debe procurarse que el maximo instantaneo sea evacuado rapidamente par la alcantarilla . EI numero de habitantes par servir es otro factor que inf1uye en este volumen de aguas negras . Las aguas de lIuvia por eliminar estan relacionadas con el regimen pluviometrico del lugar, y sabre todo can las caracter isticas de las lIuvias, tales como intensidad , duraci6n , frecuencia , etc . Ademas tiene infl uencia decisiva sobre el volumen correspondiente, la superfice sabre la cual cae el agua lIovediza que se quiere el iminar por la red . Si se deslgna por A esta superficie y por i la altura de intensidad de la lIuvia elegida , d icho vo lumen es Ai , y ei estudio de estas dos sencillas literales A e i haran la cua ntificaci6n del agua caida del c iel o, la cual , afectada por un coeficiente K de escurrimiento , fijara los volumenes que se eiiminen por la red . EI agua de infi:traci 6 n depende de la cantidad que exista en el subsuelo donde se instalan las alcantarillas y de la facil idad que est as ofrezcan al paso de dichas aguas . Un subsuelo saturado , de const ituci6n arenosa , con el nivel freatico mu y cerca de la superficie , tendera a proporcionar mayores infi ltraciones que uno de constituc i6n arcillosa , compacto 0 de poca agua freatica . Un alcantarillado formado de tubos porosos , de corta longitud y malas juntas favorece el acceso de estas aguas al interior. Por el contrario, un conducto de paredes impermeables , juntas perfectas y en el menor numero , garantizaran una minima 0 nula cantidad de infiltraciones. Por tanto , 258
calidad de las tuberias , tamano de elias y numero de juntas por un lado, y por otro agua contenida en el subsuelo , marcarim los gastos de infiltraci6n. SISTEMAS DE ELiMINACION La forma en que se eliminen las mencionadas aguas decide el sistema que deba instalarse; es decir: un sistema de alcantarillado se caracteriza por los volurnenes y calidad del agua que va a eliminar. Si todas las aguas de desecho y molestas de una localidad se van a recoger, transportar y alejar juntas por los mismos conductos, se tiene un sistema combinado, unico, unitario, de una sola canalizaci6n, etc., que con todos estos nombres se Ie denomina. Si se separan las aguas propiamente negras de las de IIuvias e independientemente se eliminan unas y otras , se tiene el sistema separado, divisor, dual, de doble canalizaci6n, etc. Un sistema de esta naturaleza consiste siempre en una red de alcantarillas por 10 que toca a la evacuaci6n de las aguas negras, alcantarillas establecidas en todas las calles de la zona por sanear; y por 10 que corresPQnde a las aguas pluviales, el medio de su recolecci6n y alejamiento puede ser: 0 bien otra red de conductos especiales para dichas aguas, paralelas a los de la red negra; 0 una red que abarcando la rnisma zona no se requiera establecer en todas las calles, de modo que su longitud total es menor; 0 bien que la red pluvial 5610 se necesite en determinados sectores de la ciudad ; 0 que s610 sea suficiente establecer conductos emisores 0 interceptores para alejamiento de las aguas; 0 aun, que no sea necesaria la instalaci6n de ningun conducto pluvial. En los cuatro ultimos casas se aprovechan las pendientes de las calles para lograr por elias un buen escurrimiento de las aguas pluviales. Por 10 tanto, un sistema combinado consiste en una red de alcantarillas suficientemente amplias para el paso de los maximos gastos de aguas pluviales y negras , y el separado consistira en una red de conductos de capacidad sufici ente para la recolecci6n de aguas negras y de un medio eliminatorio de las otras aguas, medio que puede ser: 0 bien otra red de igual longitud de la negra, 0 bien una red pluvial de menor longitud, que IIegue a reducirse a unas cuantas lineas, haciendose parte de la evacuaci6n por escurrimiento superficial en los pavimentos de las calles. En ambos casos, el agua de infiltraci6n tiene acceso a cualquier conducto que se establezca en el subsuelo, ya sea negro 0 pluvial. Las condiciones de una localidad pueden ser tales que convenga establecer en algunos sectores una red combinada y en otros hacer una separaci6n de las aguas; al sistema resultante, que en realidad no es uno nuevo, suele IIamarsele mixto. REQUISITO S DE UNA RED DE ALCANTARILLAS PARA UN BUEN FUNCIONAMIENTO Se indic6 ya que todo sistema debe procurar la eliminaci6n rapida y segura de los liquidos sucios. Para realizar estas finalidades, el alcantarillado, de cualquier sistema que sea, debe reunir los requisitos siguientes:
259
Localizaci6n adecuada . Seguridad en la eliminaci6n . Resistencia necesaria. Facilidades de inspecci6n y limpieza. 5. Capacidad suficiente. Segun el sistema . estes requ isitos tienen mayor 0 menor importancia y se realizan con mas 0 menDs facilidad y economia. 1. Localizaci6n adecuada: Suscintamente puede decirse que las alcantarillas deben instalarse, por 10 general , en el centro de las calles . S610 en casos e5peciales: anchura de las mismas, pavimentos que resulte oneroso romper , el estar ocupado el centro de las vias por algunas instalaciones que no sea conveniente 0 resulte muy caro remover, etc. se varia esta localizaci6n , que debe ser prefe rente a la de cualquier otra instalaci6n subterranea. En algunos casos , esta variaci6n impondra el establecer dos atarjeas, una a cada lado de la calle , cerca de las banquetas. Nunca deben quedar las alcantarillas debajo de las casas, cruzando las manzanas; es decir, el suelo arriba de la instalaci6n debe estar libre 0 descubierto. A veces , dentro de los edificios es imprescindible pasar bajo las habitaciones algun albanal , debiendo tomar precauciones en caso de no poder variar su localizaci6n . La planificaci6n del lugar indica, por tanto, la localizaci6n de todas las lineas del alcantarillado, que no es otra sino la de los ejes de las calles. Tambien, por regia general , las alcantarillas se establece ran paralelamente al terreno , es decir, siguiendo sus pendientes y decl ives, puesto que el alcantarillado no es mas que una red subterranea de conductos que repite en forma perfeccionada el desague superfi cial. En algunos casos se procede en forma contrari a, pe ro estos deben ser poco frecuentes y justificarse debidamente. Los conductos principales 0 corectores debe ran quedar alojados en las calles mas bajas, es decir, en las que forman los talwegs, para facilitar hacia ellos el escurrimiento de las zonas mas elevadas. En ocasiones, la localizaci6n de estos conductos troncales se cambia a una calle lateral menDs baja , por no convenir establecer un colector en una avenida de mucho transito 0 por algun otro motivo. En todo proyecto se hara el estud io 10 mas detallado posible para evitar el bombeo en cuanto sea posible , es decir, estudiar con todo cuidado la topografia de la ciudad para hacer una localizaci 6n de las lineas principales en forma tal que la red trabaje por gravedad . EI movimiento del agua debe ser de las partes altas a las bajas , canalizando y concentrando los ga5tos hacia la salida de la ciudad y transportandolas hasta el punto final () de vertido ; de manera que el senti do de escurrimiento en las alcantarillas esta determinado por la configurac i6n fisica del terreno . Por 10 anterior se ve que la topografia del lugar donde se va a establecer una red de alcantarillado es fundamental para fijar la localizaci6n de las atarjeas, colectores , etc. Asimismo, la elecc i6n de sitio de vertido 0 el establecimiento de una planta de tratamiento son determinantes en esta localizaci6n .
1. 2. 3. 4.
260
MOVIHI'Nro
Jt10V/I"IIFHTO IIYCOR~LCTO
COIN4CTO Fig. 83
Se procurara que las Ifneas colectoras sean 10 mas rectas posible, evitando inflexiones y vueltas, que las corrientes sigan el camino mas corto, no dando lugar a 10 que se llama contracorrientes (Fig . 83) . Estas indicaciones generales que norman el criterio en la elaboraci6n de un proyecto, a veces no pueden seguirse por las condiciones especiales en que se tienen que contravenir. 2. Seguridad en la eliminaci6n : La remoci6n de las aguas negras y pluviales debe hacerse sin causar peligro ni molestia; por tanto, aun cuando las aguas sucias tardan algunas horas en entrar en franca descomposici6n, es preciso alejarlas tan luego como se producen . Para que este requisito de "Seguridad en la eliminaci6n " pueda satisfacerse debe evitarse la vista de esta agua sucia mediante conductos cerrados, cuidar su velocidad , su impermeabilidad , su ventilaci6n y su lavado y limpieza. Conductos cerrados : Las alcantarillas son general mente conductos cerrados para evitar a la vista el repugnante aspectos de las aguas que conducen, resguardar a la atm6sfera de los gases nocivos y evitar contaminaciones de los lugares por don de pasan . Las zanjas, cunetas y canos descubiertos s610 pueden tolerarse como instalaciones meramente provision ales y en barrios alejados de los centros populosos ; la conducci6n en despoblado puede verificarse en forma de canal abierto, pero tan luego como los limites de la ciudad vayan ensanchandose es preciso ir recubriendo este canal emisario . 261
Dentro de las localidades se procu ra que las alcantarillas sean subterraneas; s610 en un paso dificil y acc idental mente pueden quedar fuera del terreno . Velocidad : La corriente en las atarjeas deben efectuarse de manera que no se depositen las materias que lIeva en su seno, pues las acumulaci ones correspondientes entran en putrefacci6n y despiden gases irritantes; son , ademas, obstaculos que evitan un desagLie correcto en las casas. EI arrast re de las materias en suspensi6n se logra con una velocidad apropiada que impida la sedimentaci6n; general mente se establece como limite inferior de esta velocidad 0.30 m. por segundo. EI interior de los conductos debe ser uniforme, sin entrantes ni salientes . con superficies pulidas y tersas, para lograr un buen escurrimiento. Es usual el empleo de la forma circular. Como uno de los facto res determinantes de la velocidad es la pend iente. se procurara evitar las disminuciones bruscas de ella, pues todo descenso en la velocidad da lugar a zonas de deyeccion . Por otro lado, un movimiento demasiado rapido es perjudicial p~r el desgaste y ruptura que produce en los conductos, por 10 cual tam bien se limita la velocidad a un maximo que varia de 2.50 a 3.00 m. por segundo. En Llna palabra: debe evitarse to do aquello que altere el movimiento uniforme del escurrimiento (remansos , afloramientos, contrapend ientes, remolinos, etc.) . Impermeabilidad : Las aguas negras se conduciran en forma tal que no generen poluciones ni causen contaminaci6n , para 10 cual se construyen las alcantarillas con la mayor impermeabilidad, eligiendose el material mas apropiado y compatible con las condiciones economicas. Se emplea comunmente para estas instalaciones concreto simple 0 armado (en tubos 0 colado en el lugar) . concreto centrifugado, vibrado, mamposteria de piedra, de tabique, tuberias de asbesto-cemento , etc. En el caso de las mamposterias se procura revestirlas interior y exteriormente para evitar exudaciones de las aguas. Todo conducto se sujeta a una prueba de impermeabilidad limite. Las juntas entre los conductos que forman el alcantarillado son puntos de inferior resistencia, por 10 cual su ejecuci6n se hara con el mayor cuidado. Las aguas a presion , aun en los tubos de material mas impermeable, dan lugar a fugas en las juntas. Se procura, por tanto , que los conductos eliminatorios de las aguas negras trabajen habitualmente como canales, especialmente cuando se trata de las aguas cloacales. En los cruzamientos con tuberias de otros servicios, sobre todo con los de aguas potables, deben adoptarse precauciones de absoluta seguridad para que la corriente de aguas puras no se contamine , disponiendo de eonductos de fierro y dispositivos especiales para impedir todo contacto con aguas negras. Es decir, evitar 10 que se llama " Conexiones cruzadas". Ventilaci6n : No obstante las alteraciones que produce el contenido de materias que lIevan las aguas negras, no las modifica apreciablemente en viscosidad , densidad , etc ., y esto haee que el calculo de su movimiento se rija por las leyes y reglas generales de la hidraulica, y aun cuando se fijan determinados Ifmites a la velocidad de arrastre. dicho eontenido produce inevitables azolvamientos y adherencias de materia putrescible que origina 262
danos y molestias y que es preciso remover y extraer peri6dicamente; perc que en tanto permanecen en la alcantarilla dan origen a gases malolientes. Las caracteristicas de conductos cerrados y subterrclneos que se han mencionado logran que dichos gases formen corrientes dentro de los tubos, que es preciso evitar se difundan en la atm6sfera cerca de la vivienda del hombre . No dar la debida ventilaci6n puede dar lugar a espectaculares explosiones como la explosi6n ocurrida en la ciudad de Guadalajara a principios de 1983. Los accesorios de la red sirven para ventilaci6n y, por tanto, su localizaci6n y numero deben decidirse con acierto para que el escape y movimiento de los gases sea ei mas conveniente. Los gases son arrastrados por las aguas en movimiento e impulsados a salir por los desfogues, pero al mismo tiempo, por su densidad tienden a esparcirse hacia arriba de modo que los pozos diversos de la red y tuberias verticales hacen el papel de chimeneas . Las disminuciones de velocidad son correlativas del poder de arrastre de los gases y favorecen una peligrosa tendencia de regresi6n hacia las tuberias de las instalaciones domiciliarias. Los lugares de las tuberias en que se producen estancamientos de materias putrescibles son focos de infecci6n y molestias. La corriente de los liquidos negros es muy variabie, disminuye por la noche y origina en las atarjeas de poco servicio que las corrientes diurnas de aire se inviertan, yal remontarse pasan por estas acumulaciones de sedimentos arrastrando gases malolientes que escapan por las coladeras, los albanales y aun por los muebles sanitarios de las casas . Para impedir esta regresi6n de los gases se disponen los cierres hidraulicos, que consisten en la interposici6n de pequenos volumenes de agua al paso de los gases . Lavado y limpieza mecanica : EI arrastre de los azolves se logra por medio de corrientes de aguas diversas a las propias de los liquidos negros, introduciendo agua limpia a presi6n para barrer con todas las implJrezas adheridas y estancadas en las alcantarillas . La limpieza mecanica tiene igual finalidad . 3. Resistencia : Las alcantarillas deben ,ser 10 suficientemente fuertes para resistir las cargas y empujes a que estan sujetas tanto interior como exteriormente. EI calculo de esta resistencia para proporcionar el material y determinar la forma apropiada del conducto depende de dichas cargas y empujes y es cuesti6n de Estabilidad. Se consideran como fuerzas externas: la firmeza del subsuelo , las supresiones, los empujes de las tierras laterales, las cargas sobre el conducto por la capa de tierra que 10 cubre y las presiones transmitidas por el trafico. Como fuerzas internas: el movimiento y presiones del agua conducida y las fluctuationes de gasto que pueden hacer trabajar la alcantarilla como canal 0 como tubo forzado. EI conducto de forma circular es el de mejor resistencia de modo que debe adbptarse este siempre que no hayan otras razones de peso para modificarlo. En resumen, la resistencia es la usual a cualquier tuberia subterranea de conducci6n de agua, procurandose que el material que se emplee sea al
263
mismo tiempo que apropiado para absorber todas las fuerzas a que esta sujeto, 10 suficientemente impermeable para evitar fugas perjudiciales de aguas negras e infiltraci6n de aguas del subsuelo . 4. Facilidades de limpieza e inspecci6n: No obstante todas las precauciones de seguridad para obtener un funcionamiento correcto, no se puede conservar la red de alcantarillado limpia por sf sola. Las materias en suspensi6n tienden a sedimentarse aun cuando la velocidad de arrastre sea superior a los "mites mfnimos. Cuerpos tanto en suspensi6n como flotantes se pegan al fondo y las paredes, principal mente por las fluctuaciones de gasto, produciendo adherencias que alteran el funcionamiento de la corriente y dan origen a emanaciones molestas. Las materias en soluci6n van combinandose, provocandose precipitaciones que forman azolves, todo esto origina una reducci6n gradual de la seccion de las alcantarillas, con las descomposiciones septicas e infecciones consiguientes. Se requiere, por tanto, una inspeccion y desazolve periodicos para conservar los conductos en las mejores condiciones . Esta funcion de limpieza e inspeccion es la que facilita los organos de acceso IIamados de luz, inspeccion, visita, cafda, etc. 0 sea , las comunicaciones del exterior con la alcantarilla. Puede dec irse que fundamental mente todos los accesorios consisten en la "construccion adecuada para lograr tal comunicacion" . La adaptacion de esta al conducto de que se trata singulariza la clase del accesorio. Asf por ejemplo, en los albanales interiores de las casas se tienen los registros, que son pequenas cajas rectangulares, por los cuales se facilita la limpieza del albanal. Los pozos de lampara son conductos restringidos que tienen como funcion inspeccionar las atarjeas. Los pozos de visita son comunicaciones de mayor capacidad practicados en los lugares en que hay mas probabilidad de entorpecimiento . Como una regia, los pozos de acceso deben limitar tramos de alcantariIIado completamente recto y uniforme en su seccion, con el fin de poder establecer una facil comunicacion a traves de elias y permitir la introduccion y movimiento de los aparatos mecanicos que efectuen la remocion de los azolves. Asimismo, el acceso en los extremos de un tramo recto permite una mejor y mas facil inspeccion. Una red de alcantarillas debe tener pozos en todos los cruzamientos, en los cambios de direccion, de pendiente y diametros de las tuberfas, etc. Muchas veces se disponen en los accesorios pozos de decantacion 0 de fangos, con objeto de acumular en determinados lugares cierta cantidad de azolves para aligerar la corriente. En general , debe evitarse esta practica por insalubre, pero cuando sea preciso utilizar este recurso, debe tenerse especial cuidado para efectuar el desazolve sin perligro para la salud y comodidad publica . La disposicion de los accesorios tiene relacion tam bien con el sistema de ventilacion y con la facilidad para hacer reparaciones . Ademas, debe procurarse que las compostu ras y pequerias reparaciones se hagan con la menor molestia posible para el transito y para el funcionamiento de otras instal aciones subterraneas; asimismo, las tapas de estos accesorios puede ser que
264
requieran una completa hermeti c idad , 0 tolerarse una tapa con perforaciones para ventilaci 6 n . 5. Capacidad suficiente : Finalmente, las aguas sucias que transporta la red debenin eliminarse en las mejoras condiciones , por 10 cual es fundamental determinar los gastos ma x imos que van a pasar p~r ella , a fin de que su alejamiento sea rap ido y no origine estancamientos que favorezcan depositos indeseables . A la vez se estableceran adecuadas condiciones en escurrimientos m inim o s para evitar, por falta de volumen , velocidad y flotabili dad , el asentamiento de la materia nociva que transportan las aguas negras, etc ., es decir, f ijar el buen funcionamiento hidraulico de la red , que varia segun el sistema que se adopte . ESCURRIMIENTO SEGUN LOS SISTEMAS a)
SISTEMA COMSINADO
Requiere tener tal capacidad que permita el paso r13pido de la maxima cantidad de agua que por el se elimine , es decir, el maximo gasto de aguas negras y el maximo de aguas de lIuvia . Pero , desde luego , se advierte que es suficiente con la estimacion de este ultimo para proporcionar la cantidad suficiente . Maximo Gasto de Aguas Negras. Supongase el tramo inicial de una atarjea que solo recibe las aportaciones de los albanales de las casas establecidas a ambos lados de ella. Cons iderese que su lorogitud es de 100 m. y las manzanas respect ivas tengan un ancho de 80 m. entre ejes de calles (Fig. 84) . EI calculo del agua que recibe este tramo AS puede hacerse en dos form as : 10. Estimando que dicho tramo recibe aguas negras de las casas ubicad as a cada lado de el , p~r ejemplo , 12 ; tomando un promedio de habitantes por casas supongase, siete, y estimando que se podria tomar p~r aportacion de cada habitante una cifra media de 200 litros . EI agua entregada durante un d ia sera , por tanto:
24
x
o sea , un gasto medio 33 600 86 400
=
7
x
p~r
200
=
33 600 litros
segundo de
0.380 I.p.s.
20 . 0 bien , considerando que la zona tributaria del tramo AS es A-C-SD. que vale 100 (
~O)
2 = 4 000 m 2 = 0.4
Ha. 265
A
Fig. 84
y asignado un determinado escurrimiento medio por unidad de superficie (por ejemplo, 1 litro p~r hectarea y p~r segundo), se tendria sensiblemente el mismo gasto: 0.4 1.p.s. Pero el agua que afluye durante el dia a la atarjea no es constante, sino que varia hasta alcanzar maximos , que usual mente se consideran como el doble del medio , y aun para una afluencia extraordinaria, se asigna un coeficiente de seguridad de 2; asi es que el gasto maximo instantaneo viene a ser de
2
x
2
x
0.389
=
1.556 litros p'or segundo
Maximo Gasto de Aguas de Lluvia. Los volumenes instantaneos que se recogen por un alcantarillado pluvial son muy variables, dependiendo de muchas circunstancias, especial mente de la intensidad de lIuvia que se considere. Estos gastos a veces son considerables aun cuando no se presentan con frecuencia . Se tomaran, para la explicaci6n de que se trata, datos medios inferiores a los derivados de las condiciones reales. Por ejemplo, de una lIuvia de intensidad media de 50 mm. por h~ra , el agua lIovida sobre la superficie p~r desaguar es: 4000 m2 x 0.05 m 3600 seg = 0.0555 m3.p.s. = 55 .5 I.p.s. suponiendo que de este volumen no todo corre hacia la atarjea, sino que por evaporaci6n , infiltraci6n y demas se disminuye el agua corrediza a un 60%, el gasto que lIega instantaneamente a la atarjea es de
266
33.3 litros por segundo
Por tanto, el gasto total sera 33.3
+
1.556 = 34.856 litros por segundo
Se ve claramente que 10 mismo es considerar el gasto pluvial de 33.4 litros por segundo que el combinado 34 .9 litros por segundo. EI tubo de diametro minimo que p~r especificaci6n se usaria es de 30 cm., con la pendiente aproximadamente de 0.002. Un conducto en est as condiciones permite la eliminaci6n de un gasto de 44 litrcs por segundo. Si la pendiente es mayor aumenta el gasto. En este caso, la relaci6n de ambos gastos es de 1.556 33 .3 = 5.6% aproximadamente
el gasto pluvial es de 21 a 22 veces el negro. Si se hiciesen las consiguientes apreciaciones para otros tramos de la red y condiciones diversas se encontraria siempre una gran desproporci6n entre el gasto pluvial y el negro. Puede anotarse que en ocasiones el primere puede lIegar a ser de 100 a 150 veces el segundo. Si se tiene en consideraci6n que se debe recurrir a los tubos comerciales disponibles y que despues de calculado un gasto se adopta un tubo determinado (que proporciona exceso 0 defecto de capacidad) se comprende que es suficiente caicular la maxima capacidad de una alcantarilla combinada para el maximo pluvial unicamente. b)
SISTEMA SEPARADO
Constituido por una red de alcantarilla que transporta solamente aguas negras, su capacidad debe ser tal que permita el paso instantaneo del maximo de gasto. Volviendo al ejemplo anterior, este gasto es para un tramo inicial: 1.556 litros por segundo
EI conducto te6rico que permita el paso de este gasto se deduce facilmente. La siguiente f6rmula proporciona la secci6n A de tal conducto.
A = ,Q V
Siendo a gasto y v velocidad . Si se considera que la velocidad minima, a tubo lIeno, trabajando como canal, que debe tener la corriente es de 0.60 metros por segundo, resulta A __ 0.001556 m3p.s. __ 0.000259 m2 0.6 m.p.s. 267
Tomando un conducto de secci6n circular, se tendra
A
= -7r4d- = 2
0.000259 m2
de donde
_ (0.000259 x 4)112 _( ) 112 d 3.1416 - 0.00032976
d = 0.018 m . = 1.8 cm . Bastaria, por tanto, un tubo circular de este diametro para el paso del gasto maximo considerado . Oesde luego que no seda practico construir tales tubos. Por especificaci6n se recomienda adoptar un tuba no menor de 0.15 m. de dlametro y aun se estima mejor no instalar atarjeas menores de 0.20 m., de diametro . EI gasto que perm itirian conductos de est a dimensi6n serian los siguientes, con la velocidad minima de 0.6 m . por segundo . Tubo de 0.15 m . de diametro 0.01094 m3/ seg . Tubo de 0.20 m. de diametro 0 .01946 m 3/ seg. con las pendientes necesarias para producir dicha velocidad. Si se obtienen velocidades mayores aumentan estes gastos. Con una aportaci6n de aguas negras de 200 litros por persona se tiene un gasto medio instantaneo de
200 86 400
0.00231 1itro/ seg/person a.
Considerando un coeficiente de variaci6n maxima de 4:
4 x 0.00231
= 0 .00924
litros/ seg/persona.
por tanto , los anteriores conductos tendrfan capacidades para
10.94 0.00924
1 184 individuos el tubo de 0.15 de diametro.
y
19.46 0.00924 268
2 094 individuos el tubo de 0 .20 de diametro.
Se ve que por capacidad estas tuberias de diametro minimo serian mas que suficientes para el paso de cualquier maximo instantaneo que pudiera acontecer. Cuando se trata de una red negra todas las atarjeas pueden estimarse, en general de este diametro de 20 em. Los colectores, por su importancia, por pendiente pequena, por facilidades de limpieza, se les fija diametros de 0.25,0.30,0.38, 0.45 y, a 10 sumo , 0.60 m. de diametro. Por ejemplo, un tubo de este ultimo diametro, con la velocidad minima de 0.60 m. por segundo, proporcionaria un gasto de: 175 litros por segundo capaz de ser producido por
0.6cit24 = 19 000
habitantes aproximadamente
que aumentaria si se considera que en los colectores, y aun menos en el emisor, los gastos no fluctuan mucho, por 10 cual la variaci6n de 4 puede reducirse ados 0 menos. RESUMEN En resumen , puede decirse que: 10. Si el sistema separado comprende Una red completa para aguas pluviales, esta tendra la misma capacidad que la red combinada correspondiente, plJesto que su calculo se hace 5610 para aguas de Iluvia. Por tanto, en caso de dos redes, el sistema separado tiene una igual a la del sistema combinado y otra mas pequena para las aguas negras. (Fig . 85.) En consecuencia, salvo pequenas particularidades, el sistema separado tendra un exceso de costa que correspondera a la red negra. Una' estimaci6n a grosso modo puede establecerse, para este exceso, en una tercera parte del costo de la red pluvial. 20. Si no se requiere establecer una red para aguas pluviales en todas las calles, el costa anterior disminuye y puede ser que el del sistema separado total resulte menor que el de un sistema combinado. 30. En un sistema separado, la red negra nunca se puede omitir; pero la pluvial, si las pendientes de las calles permiten un buen escurrimiento superficial, puede reducirse a unas cuantas lineas interceptoras y aun omitirse total mente. (Fig . 86.) En ' ambas redes, negra y pluvial, 0 unicamente combinada, deben tenerse en cuenta las aguas de infiltraci6n. CONDICIONES DE ESCURRIMIENTO MINIMO EI alcantarillado es una red de conductos en los cuales el agua esta sujeta a variaciones a veces muy amplias. En los parrafos anteriores se trat6 269
UNICAMENT E
SISTEMA SEPARADO
SISTEM.AoWM31NA-
Fig. 85
TOTAL PLUVIAL DE
LA!>
E ~CURRIM IENTO POR !>UPERFICIE CALLE~
PARTe DEL E!>CURRIM IENTO POR !>U PERFI C IE .
---~
SISTEMA SEPARAOO
SISTEMA SEPARADO Fig. 86
270
de los caudales maximos que se van a eliminar. Pero estos caudales disminuyen hasta ciertos minimos en que las buenas condiciones determinadas para un escurrimiento a tubo lIeno se alteran notablemente. En estas circunstancias es preciso establecer las modalidades correctas en que debe verificar el comportamiento hidraulico con dichos volumenes minimos. Ya se indic6 que, no obstante ser las aguas negras fluido diferente al agua limpia, que se rige en sus movimientos por las leyes que establece la hidraulica, se aplican est as mismas leyes al escurrimiento de los liquidos sucios en las alcantarillas, pero se imponen ciertas restricciones; por ejemplo: se establece que en el caso de un caudal minimo la corriente no tenga una velocidad menor de 0.30 m. por segundo , que es la que se supone capaz de arrastrar las materias s61idas que usual mente Ilevan estas aguas . Si el gasto medio que va a un conducto de aguas negras se denomina por "q", se estableci6 ya que se considera usual mente un maximo de 4 veces mayor para tener la maxima afluencia de agua, y es usual considerar que la variaci6n minima desciende a 0.5
0
0.3 de d icho gasto "q"
Por tanto , en una red de conductos negros debe asegurarse que con estos minimos se obtengan las mejores condiciones de movimiento hidraulico. En un alcantarillado de aguas negras con una velocidad de 0.60 m. por segundo a tubo lIeno trabajando como canal , se asegura en gasto minima la velocidad de 0.30 m. por segundo , considerada como capaz de arrastrar los s6lidos usuales que lIevan las aguas negras. Cuando se trata de una red pluvial , el caudal maximo de aguas de lIuvia "a" debe hacer trabajar el conducto lIeno como canal , y al descender este gasto al minimo de aguas negras se tiene una variaci6n entre
a y
0.3 q
y ya no puede asegurarse que con una determinada velocidad a tubo lIeno (con a de gasto) se descienda a una velocidad'mayor que la minima de arrastre para la exigua corriente que forma el caudal 0.5 0 0.3q , debido a la gran desproporci6n de gasto. Se establece, en ocasiones, que la velocidad en un conducto de aguas de lIuvia, lIeno, pero trabajando como canal, no debe ser menor de un metro por segundo, las figuras 87 y 88 muestran estas condiciones de trabajo . Este comportamiento tan variable , en un mismo conducto , ha pretendido resolverse adaptando la plantilla del conducto pluvial de manera de mejorar el escurrimiento del gasto minimo. (Fig . 89.) VENTAJAS Y DESVENTAJAS Para considerar dichos facto res deben tenerse presente las caracteristicas distintivas de dichos sistemas:
271
I\)
-../
I\)
fl\lTUACIONLS DE 6A5TQ (sistema S4parodo)
I..
1
. ,
_fIVCt.lJaCIOr'l
....oIII
~ I
"t(""
I
mQ)Cirna
-"'-'-1' .. _-.- \'1
- - - 6as~o Iml'nlmo O.3q o
12
2..4-
Tiempo(horas) Fig . 87
2q
r------MO"lmo 9osto
f'Iu v iol odmi lido
r-----~-- Ffu~uoci~n mdx. d£.9o~to
n
_______ 6asto mlnimo
FLUC'TUAClONf5 DE 6A.STO (Sist~mQ
Combincado)
ADAPTACION DE LA PLANTILLA Fig. 89
Fig. 88
1. EI sistema combinado consta de una sola red. Los conductos que la constituyen son, general mente, de grandes dimensiones. EI sistema separado consta: 0 bien de dos redes completas, una de alcantarillas pequenas y la otra de igual magnitud que la combinada, 0 bien de una red pequena y otra de grandes conductos, pero de menor longitud, longitud que puede reducirse al minima de unas cuantas alcantarillas interceptoras, 0 bien bastar solamente la red negra de conductos pequenos. 2. Las aguas negras se producen durante todo el ano, y aunque los gastos instantaneos tienen variaciones, estas quedan comprendidas dentro de limites que permiten proporcionar con justeza la capacidad de la red. Por otra parte, los gastos son relativamente pequenos. Las aguas de lIuvia producen gastos que presentan enormes variaciones y que es dificil, oneroso y a veces casi impdsible controlar dentro de los tubos eliminatorios. Se producen s610 en las epocas respectivas, con regimen diverse de un lugar a otro y con intensidades que varian desde insignificantes lIoviznas a aguaceros torrenciales, con duraci6n de instantes a pertinaces lIuvias de varios dias. Los maximos gastos de aguas pluviales pueden lIegar a relaciones de 150 veces, 0 mas, el gasto negro en un momento dado. 3. Las aguas negras son de calidad nociva y repugnantes. Por 10 general, las de lIuvia presentan caracteres de molestia. Las aguas negras entran espontanea y rapidamente en putrefacci6n, aumentando sus caracteres de peligro y dano. Las aguas negras mezcladas con las de Iluvia disminuyen su calidad nociva por la "diluci6n", pero, en cambio, forman un volumen mucho mayor. 4. Las alcantarillas se calculan para un escurrimiento hidraulico "como canal"; pero como en ocasiones no se puede evitar el escurrimiento "a presi6n", las precauciones que en la red negra se tomen, para tener en cuenta este trabajo, deben ser mayores que en caso de aguas mezcladas 0 simplemente pluviales. 5. Las alcantarillas pluviales estan sujetas a condiciones menos estrictas que las negras y combinada; pueden instalarse a poca profundidad; hay en elias mayor t~rancia para el trabajo a presi6n; su limpieza es mas faoil, menos frecuente y peligrosa, sus azolves son casi siempre de naturaleza mineral, etc. A continuaci6n se exponen la influencia de algunos factores sobre ambos sistemas y la factibilidad de realizar uno U otro, y las ventajas que en particular van presentando al compararlos entre si. SEGURIDAD Y EFICIENCIA EN LA ELiMINACION Autolimpieza. Una alcantarilla que s610 conduce aguas negras se adapta bien para obtener buenas condiciones de velocidad y flotabilidad, por 10 que existe en elias mejor arrastre de materias s6lidas y, por tanto, menor oportunidad de azolves. Como no se mezclan las aguas de lIuvia con las negras, el acervo de material s61ido es en su mayor parte organico, de baja densidad y mas facti-
274
ble de ser arrastrado total mente si la corriente tiene buena velocidad, la que se puede obtener por ser mas facil instalar un tubo pequeno con mejores pendientes. En algunos lugares se ha encontrado que durante muchos anos la red se ha conservado sin azolves, y por tanto, sin necesidad de operaciones de limpieza. Si el sistema requiere red pluvial, esta puede tolerarse con menores pendientes y los azolves que se origin an son de arenas y demas material de origen mineral, con un minima de cuerpos organicos; un mal funcionamiento hidraulico es mas tolerable. VELOCIDADES En el sistema combinado es mas diffcil sostener en todo tiempo buenas velocidades en el movimiento del agua. EI escurrimiento a tubo lIeno en la red negra, trabajando como canal, con un gasto digase de 4 veces el medio, desciende en corriente minima a la mitad 0 tercera parte del mismo medio. por 10 cual la velocidad minima de 0.30 metros por segundo en este ultimo caso se puede asegurar con 0.60 metros por segundo a tubo lIeno. No pasa 10 mismo con los conductos que lIevan aguas de lIuvia. Se repite 10 que en otra parte ya se dijo: dado que el gasto minima es el mismo en todo tiempo (mitad 0 tercio del medio negro) y el maximo puede lIegar a 100 0 150 veces dicho medro, para sostener una velocidad de 0.30 -metros por segundo en estiaje debe tenerse a tubo lIeno velocidades muy superiores a 0.60 metros por segundo. Se obvia este inconveniente, a veces, adaptando una reduccion en la plantilla de manera que el movimiento d~1 agua en estiaje se verifique en condiciones de seguridad. Como el gasto fluctua demasiado en tiempo de lIuvia, al subir el nivel maximo de aguas negras las materias putrescibles se adhieren en las paredes y quedan alII aun despues de fuertes velocidades. LAVADO La autolimpieza que se produce en las alcantarillas no es suficiente. Siempre se producen estancamientos de materias molestas que deben removerse con mayor 0 menor frecuencia. Esta remocion se hace, en ocasiones, por medio de lavado, es decir, con la introduccion de agua limpia en volumenes y con presion determinados. Lavar un conducto pequeno es mas facil que uno de mayores dimensiones; se requiere, ademas, menor volumen de agua y, por tanto, las operaciones resultan de men or costo. En cambio, en el sistema combinado, durante la epoca de lIuvias se economiza el lavado, pues las aguas mismas 10 verifican; pero en tiempo de secas es mas caro y el volumen de agua que se requiere presenta dificultades en su obtencion y en las obras respectivas. LlMPIEZA MECANICA Los medios mecanicos de extraccion de azolves imponen aparatos 0 dismen os costosos y complicados en tubos pequenos, pero las obs-
positiv~s
275
trucciones rebel des son mas dificiles de desalojar. No se pueden limpiar directamente por la mana del hombre. Existe mayor facilidad para que se formen obstrucciones por 10 redu cido de la secci6n. Los tubos del sistema combinado ofrecen la ventaja de que en los conductos de grande capacidad el hombre puede introducirse en ell os para la remoci6n de los azolves. Las operaciones de limpieza son mas dilatadas y, por tanto , mas molestas en calles cemtricas. VENTILACION En un conducto pequeno se logra en forma mejor el ti ro de los gases y, por tanto , hay mejor arrastre de los olores desagradables. Las fluctuaciones de gastos permiten una mejor y mas uniforme renovaci6n del aire; pero, en cambio , el volumen de este en que se difunden los gases es pequeno . En un conducto amplio , el mayor volumen de aire sobre la corriente permite una difusi6n mayor de los gases nocivos y una parcial purificac i6n del ambiente. IMPERMEABILIDAD Es mas facil acercarse a ella en conductos pequenos, hechos en una fabrica y colocados despues en el lugar; es tambien mas factible obtener superficies interiores tersas y estancas. En tubos pequenos resultan las juntas de mejor impermeabilidad . En gran parte, la red negra (casi todas las atarjeas) se puede construir de barro vitrificado , que es uno de los materiales preferidos por este requisito de impermeabilidad . En los grandes conductos es mas dificil obtener estas condiciones. CONSTRUCCION Y MATERIALES Manufactura de tubos. Los pequenos conductos se construyen con menor costo , mas perfecci6n y seguridad de buenas condiciones en el taller que en el lugar. Tubos de barro y diversas clases de concreto (materiales usuales en los alcantarillados) pueden controlarse en forma 6ptima en una fabrica . En cambio , resulta mas conveniente construir los grandes conductos en el lugar, disminuyendo las condiciones de seguridad y de control de los materiales. Y si se manufacturan en una fabrica , su transporte es pesado, carD y sujeto a las contingenc ias de mas fuertes perdidas por rotura de tubos. En cambio , el transporte de piezas de pequena capacidad es mas segura. COLOCACION EN EL LUGAR EI manej o de piezas chicas permite mayor rapidez y maniobras mas sencillas en la construcci6n . Los conductos grandes resulta mas molesto y demorante colocarlos en su lugar.
276
En los conductos chicos la secc ion circular es la mas indicada, mas facil de construir, de colocar y mas economica. En los grandes conductos conviene muchas veces cambia r la secci on , y cualesqu iera que est a sea, resulta mas cara y requiere cuidado especial en su colocacion . Como ventaja en el sistema combinado se puede hacer posteriormente un acabado dentro del tubo. INSPECCION Es mas dificil efectuarla en pequerios conductos. Muchos de los combi nados se inspeccionan directamente por el trabajador, cosa que no es posible en las mas grandes alcantarillas negras. MOLESTIAS EN LA CONSTRUCCION Y REPARACION La construccion de una red negra origina menos molestias al transito y al vecindario; puede efectuarse sin clausurar completamente las calles durante ella; es mas rapida y, por tanto , las quejas inevitables por roturas de pavimentos , tierra, etc., son mas tolerables. Un sistema de grandes conductos requiere mas tiempo, y las molestias y malestares son mas intensos. Cuando se trata de reposicion de un tramo de alcantarilla es mas facil y menos costosa en un conducto solo para aguas negras. Pero en el sistema unitario es mas facil reparar y atender a composturas pequerias por el interior en grandes conductos. Una obstruccion rebelde en un tubo estrecho obliga general mente a romper los pavimentos para lIegar hasta la alcantarilIa y reponerla, cosa que raramente acontece en un col ector combinado. OPERACION Y FUNCIONAMIENTO Refiriendose este al desague de las casas en la red publica, los sistemas presentan marcadas diferencias, siendo en este aspecto muy superior el combinado . Por un solo albarial exterior se entregan toda clase de liquidos sucios a los conductos unicos que existen en las calles. Dentro de los edificios, todas las descargas van al albarial interior. De manera que esta simplicidad constituye una gran ventaja muy de tomarse en cuenta. En el sistema separado, cuando existen dos redes completas, cada casa debe contar con dos albariales; por simple equivocacion, ignorancia 0 dolo pueden hacerse las conexiones invertidas. Un albarial de lIuvia conectado a una alcantarilla negra no permitira una rapida eliminacion y provocara a110ramientos indeseables de aguas lIovedizas mezcladas con desechos organicos. Por el contrario, un conducto negro que descargue en los pluviales origina depositos putrescibles , contamina las aguas blancas, y cuando se registran gastos maximos est os penetran en los albariales y brotan por las coladeras y registros de las casas. Ahora bien ; estas conexiones invertidas son muy faciles y factibles, originando un pesimo funcionamiento . Para asegurar que las instalaciones son 277
correct as y se usan deb ida mente. se requeriria una inspeccion y vigilancia continuas. que resulta onerosa para la autoridad a cuyo cargo esta el sistema, y molestia para el propietario . Estos inconvenientes son mas sensibles cuando acontecen en sectores densamente poblados . es decir. en barrios populosos, donde la mala fe de los habitantes es mayor 0 donde se procede equivocadamente debido a la rapidez en hacer una conexi on de albanal. En el interior de las casas se complica aun mas la separacion de las aguas . y casi es inevitable que los liquidos servidos vayan a dar a los tubos de lIuvia. y viceversa. Oebera contar cad a cas a con dos redes desaguadoras perfectamente diferenciadas y con dos albanales colectores. Si frente a la casa no hay alcantarilla pluvial . el desague se hace a la cuneta de la calle . y a veces esto complica la recolecc ion en el interior. En un cambio de sistema se presenta el grave problema de modificar las instalaciones interiores de un edificio . Por otra parte . el sistema separado exige obras mas costosas, dificiles y molestas de atender por los duenos de las propiedades.
EMISARIO En un sistema combinado. un emisor de gran longitud es muy costoso . En el separado, ofreciendo las aguas blancas menores peligros a la salubridad, podria fijarse ellugar de su vertido en las inmediac iones de la ciudad , y solo lIevar a gran distancia el colector de descarga de los liquidos negros. En caso de que los dos emisarios tengan que alargarse resulta preferible el sistema combinado. Podria darse el caso de que siendo este ultimo mas conveniente en una localidad. y estableciendose el vertido a bastante distancia. fuera mas economico, para evitar el emisor y costos que en tal caso resultaria, instalar mejor el separado y solo lIevar lejos las aguas negras con un conducto rei ativamente de pequeno diametro.
TOPOGRAFIA Y BOMBEO Este es uno de los facto res de gran peso en la elecc ion del sistema. Si una poblacion es sensiblemente plana. y no hay nec6sidad de tratamiento ni de bombeo, en general es ind icada la canalizacion unica. En caso de eleccion de un sistema separado para tal lugar. seria ind ispensable establecer las dos redes integras. porque con una sola quedaria incompleto el saneamiento. dejando sin resolver el problema de inundac iones yencharcamientos. En cambio. en localidades de topografia accidentada . con pendientes fuertes en las calles, es casi imperativa la separacion de las aguas. Se alcantarillarian los liquidos residuales y se dejarian escurrir las aguas lIovedizas por los declives superficiales. EI movimiento se verificaria con tal rapidez que si se dispusieran coladeras para detener las aguas, estas pasarian sobre elias, resultando inutil la instalaci6n subterranea pluvial. EI problema se res278
tringiria a las partes bajas y planas donde no tuv ieran las aguas superficiales una salida natural. Las ciudades planas tienen indicado el bombeo para una buena el iminaci6n de las aguas molestas, y el establecimiento de las plantas respectivas requiere un estudio cuidadoso . En un sistema combinado se mueven Ifquidos de desecho y Ilovedizos en las epocas correspondientes y s610 aguas negras en los estiajes. En el separado se dispondrfan plantas adecuadas para pequenos volumenes de estas ultimas con funcionamiento constante y grandes bombas para los dias de lIuvia. APROVECHAMIENTOS Y TRATAMIENTO Las aguas de lIuvia son motivo de molestia en una ciudad, de amenaza muchas veces por las inundaciones que suelen provocar y de amenaza a la salubridad ; pero siendo aguas de menor peligro que las negras, es factible y conveniente en ocasiones aprovecharlas, por ejemplo , en irrigaci6n . En este caso es pertinente canalizarlas sin mezclarlas con las negras. EI aprovechamiento de estas ultimas crudas , es decir, sin sufrir un previo tratamiento , entrana peligros a la salubridad, y, por tanto , cuando se utilicen, debe ser bajo un cuidadoso control. Y en este caso se manejan por separado. Si por aprovechamiento, por no causar danos ni molestias, 0 por cualquier otro motiv~, se requiere sujetar las aguas negras a un proceso de depuraci6n, el sistema divisor es el indicado, pues no conviene mezclar el pequeno caudal de aguas negras con las lIuvias. EI total de Ifquidos combinados requeriria instalaciones muy grandes en comparaci6n de las que tratarian s610 las aguas negras. La necesidad de un tratamiento viene a ser el unico caso en que el sistema por establecer queda perfectamente determinado, que es el separado, aun cuando otras considerac iones indique el unitario. Cuando se espera instalar una planta de tratamiento en un futuro pr6ximo, aun cuando sea imperioso eliminar los liquidos pluviales, se construye la red negra del sistema separado de inmediato , dejando para mas tarde efectuar el alejamiento de las otras aguas. COSTOS Y FINANCIAMIENTO La cuesti6n de costa y manera y facilidad de aven irse fondos es de suma importancia, al grado de que muchas veces tal 0 cual proyecto, aun el menos adecuado, es el que obtiene preferencia y se decide construir, por ofrecer una erogaci6n menor de inmediato. La red combinada se establece en todas las calles que se van a sanear, por 10 cual su costa es elevado, dado que los conductos son siempre de grandes dimensiones (de 30 centimetr~s de diametro a 2 y 3 metros). Si el sistema separado s610 consta de la red negra, el gasto que origina es mucho menor, digase una tercera parte del anterior (tubos de 20 centimetr~s a 25, 30 y 60 a 10 mas) .
279
Si el sistema es separado y se precisan las dos redes completas costara mas que el combinado, una te rcera de exceso. Si en el sistema separado la red pluvial no se extiende en toda la localidad, el monte total baja y puede lIegar a ser menor que el de una red combinada. Otro factor decisivo en la elecci6n del sistema es la posibilidad de arbitrarse fondos para su construcci6n , y que, desde luego, esta supeditada al costo. EI bombeo encarece mucho las obras , por 10 cual, en ocasiones se restringe el saneamiento a s610 la eliminaci6n de los Hquidos residuales. La falta de dinero, los recursos para conseguirlo, la riqueza de una localidad para gastar fuertes sumas 0 facilidad para obtener creditos, etc., facilita 0 dificulta el establecimiento del sistema mas apropiado. Aquf es donde ofrece ventaja del sistema divisor 0 separado. La red para aguas negras tiene menor costo ; es al mismo tiempo la que se requiere instalar con mayor urgencia y, p~r tanto, puede construirse a reserva de completarla con el desague pluvial. DIVERSOS En grandes ciudades ofrece mayores ventajas el sistema combinado, y en los pequenos agrupamientos humanos resulta mas conveniente el divisor. Los peligros de dano a la salud son mucho mayores en los nucleos populosos, pero tambiem en ellos hay mas elementos disponibles, y, por tanto, estan en mayor aptitud de gastar fuertes sumas en resguardarse de dicho dano. En distritos centricos 0 densamente poblados resulta mas conveniente el sistema unitario. Las poblaciones pequenas cuentan, por 10 general, con un ambiente mas propicio a la purificaci6n natural del ambiente, por 10 cual a veces es suficiente para cierto tiempo resolver el problema de las aguas residuales. EI aprovechamiento de las aguas en ciertos lugares no s610 es conveniente, sino que resulta ventajoso en otros aspectos de salubridad . Existen, segun las condiciones locales, otros motivos que ponderan un sistema u otro . SISTEMAS MIXTOS Por la exposici6n anterior se puntualizan algunos aspectos generales de excelencias e inconvenientes de cada sistema, y no puede considerarse una sola superioridad bajo un cierto punto de vista para ~Iegir un sistema, sino que, como antes se expres6, el que se acepte debe reunir el mayor numero de ventajas. Ciertas caracterfsticas, sin embargo, son decisivas en determinados casos. EI tratamiento de las aguas impone el sistema divisor; muchas veces no es ni siquiera conveniente mezclar las aguas industriales con las domesti-
280
cas. Raz6n tan determinante es esta, que como ya se dijo , muchas poblaciones han sustituido sus sistemas combinados por separado. Por otra parte, la educaci6n de los habitantes para hacer buen uso de las alcantarillas, la sencillez de un empleo unico, es un factor importante para preferir un sistema combinado. Elegir este en una ciudad en desarrollo ofrece tam bien la ventaja de contar con una obra completa de alcantariIIado, dada la natural apatia de los gobiernos en dejar sin terminar obras incompletas que funcionan ya, 0 considerar posteriormente como definitivas instalaciones ejecutadas con caracter provisional. Estas y otras muchas razones especiales en cada caso indican que no es posible la separaci6n absoluta de los dos sistemas ; frecuentemente la combinaci6n de ellos resuelve el problema, teniendose asf un Sistema Mixto, que utiliza una 0 dos redes en una parte, y combina la construcci6n de las alcantarillas en tal forma , que se realicen las finalidades perseguidas en el saneamiento de una poblaci6n, 0 sea, la eliminaci6n rapida y segura de sus desechos Ifquidos y su dep6sito final en las mejores condiciones para la salud colectiva . FORMULAS PARA EL CALCULO DE UNA ALCANTARILLA Para calcular las secciones de las alcantarillas se necesita conocer el gasto maximo que debe pasar por elias . Para el caudal de aguas negras se toma como base la aportaci6n 0 sea el gasto medio de un dfa del ario . Como este gasto no es uniforme se consideran las fluctuaciones que experimenta durante el dia para conocer su maxima fluctuaci6n . Si por ejemplo se designa por "q" dicho gasto, por 10 general se toma 2q para la fluctuaci6n maxima y O.Sq para la mfnima; pera para prevenir alguna afluencia 0 variaci6n extraordinaria se toma un factor de seguridad que tam bien en terminos generales puede estimarse en 2; por tanto , el maximo caudal de aguas negras sera de 4q . En su funcionamiento normal una alcantarilla IIevara agua a media secci6n con gasto de 2q y como corriente minima tendra la originada por O.Sq . Existen algunas f6rmulas empfricas como la de Harmon que calculan estas fluctuaciones y que se vera adelante. Cuando se trata de eliminar aguas de IIuvia se estima el maximo caudal Q proveniente de la IIuvia maxima que acontezca en la regi6n, 0 la que se haya estimado conveniente eliminar con seguridad . Un conducto para aguas de IIuvia debe tener capacidad para este maximo Q . EI problema inmediato de una alcantarilla es determinar su secci6n y su posici6n una vez conocido el gasto Q . La f6rmula Q = AV resuelve el caso siempre que se conozca la velocidad media V; pues :
A = ...Q V La velocidad media se obtiene empleando cualquiera de las f6rmulas establecidas : 281
v -- rt- r% s% 1
V= C F La primera tiene la ventaja de ser manejable sin tablas ni diagramas. La segunda es mas generalizada y el coeficiente C puede calcularse por la expresi6n de Bazin 0 por la de Ganguillet y Kutter. La pendiente "s" que entra en los calculos es la piezometrica 0 hidraulica. Se deben distinguir dos clases de pendientes : la piezometrica y la geometrica. que es la pendiente propia del conducto. es decir. la pendiente segun la cual se coloca una alcantarilla para facilitar el escurrimiento . Se toma como pendiente geometrica la pendiente de la plantilla . Las del eje y clave del conducto son iguales a ella.
Fig. 90
Como es muy laborioso y cansado hacer el calculo hidraulico de un alcantarillado. puesto que son repetitivos para cada tramo, se recurre a nomogramas establecidos para este fin como es el caso del nomograma para calcular el gasto maximo con el coeficiente de Harmon cuya f6rmula es:
M
P
282
14
4+JP
+ --- --- -- -----
es la poblaci6n expresada en miles.
310 IOO~IOO
0- KA S'4
y-
.50
t
.06
'm~r'o
...... lOM
n-0.015 tOO
'50
20000 000
"000 .000 4000
200
,.,
100
5000
~2000
100 80
..,
300
r
...
""
.0
40
2OO
9
20000]
0'"
"5
1.15
0 .7'
o.eo-r
'22
20
50
0 .6
10
oeo
lOS
0.""
1.00
9
a '0 I
5
0.5
"
4
4
J i
I J
I.
30
f
.
:""
I
30
~
c 0
.it
~
... :r
.a "2
J
J~
..•
0_10
.~
i 1
to
30
0.5
~
I. i
>
20
0 .4
10 I
0.3
~ i
J
0.2
5
0
0.15
. ••
L5
0
20
E u c
4
j
Q
'0
•• '0
.I J
d
j
J J
j
0.4
'0
I11 I
0.2
..
;,
DE
BURKL.I-ZIEGL.ER.
NOMOGRAMA
i
J
..
0.10
s
"0
...
050
J
~§
0.'
•
I oooi
t
0 .70 . .
I!l
IJ DE
0
090 0
J
0 ...
I
III NOMOGRAMA
040
]I 0.20
i J
,.I!
J J
0.95
I
o.
:;:
A.
.5
..
30
40
0 ."
~
5.
100 10 60
0 ... 0.1 0.7
20
02Q
1.12 1.11
'~r
'07
60
20
1.14
1.14
'"
30
4
blooo
o
244
10 70
.0 -40
'"ao 50
a 000
300
105
70
"-
""0 400
1.11 1.12 U5
1'·'-
0 .• 30000
'.05
105
,z,s s "2
040 .30
20
1.. ...
.
00
MAN N I N G. _ ·ARIA DE RECURSOS HlDRAUUCOS
ABUA POTABLE Y ALCANTAltILLAOOS OIR£CCION
Colcularon: IIIIM R_POPocA_II.GUZiiiilNG
-;0;
Re"isO: AN1ONIO C . .11",£2 ..
Noto:
,."OYECTOS
"''''ING.
E.te -oerama _ reposiciOn det de teeM JuliO de t950.
i&i6""".....n........;o .........
'""'""":. ..' ..... N
EI ..... dill lb.... de Di...,.
It....... ytU II.
DE
NOMOGRAMAS DE LAsFORMlLAS DE iii IQ..Y-Z'EGLERY RELACION DE LOS ELENENlOSHlIlDEL."N80ClRctLAR.
.... D.r._ ....
.........
.. _ 1Rft.....,....""''"
V.C.623
L 'lon9,lud en kllom.lros. L
p P,M
A
0
O'dens,dod d. pobioci"n .n hob./km.
,~C>-
A 'oporloc llin en lis l hob.ld io.
-
0
P : : pobloc1on en mdes.
ICC>-
eo 60 ~
40 1lO
100
8 S S
~200
eo
:-.
M ' co.ficienl. d. Hormon' I + ~
60
3G
20
20
10
100 80
2
oeo 0.5C>OOC>-
030 Q20
1000
<00
900
200
40
10 8
'"
6
20
100 80 60
10
2
,
, •0
I
0.8 0.1 o.s 00 03
S
S
Z
2
OJ! Q5
0.02
700
700
600
600
SOO
>00
00
400
<00
)()()
pobloc,dn mull iplicodo par 81 cOOici.nl. dl Hor-
n. Se uno m Con
sao
0.1 0 00
.1 I/Olor dl P can A y s. I•• 01 90sl0 mo-
A y el volar d. PaM lIevodo a 10 IIcolo P,"
~u:... l
.0 200
200
0.2 i':.o
I 008
P .....
a
•
P Pd.
P .....
l"~ °rj~t Nn.
m
n
I
Fo06 004
~
006 0 .10
~Q.-'-
obli.n. II 90Sl0 md.imc In 10 IIcolo O.
03 0.2
de Hormon conserve un yalor constonte de2 .
!. Uni.ndo L y 0 s. obli.n. 10 poblocidn en p,Y 10
I
0.0
0." " 0.040.03
coet
dio en O.
0.8 0.' 0.0 0.3
I
0 .0& -
800
10
s 0
I
0.1
800
mon en P.M.
'"
20
3
0 .08
Poro poblociones mayor •• de 100000 hob .1-
'0
S 4-
0.2
-
~
I
O.llC>-..
600 300
60
0 3
Q - 905tO en Its. / seo
o.o , i~~. 100 90
100
L'20 km
P'IO
amodlO ' 23
D·500hob.l km .
P.M · 29 . ~
O.mOxlmo .z: 64
A· 200lls.l hob Idio.
0.0 50
J5Et'!.ETARIA DE RECURSOS HIDRAUUCOS AGUA POTABLE Y ALCANTARlllAOOS DI Jll CCIO lol
Of
'I'II OY [ CfO S
NOIIIOOIIAIIIA PIlRA CAl-CULM
NOTA.
Co ic uioron
lies ItlUziiJlkiO · I(POfiiO¢ir . o.buJo f
c?"§%( . 4es t:.'
,2!JAVIlftk:>fZ
c
•... SAiiuh l.UiO .. Jefe Teller de Olbu,o
M.~ "V[ (t A
Es1e nomooromo es reposicidn del de fecl>o , Julio de I 9 ~ O.
aASTO IIAXIIiO CON n. aVln Df HAIIMON.
n.
cot:fI--
AIII .. " O"
283
Para la aplicac i6n de dicho monograma se necesita conocer la longitud " L" del tramo en Km ; la densidad " 0 " de la poblac i6n en hab./Km y la aportaci6n "A" en 1/ h/d. Con la long itud " L" y la densidad " 0 " se entra al monograma y se obtiene la poblaci6n " P" en miles y el producto de la poblaci6n P multiplicada por el coeficiente "M" de Harmon en la escala P x M. Hallada la poblaci6n " P" y cono cida la aportaci6n "A" se toman como argumentos y se determina el gasto medio "0 ". Por otro lado, tomando como argumentos el factor P x M y la aportaci6n "A" el gasto maximo 0 en 1.p.s. Para conocer el d iametro y las condiciones de escurrimiento tanto a tubo IIeno como parcial mente IIeno, se emplea el monograma de Manning, donde entrando con el gasto 0 maximo obtenido y la pendiente hidraulica en milesimas previamente conocida , se determina el diametro en centimetros y la veloeidad en m.p.s. En este mismo monograma de Manning se determinan el gasto minima y la veloeidad correspondiente para ir eonstatando que no exista veloeidad menor 0.30 m.p.s. Si se trata de determinar el gasto maximo de aguas de IIuvias se recurre a la f6rmula de BURKLI - ZIEGLER cuya expresi6n es:
0 = KiA% S% Q = gasto en m3.p.s K = Coefieiente de impermeabilidad i = intensidad de IIuvia en mm/minuto 0 em/h~ra S = pendiente de la superfieie en milesimas
Ejemplo: Calcular el gasto que arroja una superficie de 225 hectareas, eon pendiente de 0.0004 eon una intensidad de IIuvia de 0.6 milimetros por minuto. Considerar un eoeficiente de impermeabilidad de 0.6 Datos A S
= 225 Has = 0.4 (milesimas) K = 0.6 i = 0.6 mm / min .
A%
=
Slf4 =
225%
=
58.09 Has.
0.4% = 0.795 ; de don de:
KA% S% = 0.6 (58.09) 0.795 = 27.7089 Has. EI area de 225 Has. ha quedado reducida 27.7089 Has.; por tanto, el gast I coneel1trado sera el que proviene solamente de estas 27.0789 Has. La altura de pree ipitaei6n de 0.6 mm/min . viene a ser: 0.6 mm 60 seg . 284
=
0.01 mm / seg
=
0.00001 m/seg .
Como 1 Ha. = 10000 m2, la precipitaci6n por Ha. viene a ser de 10000 X 0.00001 = 0.1 m3/seg. Por tanto
= KA%
Q
is%
= 27.0789XO.1 = 2.771 m3/ seg.
Este problema se resuelve tambh~n por el monograma de Burkli-Ziegler que para el efecto existe. Se anexan estos monogramas en los que por sf mismos explican su manejo. DISPOSICION DE LA RED DE ALCANTARILLAS De acuerdo con la traza de la poblaci6n, la topograffa, el sitio de emplazamiento de la planta de tratamiento, el punto de vertido y el sistema elegido (separado, combinado, mixto) la disposici6n de la red de alcantarillas puede sar en forma de peine, doble peine en bayonetas, etc. E) ()
0
0
.
0
0
-'0
0
0
0
0
-
0 PEINE
r'
0
0
DOBLE PEINE
., :>
r-
0
BAYONETA
285
TRATAMIENTO DE AGUAS NEGRAS GENERAL! DADES En nuestro pais, las aguas negras procedentes de los sistemas de recolecci6n y alejamiento (alcantarillado) descargan en la mayoria de los casos, en los cursos naturales de agua para su disposici6n final. Se exceptuan algunas formas de disposici6n por irrigaci6n . La descarga esta limitada por la capacidad de autopurificaci6n de las aguas receptoras. A pesar de que las aguas negras estan constituidas, aproximadamente, por 99.9% de agua y 0.1% de materia extrana, su descarga en una corriente cambia las caracteristicas del agua que la recibe . En esta forma los materiales que se depositan en el lecho impiden el crecimiento de plantas acuaticas; los de naturaleza organica se pudren robando oxigeno al agua con producci6n de mal os olores y sabores; las materias t6xicas, compuestos metalicos, acidos y alcalis afectan directa 0 indirectamente la vida acuatica; las pequenas particulas suspendidas como fibras 0 cenizas pueden asfixiar a los peces por obstrucci6n de sus agallas; los aceites y grasas pueden flotar en la superficie 0 adherirse a las plantas impidiendo su desarrollo. De todo ello se desprende la importancia de reducir la descarga de aguas negras en las corrientes de agua, a los limites de autopurificaci6n de las aguas receptoras: Ahora bien, el volumen de aguas negras que se pueden descargar a un curso de agua se incrementa: 1. Mejorando el poder de purificapi6n de la corriente de agua 2. Evitando que lIegue a ella en forma total 0 parcial la materia acarreada por los sistemas de alcantarillado. Lo primero se logra: a) Disminuyendo la velocidad del agua en la zona de descarga por embalses 0 ensanchamientos del cauce . b) Regulando la formaci6n de dep6sitos de lodo por canalizaci6n del cauce del rio. c) Aumentando la aereaci6n provocando, artificial mente, disturbios en la superficie del agua por cascadas, remolinos, etc. d) Impidiendo que disminuya la cantidad de agua de diluci6n, como sucede en epoca de estiaje , mediante obras de regulaci6n . Generalmente estos procedimientos requieren obras muy costosas por 10 que, resultan antiecon6micas. Lo segundo se consigue sometiendo a las aguas negras a los procesos que se conocen como de "tratamiento de aguas negras". La operaci6n de eliminar la materia contenida en las aguas negras se dificulta por encontrarse parte de ella en so!uci6n y otra en suspensi6n en forma de s61idos que pueden ser sedimentables 0 no sedimentables. Para realizarla existen diversos procesos que al aplicarse aislados 0 en conjunto permiten obtener diferentes grados de purificaci6n de las aguas tratadas. 286
rSQUf:MA DE PROCtSOS tN UNA PL1NTA C.IUDAD.
~ .
.:
\
._:... . .
. . ' .' ;.... . -...
.
.'.
/
,0
~~
,1','
r
Y Qntna petrG
removeT CL .
ac:cion biolo
t I O .....
dond« 5e 4SIIIntan la
9 rcwa
_+_, Cl~r.
."
J.
TAI1QIJe bUA~t~bOR
'MOO 00<0,,0. do.....1 I(q.;do q.&V;' n4 del tanqu« de s.di",entacio'n ~. ~5p'orddo .11 un lec:.~ de piedra qll~ climIMQ-
luc-
I
TAHO\l! Df. t>!DIM!rtTACION PRIMARI}" TANQu~ ~I!. f.~OIM.NTAcIOti kUI U Osi«l1tal1 I~ ,,01ides SI!.CUNl>ARIA que «liminG los IZtt .5."pcnaion t~"sforrnQn s6la dos YCtmQrlCZ n ~es~
--i>----- •,---1--
dose en lodoll .
-·...···-··..~-··· ..1
10dos.
Sit (lstobili~an
10-.
CL.O.RlC.IOtj tTUIf
tu .
bac:terla'
A6ttA TIUTAD .. quta
Qflrovcchars/l para Ti ~Q otTO c:u r~o de Q911Q
It-:· Z'.. .. -II .1 iI"T' •... i . '11' . : :~
LECHO Dr. S1.CAOO que pctTm i-
te dispon4Y de 'os lod05 mediante incinnaciofl, enr(lrYQ micnto
~
0
Como etbono .
-"
1'!
i
'"'-
Y
TANQU! DI5!5TOR ~
dond«.
i
C:-II C)JI NWd\ Fig. 92
parQ des· T'CmQnQIl_I
Iln
.solo-
EI tratamiento de las aguas negras debe equilibrarse con la capacidad de purificaci6n natural de las aguas receptoras , de modo que el proceso resuite econ6mico y util. Dado 10 complejo del problema que representa el tratamiento de las aguas negras, resulta evidente que su consideraci6n corresponde exclusivamente a personal especializado en esta rama de 1a ingenieria. Por esto, la descripci6n sobre procesos e instalaciones que se utilizan para el tratamiento de las aguas negras que se explican a continuaci6n posee exclusivamente el valor de informaci6n y por 10 tanto no intenta servir como base para el diserio y calculo de plantas de tratamiento , pues se insiste que es funci6n que se reserva a los tecnicos especializados. PROCESOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS NEGRAS Los procesos utilizados para el tratamiento de aguas negras pueden clasificarse en dos aspectos principales : a) TRATAMIENTO PRIMARIO Es la serie de procesos que permiten remover los materiales en suspensi6n en las aguas negras. b) TRATAMIENTO SECUNDARIO Es el conjunto de procesos para la remoci6n 0 estabilizaci6n de la materia putrescible en soluci6n 0 en estado colo ida I existente en las aguas negras. c) PROCESOS COMPLEMENTARIOS Bajo el nombre de "procesos complementarios" se agrupan metodos diversos para el tratam iento de la materia sedimentada conocida comunmente como "Iodos". Para la destrucci6n de organismos pat6genos pueden utilizarse aparatos cloradores como "proceso auxiliar". EI siguiente cuadro explica con claridad la finalidad que se persigue y los medios que se utili zan en las distintas eta pas del tratamiento . d)
T ANQUE IMHOFF
Es un tipo especial de tanque de sedimentaci6n muy usado para el tratamiento primario en combinaci6n con lagunas de oxidaci6n u otro tratamiento secundario, Consta de dos camaras : una superior que es la camara sedimentadora por la que pasan las aguas con una velocidad muy reclucida permitiendo el asentamiento de la materia en suspensi6n y otra camara inferior que es la camara de digesti6n , en la cual se desarrolla la descomposici6n anaerobia de la materia sedimentada . EI fondo de la camara de sedimentaci6n esta formado por dos losas inclinadas que en su parte mas baja se traslapan dejando un espacio 0 ranura que comunica con la camara de digesti6n cuyo piso forma una tolva . EI tanque IMHOFF tiene como prop6sito separar una elevada porci6n de las sustancias organ icas putrescibles que se encuentran suspendidas en las aguas.
288
EN :
TRA TAMIENTO PRIMARIO
SE UTILIZAN:
PARA:
Rejillas } Cribas Trituradotes mecanicos
Remover materia gruesa flotante y en suspensi6n
Tanques de decantaci6n} o desnatadores Tanques sedimentadores
Remover grasas y aceite
Desarenadores Tanques sedimentadores De acci6n
Remover materias sedimentables
Simpl~
Quimica
Tanques septicos Tanques Imhoff
Sombas y tuberia para} irrigaci6n superficial
TRATAMIENTO SECUNDARIO
PROCESOS COMPLEMENTARIOS
Tanques con arena
Remover y estabilizar materia por dispersi6n y filtraci6n verdadera
Lechos de contacto Madera Sobre Piedra Filtros rociadores Lodos activados
Remover y estabilizar materia en condiciones aero bias y mediante contacto con organismos vivos
Digestores Calentadores Precipitadores
}
Acondicionar los lodos
Lechos de secado Incineradores
}
Disponer finalmente los lodos
289
AI pasar las aguas negras por la camara de sedimentaci6n, se separan los s61idos sedimentables que descienden hacia la tolva y escurren, a traves de la ranura, hacia la camara de digesti6n. Como resultado de la sedimentaci6n, el agua negra que se descarga del tanque ha perdido, en promedio, un 55% de los s61idos sedimentables y su demanda bioqufmica de oxfgeno (DBO) se reduce en un 35% como promedio. La digesti6n de los lodos produce gases combustibles que se desprenden hacia arriba, siendo desviados de la ranura hacia las venti las de gas que flanquean la camara de paso. Con esta disposici6n se permite una sedimentaci6n tranquila que no se altera por el desprendimiento de gases y que es mas eficiente que la obtenida por la fosa septica. Las aguas negras sedimentadas se descargan del tanque, ya sea para recibir un tratamiento secundario, parli utilizarse en riegos 0 para verterse a las corrientes fluviales. Los lodos digeridos se extraen por gravedad 0 por bombeo a traves de la linea de lodos, desde el fondo de la camara de digesti6n para descargarse en los lechos de secado de lodos. Generalmente los tanques Imhoff permiten una detenci6n hasta de 2% horas en la camara de paso, para el gasto promedio y una capacidad en la camara de lodos que se calcula, a partir de la base de un pie cubico (0.03 m 3 ) por persona servida. Los lechos de secado de lodos son areas niveladas, recubiertas de arena, la que se soporta en una capa de grava graduada que descansa sobre un sistema de drenaje mas 0 menos perfeccionado. Su prop6sito es recibir los lodos digeridos para que se deshidraten 0 sequen , por percolaci6n del agua a traves del lecho de arena y por su evaporaci6n a la atm6sfera. Cuando el sistema de drenaje 10 permite las aguas que filtran a traves de la arena y la grava se incorporan a las aguas negras crudas que alimentan al tanque. Debe determinarse experimentalmente cual es el espesor conveniente de la capa de lodos en proceso de secado. En clima seco, es posible que se pueda secar rapidamente una capa de 30 cm. de espesor. No deben vaciarse lodos humedos sobre secos 0 parcialmente secos. Antes de recibir los lodos humedos deben limpiarse los lechos para eliminar los rest os de lodos secos, basura, vegetaci6n, etc. Por 10 general bastan unas dos semanas de secado. Los lodos digeridos secos constituyen un buen abono 0 fertilizante que puede utilizarse en prados y jardines municipales 0 en la agricultura particular con la advertencia al publ ico que 10 aproveche que no debe emplearlo en hortalizas 0 legumbres que se consuman crudas. Para operar con las menores dificultades un tanque nuevo 0 recien lavado debe tenerse la precauci6n de lIenar con agua limpia el tanque e inocular el contenido del tanque con una porci6n liberal de un buen lodo digerido de otro tanque Imhoff, 0 bien con suficiente estiercol fermentado. Se recomienda que en cada descarga de lodos, se tome la temperatura del material que esta escurriendo, 10 mismo que la temperatura ambiente. Con esto se tiene una indicaci6n valiosa de las condiciones en que se esta realizando la digesti6n.
290
TAl1QUE IMHOff
PLANTA
I>
E
Ninl del aqua
-IAiimliiillPL E
A.CQMOra S~dim4EntQdorQ a_C~martJ dtl dj9~stion C • Tu be rlc:l pa ra ~x hacc ion
a--~--C
d<& lodos
D.Camara da: 9Q~C:Z!:. 1..C~morQ d¢ notes
SfCC10N TRl"~VfRS1L
Vcrtcder
SICCIOH LONGiITUD1NAL Fig. 93
291
e)
LAGUNAS DE EST ABILIZACION
Estas instalaciones pueden definirse como estructuras para represado, sujetas a normas de control en cuanto a forma, profundidad y superficie. Se disenan y se construyen especificamente para el tratamiento de aguas negras, p~r proceso de autopurificaci6n biol6gicos, quimicos y fisicos . EI funcionamiento de las lagunas descansa en dos formas primitivas de vida: algas y bacterias . La fuente de energia es el sol. Esta energia unida a las propiedades fotosinteticas de las algas, las capacita para utilizar los desechos organicos parcial mente fermentados , principal mente bi6xido de carbono para producir mas celulas de algas y liberar oxigeno que estimula las actividades de las bacterias aero bias. Su principal aplicaci6n es el tratamiento completo de aguas negras y ciertos desechos industriales. Tienen las siguien tes ventajas : 1) costos mini mos de operaci6n y mantenimiento; 2) tratamiento eficaz de alto grado; 3) bajas inversiones de capital. Cuando se disena para recibir desechos pre-tratados 0 se us an como tratamiento secundario, despues del tratamiento primario convencional, se llama laguna de oxidaci6n. Desde el punto de vista de la Salud Publica, debe ran tenerse en cuenta las siguientes consideraciones: Debera evitarse el contacto humane con el contenido de las lagunas. Debe prohibirse cualquier uso de las lagunas con fines recreativos. EI ganado no debe tener acceso a elias. Debe evitarse el desarrollo de mosquitos por el control adecuado del crecimiento de plantas, tanto en las orillas como dentro de la laguna. Debe evitarse la proximidad de las lagunas a los abastecimientos de agua y a otras fuentes 0 instalaciones susceptibles de contaminaci6n . De ser posible, debers impedirse su localizaci6n en zonas de suelo poroso y formaciones de roca fisurada 0 bien tomarse precauciones especiales para lograr un sellado efectivo del piso y bordos. (Figs. 94 y 95.)
292
-
-- --
~
-
".
Fig. 94
293
LAGUNA~ DE l~TAf>IL'ZAC'ON
I"("·~"'~· &ORDO INTt!.RIOA.
SOQDO t,lCTERtOR
3'00m~
_
r
,
,
.'
.
"
..... .: : . . ~ - ... -,..... .. :: ... . -.... . .~
Influeni::c. l>Q~a \Q9Una mayor
Fig. 95 294
16 ~as.
BI BLiOGRAFIA EHLERS, VICTOR M. Y STEEL, ERNEST W.: "Saneamiento Urbano y Rural". 6a. Edici6n. Editorial Interamericana, S.A. UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES. FACULTAD DE INGENIERIA. INSTITUTO DE INGENIERIA SANITARIA: "Abastecimiento de Agua Potable a Comunidades Rurales". Publicaci6n No.7, 1971. SECRETARIA DE SALUBRIDAD Y ASISTENCIA (Mexico): "Cartilla de Saneamiento. Desechos". Direcci6n de Ingenieria Sanitaria. GUZMAN MARDUEf:'IO, ANASTASIO: "Hidraulica del Alcantarillado". Apuntes editados p~r la Revista Ingenieria Hidraulica en Mexico de la extinta S.R.H. REYNOSO TORRES, LAURO: "Tesis Profesional". PAZ MAROTO, Jos~ Y PAZ CASAf:'IE, Jos~ MARIA: "Abastecimiento de Agua". Tipografia Artistica. Alameda No. 12, Madrid, Espana. GOMEZ NAVARRO, Jos~ LUIS Y ARAGIL, Jos~ JUAN: "Saltos de Agua y Presas de Embalse" (Torno Primero) . Tipogratra Artistica. Alameda No. 12, Madrid, Espana. SERRANO E., LUISA: "EI agua y sus analisis". Editorial Cuauhtli. Gabriel Mancera No. 268. Mexico, D.F. SECRETARIA DE DESARROLLO URBANO Y ECOLOGIA (SEDUE): "Especificaciones para proyectos de Abastecimientos de Agua Potable en la Republica Mexicana". UNDA OPASO, FRANCISCO Y SALINAS CORDERO, SERGIO M.: "Ingenierfa Sanitaria". UTEHA, Mexico.
295
Abastecimiento de agua potable y disposicion y efiminacion do excretas Impreso en los Talleres Graficos de la Direcci6n de Publicaciones del Instituto Politecnico Nacional Tresguerras 27, Centro Hist6rico, Mexico, OF Abril 2006 . Edici6n: 1 000 ejemplares PROCESOS EDITORIALES: Manuel Toral Azuela DIVIS ION EDITORIAL: Jesus Espinosa Morales DIR ECTOR: Arturo Salcido Beltran
ABASTECIMIEHTO IE AGIA POTABLE
v DISPOSICION V ELiMINACION DE EXCRETAS
Las obras de abastecimiento de agua potable, asi como aquellas que sirven para la disposicion y eliminacion de excretas, aunado a otras actividades de la ingenieria sanitaria han contribuido a abatir las enfermedades de origen hidrico y de propagacion fecal y contribuyen a lograr las condiciones ambientales adecuadas de salud para el hombre. En este libro se tratan los temas de abastecimiento de agua potable y eliminacion de excretas con un enfoque sanitario. Contiene temas como:
• Planeacion y proyectos de obras de abastecimiento • Eleccion de la fuente de captacion y tuberia que debe emplearse • Obras de regulacion yalmacenamiento • Operacion y mantenimiento de un sistema de agua potable • Tratamiento y eliminacion de excreta humana • Alcantarillados, entre otros.
Se incluyen ejemplos con los calculos de diversos proyectos, con el fin de comprender mejor los conceptos.
ISBN 970-15-0770-3
A
Alfaomega Grupo Editor
9 789701 507704
