Proyecto Sanitaria I Sistema de distribución de agua potable 1. CALI CALIDAD DAD DEL DEL AGUA AGUA organolépticos: Características -Color -Sabor y olor -Turbiedad -Soli -Solidos dos totale totales s disueltos
Max. aceptable 15 C! "inguno 5"T #$$$ %g<
Observaciones C!-unid. Color verdadero 'ebe ser aceptable "T-uni. "e(elo%etricas de turbiedad
)e*uisitos de radioactividad del agua potable: Características )adioac. +l(a global )adioac.,eta global
Max. ac aceptable $$5 g&/ $#$ g&/
Observaciones
)e*uisitos %icrobiol0gicos: Características Coli(or%es totales Coli(or%es (ecales
Max. ac aceptable #$u(c&%l $u(c&%l
Observaciones
)e*uisitos (ísico-*uí%icos: Características -+lcalinidad total
Max. ac aceptable 16$.$$$ %g< CO#Ca
-'ure2a total -p -+rsenico +s -,ario ,a Cad%io Cd Calcio Ca Cianuro C"Cloruros ClCobre Cu Cro%o Cr34 luor ierro total e
#$$.$$$ %l< CO#Ca 7.5$$ $.$5$%g&/ 1$$$ %g&/ $.$$5 %g&/ 1$$.$$$ %g&/ $.$$ %g&/ 5$.$$$ %g&/ $.$5$ %g&/ $.$5$ %g&/ 1.5$$ %g&/ $.$$ %g&/
Observaciones 8ar9%. Control relacionado con p /i%t. n(eríos 4.5
Magnesio Mg Manganeso Mn Mercurio g "i*uel "i +lu%inio +lu%inio +l +%oniaco +%oniaco ";3 +nti%onio +nti%onio Sb Sodio "a 8otasio < "itritos "O- 8lo%o 8b Selenio Se Sul(atos SO;=inc =n
1#$.$$$ %g&/ $.#$$ %g&/ $.$$1 %g&/ $.$5$ %g&/ $.$$ %g&/ $.$5$ %g&/ $.$5$ %g&/ $$.$$ %g&/ 1$.$$$ %g&/ $.$5$ %g&/ $.$1$ %g&/ $.$1$ %g&/ #$$.$$$ %g&/ 5.$$$ %g&/
bser!aciones" Los bser!aciones" Los sólidos totales disueltos así como las coliformes totales y fecales exceden el máximo aceptable por la norma boliviana NB512, por consiguiente se deberá realiar el correspondiente tratamiento de agua para !ue se pueda considerar considerar potable"
#. C$LC C$LCUL UL DE LA P%LACI&' P%LACI&' 1ro. Calculamos el (rea de cada cuadra ;1-6
$ $ 1
$ $ 1
$ $ 1
1$$
$
$
#1 $ 22% & 1%% $ 22%%% m 2 $ 2"2 'as #2 $ 1%% & 1%% $ 1%%%% m 2 $ 1 'as #( $ 1%% & 1%% $ 1%%%% m 2 $ 1 'as
#) $*22% + 22% )1"-.&1%%/2 $ 10015 m2 $ 1"0015 'as #5 $*1%% + 1%% + )1"- .&1%%/2 $ 12%5 m 2 $ 1"2%5 'as 5
∑ Ai =7.4 has i =1
#do. C(lculo de la población total actual atos3 ensidad de población $ 2% 'ab/'as 4rea $ -") 'as Pob ) *.+ ,as - #/ ,ab0,as ) #/*# ,ab ro. C(lculo de la población 2utura atos3 oblación actual $ 2%-2 'ab 6ndice de crecimiento $ ("( *llanos. 7iempo $ 2% a8os 34todo 9:todo del crecimiento aritm:tico
5órmula
Pf =2072
{
1+
3.3 100
∗20
}
Pf =3440 hab 9:todo del crecimiento geom:trico Pf =2072
{
1+
3.3 100
}
20
Pf =3966 hab 9:todo de ;appaus
Pf =2072
{
+ ∗ 200−3.3∗20 200 3.3 20
Pf =4113 hab
}
ara la población futura escogemos el m:todo con el resultado mayor, en este caso el m:todo de ;appaus fue el !ue determinó una población en 2% a8os con mayores 'abitantes Pob #/ a6os ) +11 ,ab
. C$LCUL DEL CAUDAL DE DISE7 atos3 oblación futura $ )11( 'ab otación $ 12% l/'abd
Caudal de dise6o
C(lculos
Caudal medio diaria Qmed.d =4113∗¿ 120/86400
Qmed.d =5 . 71
l s
Caudal m(8imo diario Qmax.d =1 . 5∗5 . 71
Qmax.d = 8 . 57
l s
Caudal m(8imo ,orario Qmax.h =2∗5 . 71
Qmax.h =17 . 14
l s
+. DISE7 DE %9A DE CAP:ACI&' " DI;UE
Datos <$(m b $ 1m 9aterial3 =oncreto simple 1ro. C(lculo de % 1
B =−0.86∗1+ ( 2.45∗1 + 0.71∗3 2
B =2.11 m #do. C(lculo de , h =1.19∗1
h =1.19 m
)
2 2
<. ADUCCI&' P9 G9A=EDAD" DISE7 DE CA'AL >l caudal de dise8o de las obras de aducción depende del sistema de abastecimiento de agua3 a. ?i el sistema es por gravedad y cuenta con un tan!ue de almacenamiento y/o planta de tratamiento la obra de aducción debe calcularse con el caudal máximo diario" b. ?i el sistema es por gravedad y no cuenta con un tan!ue de almacenamiento y/o planta de tratamiento, y la aducción se efect@a directamente a la red, la obra de aducción debe calcularse con el consumo máximo 'orario" c. ?i la aducción es por bombeo y el sistema incluye tan!ue de almacenamiento y/o planta de tratamiento, la aducción debe calcularse en función al caudal máximo diario y el n@mero de 'oras de bombeoA en cambio si el sistema no incluye tan!ue de almacenamiento y/o planta de tratamiento y el bombeo es directo a la red, la capacidad de la aducción debe calcularse con el caudal máximo 'orario" Datos 3
l m Qmax.d = 8 . 57 =0.00857 s s % ) /.#/ m n ) /./1 >concreto? Calcular la pendiente
5%%)0% $
11))m
S=
10 1144
=¿ %"%%-
=álculo del tirante normal 2
A∗ R = 3
Q ∗n 1
S
2
2
( 0.20 +1.5∗ y )∗ y 0.00857 ∗0.013 ( 0.20 + 1.5∗ y )∗ y ∗( )= 0.20 + 2 y ∗√ 1 + 1.5 (0.0087 ) 3
2
2
1 2
y =0.044 m
8/+"O TO8O?)+CO
5$5
5$$
;>5 5$$ ;>$
;75
;7$
;16
$ $ 1
;65
$ $ 1
$ $ 1
1$$
;6$
$
$
@. DISE7 DE :A';UE SEDI3E':AD9 3
l m Qmax.d = 8 . 57 =0.00857 s s
1ro Seleccionamos la carga supercial >Cs? y el tiempo de retención >t9? por medio de tablas Datos Caudal m(8imo diario Carga supercial :iempo de retención Pendiente de la base S
/.//<* m0s / m0m#-dBa #.< ,oras Sin barredor mec(nico
#do C(lculo del (rea supercial total
Cs=
Q Ast
Ast =
Q Cs 3
m s ∗86400 0.00857 s dia Ast = =24.7 m m 30 m ·dia
2
3
2
ro Adoptar dimensiones del sedimentador
1"5
5m 2
As 1 =7.5 m
+to C(lculo del nmero de sedimentadores
Ns=
Ast 24.7 = =3.3 ≈ 4 sedimentadores As 1 7.5
Q 1 Cs 1= As 1 3
0.00857
m ∗86400 s s 1 día 3
m =24.68 m ·día
4
Cs 1=
7.5 m
2
2
>ntonces como 2%=s1)% está entre el rango de la carga superCcial para un sedimentador con lec'o bacteriano, está correcto" @to C(lculo del !olumen de un sedimentador V 1 =tR∗Q 1
hrs∗3600 s ∗0.00857 m 1 hr V 1 =2.5 =19.28 m s 4 3
3
=olumen total de sedimentadores
Vt = V 1∗ Nº de sedimentadores 3
3
Vt = 19.28 m ∗4 =77.12 m
*mo Altura media de un sedimentador
V 1 hm 1 = As 1 hm 1 =
19.28 m 7.5 m
2
3
=2.57 m
!o C(lculo de la altura de la pared de salida >,ps? y de la pro2undidad m(8ima en la ona de sedimentación >,ma8? x $ 5m / 2 $ 2"5 m y $ 2"5 m & %"%( $ %"%-5 m ?o $ (D *sin barredores mecánicos. hps = hm 1 − y= 2.57 m−0.075 m =2.5 m
hmax =hm 1 + y =2.57 m + 0.075 m=2.65 m
Fno C(lculo del caudal de 2ango ue llega a un sedimentador >;21? 3
C! ∗Ss∗Q 1∗86400 m Qf 1 = [ ] dia " fan#o∗10 3
onde3 =7 $ =oncentración de partículas *%"E%"-5. $ %"-5 ?s $ ?ólidos suspendidos $ 2%% mg/lt F1 $ =audal de un sedimentador $ %"%%5-/) $ %"%%21 m(/s & 1%%% $ 2"1 lt/s
fango
Qf 1 =
$ *1"%11"%) gr/cmG(. $ 1"%2 gr/cm(
0.75∗200∗2.1∗86400 9
1.02∗10
3
=0.027
m dia
C(lculo del !olumen de 2ango por sedimentador Vf 1 =Qf 1∗t
#sumimos una limpiea cada 1% días 3
m 3 ∗10 dias = 0.27 m Vf 1 =0.027 dia
C(lculo del !olumen de 2ango de todo el sistema Vft =Vf 1 ∗ Nº de sedimentadores 3
3
Vft =0.27 m ∗4 =1.08 m C(lculo de la tol!a
C(lculo del (rea de tol!a *#doptamos 2 sedimentadores. As + Af A 1 tol$a = 2
(
) ( ) 2
An&ho desed Area s%perior = As = = No de tol$a 2
'rea inferior = Af =0.1 m∗0.1 m =0.01 m 2
A 1 tol$a =
0.56 m
+ 0.01
m
2
2
= 0.285
C(lculo de la altura de tol!a de V 1 tol$a= A 1 tol$a∗ y
Vf 1 V 1 tol$a Nº de tol$as y = = A 1 tol$a A 1 tol$a
2
m
1.5 2
2
=0.56 m
2
0.27 m
y =
3
2 0.285 m
2
= 0.47 m
C(lculo del (ngulo de la tol!a >debe de ser mayor o igual a +< grados? y ( =tan− ( ) a− 0.1 1
2
( =tan−
1
(
0.47 0.75
−0.1
2
)
= 55.34 )
Cumple
*. DISE7 DE 5IL:9S C(lculo de ltro lento l Qmax.d = 8 . 57 =0.00857 s
m s
3
∗3600
1h
*a $elo&idad de filtra&i+n$aría entreVf = 0.08
Vf =0.25
s
3
m =30.85 h
m m y 0.25 hr hr
m hr
El área del tanque Aq no debe de exceder los 10m2 Tomamos Aq = 10 m2 3 m 30.85 Q h Nf = = =12.34 ≈ 13 filtros A,∗Vf m 2 10 m ∗0.25 h
C(lculo de ltro r(pido 3
l Qmax.d = 8 . 57 =0.00857 s
m ∗3600 s s m =30.85 h 1h
3
*a $elo&idad de filtra&i+n$aría entreVf = 2
Vf =3
m m y5 hr hr
m hr
El área del tanque Aq no debe de exceder los 10m2 Tomamos Aq = 10 m2 3 m 30.85 Q h = =1.03 ≈ 2 filtros Nf = A,∗Vf m 2 10 m ∗3 h
. DISE7 DE :A';UE .1. Denición y 2unción ?on los !ue regulan la diferencia de volumen !ue se produce entre el ingreso de agua al reservorio *teóricamente constante. y la salida de agua, constituida principalmente por la demanda 'oraria, la cual es variable durante las 'oras del día" La función principal es almacenar agua cuando el suministro es menor !ue el consumo y entregar el d:Ccit cuando el consumo supera al suministroA y suministrar presión adecuada a la red de distribución para satisfacer la demanda de agua" .#. Capacidad del tanue La capacidad del tan!ue o del conHunte de tan!ues, será igual al volumen !ue resulte mayor de las siguientes consideraciones a. Iolumen de regulación" b. Iolumen contra incendios c. Iolumen de reserva .#.1.=olumen de regulación >l volumen de regulación necesario, deberá ser capa de compensar las variaciones entre el gasto con el !ue la fuente alimenta el servicio y el gasto de consumo a cada instante >ste volumen podrá ser determinado por m:todos analíticos o gráCcos en base a las curvas de demanda de cada población y las curvas de suministro de agua"
>n todo caso se debe considerar este volumen de regulación entre el 15 y (%D del consumo máximo diario si el sistema es por gravedad ?i el sistema es por bombeo, se considerara este volumen entre el 15 y el 25D del caudal máximo diario, de acuerdo al n@mero y duración de los periodos de bombeo, así como los 'orarios en !ue se 'aya previsto dic'os bombeos" =omo nuestro sistema va a ser por bombeo, es decir la línea de conducción va a impulsar el agua !ue sale de los Cltros 'acia el tan!ue elevado, entonces utiliamos la siguiente fórmula3
Vre#%la&i+n= ( 0.15
0.25
) Vmax.d
Donde Iregulación $ volumen de regulación Imax"d $ Iolumen máximo diario y se determina como3 Imax"d $ Fmax"d & t Fmax"d $ =audal máximo diario t $ 7iempo estimado para el cálculo del volumen $ 1 día Para nuestro proyecto tenemos ue 3
Qmax.d = 0.00857
m s
∗ 86400
1 día
s
3
m =740.45 día
3
Vmax.d =740.45
3
Vre#%la&i+n= 0.20∗740.45 m ≈ 149 m
.#.#.
m 3 ∗1 día=740.45 m día
3
=olumen contra incendios
>ste es el volumen determinado a garantiar un abastecimiento de agua, en caso de una emergencia, para combatir incendios" ara la determinación de este volumen se considera un tiempo de duración del incendio igual a dos 'oras Vin&endio =Qi∗t
Donde"
Iincendio $ Iolumen contra incendio Fi $ =audal contra incendio t $ 7iempo !ue se considera dura un incendio $ 2 ' >l volumen contra incendios, debe ser determinado en función de la importancia, densidad de la ona a servir y el tiempo de duración del incendio" ?e debe considerar los siguientes casos3 •
•
•
ara onas con densidades poblacionales menores a 1%% 'ab/'a, considerar un caudal contra incendio *Fi. en la red de distribución de 1% l/s" ara onas con densidades poblacionales comprendidas entre 1%% 'ab/'a a (%% 'ab/'a, considerar un caudal contra incendio *Fi. en la red de distribución de 1E l/s" ara onas con densidades poblacionales mayores a (%% 'ab/'a a, considerar un caudal contra incendio *Fi. en la red de distribución de (2 l/s"
Como nuestra ona de proyecto tiene una densidad de población de #/ ,ab0,aH consideramos un caudal de 1@ l0s y un tiempo de duración del incendio de # ,oras 3
Vin&endio=16
.#..
l ∗2 s
h∗1 m ∗3600 s 1000 l 3 =115.2 m 1h
=olumen de reser!a
>sta consideración prev: el abastecimiento de agua durante los periodos de reparaciones de los sistemas de toma, conducción, tratamiento y/o en los casos de falla del sistema de bombeo" La norma boliviana recomienda calcular el volumen de reserva a partir de considerar ) 'oras de consumo máximo diario *Fmax"d. Vreser$a=Qmax . d∗t
Donde Ireserva $ Iolumen de reserva Fmax"d $ =audal máximo diario t $ 7iempo !ue recomienda la norma $ ) '
ara nuestro proyecto se tiene !ue3
3
m ∗3600 s s m =30.85 h 1h
3
Qmax.d = 0.00857
3
m Vreser$a=30.85 ∗ 4 h =123.4 m h
3
.#.+.=olumen nal del tanue ara el cálculo de la capacidad del tan!ue de almacenamiento, el volumen del tan!ue será igual al volumen !ue resulte mayor, de los calculados anteriormente" :ipo Iolumen de regulación Iolumen contra incendios Iolumen de reserva
Volumen [m3]
1)0 115"2 12(")
3
Vfinal =149 m
.. Dimensionamiento del tanue 1ro. Suponer una altura til del tanue '@til $ 5 m #do. C(lculo de la supercie del tanue S=
Vfinal h-til
3
149 m
S=
5m
=29.8 m
2
ro. Calculo del largo y el anc,o del tanue >n nuestro proyecto emplearemos el tan!ue con forma rectangular, y usaremos las dimensiones optimiadas !ue son L $ 2a
*∗a =29.8 m
2
2 a∗ a=29.8 m
2
2a
= 29.8
m
2
2
a =3.86 m
*=2 a =2∗3.86 =7.72 m +to. Suponer un !alor de bordo libre %L ) /.#/ a /./ m ara nuestro proyecto vamos a suponer un bordo libre de %"2% m
F. DISE7 DE LA 9ED DE DIS:9I%UCI&' DE AGUA P:A%LE
0"1"
JN7KM==JN
La red de distribución de agua está constituida por un conHunto de tuberías, accesorios y estructuras !ue conducen el agua 'asta las conexiones domiciliarias o 'idrantes p@blicos" # los usuarios *dom:sticos, p@blicos, industriales, comerciales. la red deberá proporcionarles el servicio constante, en las cantidades adecuadas, calidad adecuada y con una presión apropiada" #'ora bien, el dise8o de una red de distribución incluye la determinación de los diámetros de las tuberías, las dimensiones y el emplaamiento de los tan!ues de regulariación y almacenamiento, las características y la ubicación de los dispositivos de bombeo y control de presión" >stos deben seleccionarse de forma !ue se garanticen las demandas de agua con las presiones mínimas y máximas permisibles, asegurando así !ue no deterioren la operación de la red" ?e considera !ue su dise8o es óptimo cuando se asegura el costo de construcción, operación y mantenimiento de la red" #demás de contemplar el costo de tuberías, tan!ues, bombas, debe considerarse el de la energía el:ctrica para su operación" E"2" #K49>7K? > J?>O ara el dise8o de redes de distribución de agua potable se tiene !ue tener en cuenta3 • •
La concepción básica del sistema de abastecimiento de agua" 7rabaHos topográCcos de la localidad y sus áreas de expansión, !ue incluya3 erímetro urbano de la ciudad" 4reas de expansión previstas en el plan regulador" 4reas cuyo desarrollo es evidente y no están previstas en el plan regulador" 4reas en las !ue está pro'ibida la eHecución de obras de abastecimiento *par!ues urbanos, reservas forestales, etc"." Iías de ferrocarril y ve'iculares existentes y proyectadas" =ursos de agua con sus obras de canaliación previstas y proyectadas" uentes, viaductos y otros pasos de cursos de agua, vías p@blicas y calles" Mrbaniaciones existentes, tipo de pavimentos existentes y futuros" Kelevamiento de las partes del sistema de distribución existente, debidamente localiados en planos topográCcos" o o o
o
o o
o
o
o
o
Jnformación de componentes de sistemas existentes y otros"
E"2"1" 4K># >L KP>=7 >l área del proyecto debe comprender la población de proyecto y las áreas industriales y comerciales, presentes y resultantes de la expansión futura" >l área de proyecto debe ser deCnida mediante la interrelación de caminos, calles, ríos y otros accidentes geográCcos y demarcada en planos cuya escala permita mostrar los accidentes geográCcos utiliados para la demarcación" E"2"2" 7K#Q# > L# K> referentemente deben proyectarse redes cerradas cuando las posibilidades t:cnicas y económicas lo permitan" La forma y longitud de las mismas debe ce8irse a las características topográCcas de la localidad, densidad poblacional y ubicación del tan!ue de almacenamiento" ?e debe contemplar el desarrollo de la localidad para prever las futuras ampliaciones" La red abierta solo debe aplicarse en poblaciones dispersas y/o nucleadas !ue presentan desarrollo a lo largo de las vías de acceso a la población, donde los tramos de tuberías para cerrar circuitos resulten muy largos o de escasa utiliación" La red mixta debe ser aplicada en poblaciones nucleadas y !ue además presentan un desarrollo a lo largo de las vías de acceso" E"2"(" K>?JN>? > ?>KIJ=J urante el período de la demanda máxima 'oraria, la presión dinámica mínima en cual!uier punto de la red no debe ser menor a3 •
•
oblaciones iguales o menores a 2 %%% 'abitantes 5,%% m"c"a" Poblaciones entre # //1 y 1/ /// ,abitantes 1/H// m.c.a. oblaciones mayores a 1% %%% 'abitantes 1(,%% m"c"a"
Las presiones arriba mencionadas podrán incrementarse observando disposiciones municipales o locales de políticas de desarrollo urbano y seg@n las características t:cnicas del sistema de distribución" >n el caso de sistemas con tan!ues de almacenamiento, las presiones deben estar referidas al nivel de agua considerando el nivel de agua mínimo del tan!ue de almacenamiento" Las onas ubicadas en terrenos altos !ue re!uieran mayores presiones deben contar con sistemas separados de presión por medio de bombas y/o tan!ues elevados"
La presión estática máxima en la red, no debe ser superior a los -% m"c"a" La presión debe estar referida al nivel máximo de agua" La presión estática aconseHable y permitida en tuberías de distribución será de 5% m"c"a" =uando la presión sobrepase los límites establecidos máximos se debe dividir la red en onas !ue trabaHen con diferentes líneas pieom:tricas, mediante válvulas reguladoras de presión, cámaras rompe presión y/o la instalación de tan!ues paralelos"
E"2")" I>L=J#>? > J?>O La velocidad mínima en la red de distribución en ning@n caso debe ser menor a %,5% m/s para garantiar la autolimpiea del sistema" ara poblaciones pe!ue8as, se aceptarán velocidades menores, solamente en ramales secundarios" La velocidad máxima en la red de distribución no debe ser mayor a 2,%% m/s" # Cn de !ue no se producan p:rdidas de carga excesivas, debe aplicarse la fórmula de 9ougnie para la determinación de velocidades ideales para cada diámetro" ic'a fórmula es aplicable a presiones en la red de distribución de 2% m"c"a" y 5% m"c"a" y está dada por3
onde3 I $ Ielocidad en m/s $ iámetro de la tubería en m E"2"5" J49>7K? 96NJ9? Los diámetros mínimos de las tuberías principales para redes cerradas deben ser3 • • •
>n poblaciones menores a 2 %%% 'abitantes 1R >n poblaciones de 2 %%1 a 2% %%% 'abitantes 1 1/2R >n poblaciones mayores a 2% %%% 'abitantes 2R
>n redes abiertas, el diámetro mínimo de la tubería principal debe ser de 1R, aceptándose, en poblaciones menores a 2 %%% 'abitantes, un diámetro de (/)R para ramales" E"2"E" =#M#L>? > J?>O
La red de distribución debe calcularse para el caudal máximo 'orario o para el caudal máximo diario más la demanda contra incendios, utiliando para el dise8o el mayor valor resultante" ara el cálculo de la red de distribución se debe considerar la ona actual y futura con sus densidades actuales y a!uellas consideradas en los planes reguladores urbanos o establecidas por el proyectista sobre la base de información local" ara la deCnición de los caudales de distribución se debe tomar en cuenta3 los consumidores y los puntos signiCcativos para la luc'a contra incendios *en caso necesario." >n áreas con desarrollo no planiCcado se deben CHar consumos globales a ser atendidos a partir de derivaciones previstas en el sistema de distribución" La estimación de los consumos debe ser realiada3 •
•
9ediante el análisis de los datos de medición, en poblaciones con sistema de abastecimiento de agua con consumo medido" 9ediante datos de poblaciones próximas considerando el grado de semeHana de las condiciones socioeconómicas, en poblaciones !ue no dispongan de datos de consumo"