Guia de Agua Version 16-05-05.pdf

8/17/2019 Guia de Agua Version 16-05-05.pdf

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M M i i nni i sst t eer r i i oo d d ee S S eer r v v i i cci i ooss y y

O O bbr r aass P P úúbbl l i i ccaass

V V i i cceemmi i nni i sst t eer r i i oo d d ee S S eer r v v i i cci i ooss BBáássi i ccooss

PROAGUAS

“Guías de Diseño, Especificaciones Técnicas,Planos de Diseños Tipo y costos referenciales,para Proyectos de agua potable y saneamiento

de poblaciones menores a 10000 habitantes”

CCoommppoonneennttee

GUÍA TÉCNICA DE DISEÑO DE

SISTEMAS DE AGUA POTABLE PARAPOBLACIONES MENORES A 10000

HABITANTES

Mayo, 2005

BORRADOR FINAL

Aguilar Asociados S.R.L


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ÍNDICE

ÍNDICE i CAPITULO 1 - GENERALIDADES 1

1.1 INTRODUCCIÓN...........................................................................................................1 1.2 OBJETO 1 1.3 CAMPO DE APLICACIÓN 1

CAPITULO 2 - ASPECTOS BÁSICOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN 2 DE PROYECTOS DE AGUA POTABLE 2

2.1 CRITERIOS BÁSICOS PARA EL DISEÑO DE UN PROYECTO..................................2 2.1.1 Etapas de Diseño de un Proyecto 2 2.1.2 Componentes de un Proyecto de Agua Potable a Diseño Final 3 2.1.3 Principios para el Diseño de un Proyecto de Agua Potable 5

2.2 ESTUDIOS TÉCNICOS BÁSICOS PARA EL DISEÑO DE PROYECTOS DE AGUA POTABLE...........................................................................................................5

2.3. ESTUDIOS SOCIOECONÓMICOS PARA EL DISEÑO DE PROYECTOS DE

AGUA POTABLE...........................................................................................................9 CAPITULO 3 - PARÁMETROS BÁSICOS DE DISEÑO 11 3.1 POBLACIÓN DEL PROYECTO...................................................................................11

3.1.1 Métodos de cálculo 12 3.1.2 Aplicación de métodos según el tamaño de población 12

3.2 CONSUMO DE AGUA.................................................................................................13 3.2.1 Dotación media diaria 14 3.2.2 Dotación futura de agua 15

3.3 CAUDALES DE DISEÑO ............................................................................................16 3.3.1 Caudal medio diario 16 3.3.2 Caudal máximo diario 16 3.3.3 Caudal máximo horario 17

3.4 PERÍODO DE DISEÑO ...............................................................................................18 3.5 CALIDAD DEL AGUA..................................................................................................18 3.5.1 Calidad del agua natural para la selección de la fuente de abastecimiento 18 3.5.2 Calidad del agua para consumo humano 18

CAPITULO 4 – CAPTACIÓN DE AGUA SUPERFICIAL 19 4.1 DEFINICIÓN 19 4.2 FUENTES DE AGUA SUPERFICIAL 19 4.3 DISEÑO DE OBRAS DE CAPTACIÓN DE AGUAS SUPERFICIALES 19

4.3.1 Canal de derivación 20 4.3.2 Obra de captación lateral 22 4.3.3 Obra de captación de fondo 28 4.3.4 Estaciones de bombeo directo 32

4.3.5 Lechos filtrantes o Prefiltración 32 CAPITULO 5 – CAPTACIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA 37 5.1 DEFINICIÓN................................................................................................................37 5.2 FUENTES DE AGUA SUBTERRÁNEA.......................................................................37 5.3 DISEÑO DE OBRAS DE CAPTACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS .....................37

5.3.1 Captación de vertientes 37 5.3.2 Estructura filtrante (Galería Filtrante) 40 5.3.3 Pozos 45

CAPITULO 6 – CAPTACIÓN DE AGUA DE LLUVIA 50

GUÍA TÉCNICA DE DISEÑO DE SISTEMAS DE AGUA POTABLE PARA POBLACIONES MENORES A 10.000 H ABITANTES


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6.1 DEFINICIÓN................................................................................................................50 6.2 DISEÑO DE OBRAS DE CAPTACIÓN DE AGUA DE LLUVIA...................................50

6.2.1 Captación en la superficie del suelo 50 6.2.2 Captación en techos 52

CAPITULO 7- ADUCCIÓN DE AGUA POR GRAVEDAD 55 7.1 DEFINICIÓN................................................................................................................55

7.2 TIPOS DE ADUCCIÓN POR GRAVEDAD..................................................................55 7.3 DISEÑO HIDRÁULICO DE LA ADUCCIÓN POR GRAVEDAD ..................................55

7.3.1 Caudal de diseño 55 7.3.3 Diseño hidráulico de canales 55 7.3.3 Diseño hidráulico de tuberías 61

CAPITULO 8 - ADUCCIÓN DE AGUA POR BOMBEO 70 8.1 DEFINICIÓN................................................................................................................70 8.2 TIPOS DE ADUCCIÓN POR BOMBEO ......................................................................70 8.3 DISEÑO HIDRÁULICO DE LA ADUCCIÓN POR BOMBEO.......................................73

8.3.1 Caudal de bombeo 73 8.3.2 Altura manométrica de bombeo 74 8.3.3 Diámetro de la tubería de succión 79

8.3.4 Diámetro de la tubería de impulsión 79 8.3.5 Golpe de ariete 81 CAPITULO 9 – ESTACIONES DE BOMBEO 83

9.1 DEFINICIÓN................................................................................................................83 9.2 CLASIFICACIÓN DE LAS ESTACIONES DE BOMBEO ............................................83 9.3 DISEÑO DE LAS ESTACIONES DE BOMBEO ..........................................................85

9.3.1 Estimación de caudales 85 9.3.3 Sumergencia mínima 85 9.3.4 Potencia del equipo de bombeo 87 9.3.5 Capacidad de la cámara de bombeo 88

CAPÍTULO 10 – PLANTAS POTABILIZADORAS DE AGUA 92 10.1 DEFINICIÓN................................................................................................................92

10.2 CRITERIOS BÁSICOS PARA EL DISEÑO DE PLANTAS POTABILIZADORASDE AGUA ....................................................................................................................92 10.2.1 Procesos y operaciones de tratamiento de las aguas superficiales 93 10.2.1 Procesos y operaciones de tratamiento de las aguas subterráneas 95

10.3 OPERACIONES Y PROCESOS UNITARIOS EN PLANTASPOTABILIZADORAS DE AGUA..................................................................................96

10.3.1 Medición de caudales 96 10.3.2 Transferencia de gases (aireación) 102 10.3.3 Transferencia de sólidos 112

CAPITULO 11 – DESINFECCIÓN EN SISTEMAS DE AGUA POTABLE 164 11.1 DEFINICIÓN..............................................................................................................164 11.2 DESINFECCIÓN DEL AGUA PARA CONSUMO HUMANO.....................................164

11.2.1 Cálculo del peso de hipoclorito de calcio o sodio. 167 11.2.2 Cálculo del peso del producto comercial. 167 11.2.3 Cálculo de la demanda horaria de solución. 167 11.2.4 Cálculo del volumen de la solución. 167

11.3 TECNOLOGÍAS APROPIADAS PARA LA DESINFECCIÓN DEL AGUA.................169 CAPITULO 12 - TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE AGUA 171

12.1 DEFINICIÓN..............................................................................................................171 12.2 TIPOS DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO.......................................................171 12.3 CAPACIDAD DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO.............................................173



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12.3.1 Volumen de regulación 173 12.3.2 Volumen contra incendios 174 12.3.3 Volumen de reserva 174

CAPITULO 13 – REDES DE DISTRIBUCIÓN 176 13.1 DEFINICION..............................................................................................................176 13.2 TIPOS DE REDES ....................................................................................................176

13.3 FORMAS DE DISTRIBUCIÓN...................................................................................176 13.4 DISEÑO DE REDES DE AGUA POTABLE...............................................................179

13.4.1 Determinación de caudales en redes cerradas 179 13.4.2 Determinación de caudales en redes abiertas 183 13.4.3 Caudal en piletas públicas. 185 13.4.4 Análisis hidráulico de las redes de distribución 186

13.5 ASPECTOS COMPLEMENTARIOS PARA EL DISEÑO DE REDES DEDISTRIBUCIÓN.........................................................................................................187

13.5.1 Presión de Servicio 187 13.5.2 Velocidades 187 13.5.3 Diámetros mínimos 187 13.5.4 Profundidad y anchos de las zanjas 188

13.5.5 Conexiones Domiciliarias 188 13.5.6 Piletas Públicas 188 13.5.7 Medidores de Agua Potable 190

CAPITULO 14 – BOMBAS MANUALES 191 14.1. DEFINICIÓN..............................................................................................................191 14.2. TIPOS DE BOMBAS MANUALES ...............................................................................191 14.3. CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE LA BOMBA MANUAL................................197

CAPITULO 15 – VÁLVULAS, TUBERÍAS Y ACCESORIOS 198 15.1 VÁLVULAS ................................................................................................................198

15.1.1 Clasificación de las válvulas 198 15.2 TUBERÍAS Y ACCESORIOS ....................................................................................200

15.2.1 Tipos de Materiales para Tuberías y Accesorios 200

CAPITULO 16 – OBRAS ESPECIALES EN SISTEMAS DE AGUA POTABLE 202 16.1. ANCLAJES PARA SISTEMAS DE AGUA POTABLE ...............................................202 16.2. CRITERIOS TÉCNICOS PARA EL DISEÑO DE CRUCES DE CURSOS DE

AGUA ........................................................................................................................211 16.2.1 Sifones Invertidos 211 16.2.2 Puentes Rígidos 213 16.2.3 Puentes Colgantes 213

GLOSARIO 214 NOMENCLATURA 219

ANEXO 1 1 ANEXO 2 2 ANEXO 3 3



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CAPITULO 1 - GENERALIDADES

1.1 INTRODUCCIÓN

El Ministerio de Servicios y Obras Públicas, a través del Programa de Saneamiento

Básico para Pequeños Municipios (PROAGUAS) del Viceministerio de Servicios Básicosha identificado la necesidad de desarrollar la Guía Técnica de Diseño de Sistemas de

Agua Potable para Poblaciones Menores a 10.000 Habitantes, con el objetivo de mejorarlas coberturas en servicios de agua potable en el área rural y poblaciones menores; ydireccionar las acciones necesarias para la reposición y/o ampliación de sistemas deagua existentes.

La Guía pretende ser un instrumento de apoyo a los profesionales del sector y a losGobiernos Municipales a nivel nacional para mejorar sus coberturas en agua potable. Esparte de un juego de documentos técnicos desarrollados por el PROAGUAS que incluyen:Planos de Diseño Tipo, Especificaciones Técnicas y Costos Referenciales para sistemasde agua potable.

1.2 OBJETO

La guía establece los criterios técnicos de diseño de sistemas de agua potable parapoblaciones menores a 10.000 habitantes, considerando los parámetros, criterios yconsideraciones establecidas por la Norma y Reglamentos de Diseño para Sistemas de

Agua Potable vigentes.

1.3 CAMPO DE APLICACIÓN

La Guía se ha desarrollado para ayudar a los profesionales y técnicos superiores quetrabajan en el sector Saneamiento Básico para realizar el diseño de sistemas de aguapotable en poblaciones menores a 10.000 habitantes de todo el territorio boliviano.

Para el empleo de la Guía se espera que el lector tenga conocimientos básicos sobre eldiseño y/o construcción de sistemas de agua potable convencional y/o alternativa.

La Guía se ha elaborado tomando como base la Norma Boliviana (NB-689): Instalacionesde Agua – Diseño para Sistemas de Agua Potable y sus respectivos ReglamentosTécnicos editados en el año 2005.



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CAPITULO 2 - ASPECTOS BÁSICOS PARA LA IMPLEMENTACIÓNDE PROYECTOS DE AGUA POTABLE

Para la implementación de proyectos de agua potable es importante considerar aspectosbásicos que permitirán obtener sistemas sostenibles en el tiempo y que respondan óptimamente

a las necesidades de los beneficiarios. Para el efecto a continuación se presentan algunosconceptos básicos para entender mejor la implementación de proyectos de agua potable enpoblaciones menores a 10.000 habitantes.

2.1 CRITERIOS BÁSICOS PARA EL DISEÑO DE UN PROYECTO

Los criterios básicos para el diseño de un proyecto pueden clasificarse en:

• Etapas de diseño de un Proyecto• Componentes de un Proyecto• Principios para el Diseño de un Proyecto

2.1.1 Etapas de Diseño de un Proyecto

Un proyecto de saneamiento básico tendrá regularmente tres etapas de vidadesde su concepción hasta el término de su vida útil. Estas etapas son descritasa continuación.

2.1.1.1 Preinvers ión

La preinversión consiste en una serie de estudios que posibilitanestablecer las condiciones iniciales y actividades que se deben desarrollar

para implementar un proyecto de agua potable.

La preinversión puede dividirse a su vez en:

a) Idea de proyecto: cuando solamente se tiene la concepción inicialdel proyecto en respuesta a una necesidad de la comunidad ocomunidades. En los proyectos rurales de saneamiento básico, laidea de proyecto es presentada normalmente por la comunidad oel municipio.

b) Estudio de Prefactibilidad: mediante este estudio se determina siexisten las condiciones técnicas y financieras básicas para la

ejecución del proyecto; por ejemplo: el número aproximado debeneficiarios, posibilidades de financiamiento o cantidad de aguaen la(s) fuente(s).

c) Estudio de Factibilidad: este estudio tiene por objetivo determinarla viabilidad técnica y económica del proyecto, es decir,determinará si la o las soluciones que se propongan son posiblestécnica y ambientalmente; y, analizará extensivamente lasostenibilidad del proyecto desde el punto de vista social,



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económico y operativo.

d) Estudio a Diseño Final: consiste en el desarrollo de los estudiossociales, técnicos y ambientales que posibiliten la implementacióndel proyecto hasta su término. Es decir, a través de él sedesarrollaran estudios de campo extensivos, diseños de ingeniería

(hidráulicos, sanitarios y arquitectónicos), memorias de cálculo,determinación de volúmenes de obra, costos, forma deimplementación, etc. Además desde el punto de vista social sehabrá identificado a los líderes, organizado a los beneficiarios ycapacitado en los principios de educación sanitaria y otros.

2.1.1.2 Inversión

Se conoce con el nombre de inversión a la etapa del proyecto queefectiviza su implementación física. La inversión en proyectos desaneamiento básico podrá comprender los siguientes aspectos:

a) Construcción: fase en la cual se construye el sistema de aguasiguiendo las indicaciones técnicas detalladas en planos,memorias de cálculo y especificaciones técnicas productos deldiseño final.

b) Equipamiento: es parte de la construcción pero identificacomponentes fabricados por proveedores específicos, por ejemplo,bombas de agua potable, plantas de tratamiento compactas,paneles solares, etc.

c) Procesos operativos: se refiere a la transferencia de conocimientoso capacitación sobre los sistemas e instrumentos que posibilitan la

administración, operación y mantenimiento de los sistemas deagua potable.

2.1.1.3 Funcionamiento del Servicio

Se entiende como tal, al conjunto de actividades que permiten otorgar elservicio de agua potable. Se inicia con la puesta en marcha del serviciohasta el término de su vida útil. Durante el funcionamiento del servicio, laentidad responsable cumplirá las funciones de administrar, operar ymantener el servicio en forma eficiente y sostenible.

2.1.2 Componentes de un Proyecto de Agua Potable a Diseño Final

Para el diseño final de un proyecto de agua potable deben ser considerados trescomponentes interrelaciones estrechamente, estos son:

a) Componente técnico

Consideran aquellos aspectos de topografía, ingeniería sanitaria e hidráulicanecesarios para el diseño técnico del proyecto, por ejemplo: determinación del



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volumen del tanque de almacenamiento o los diámetros de tubería en las redesde distribución. Este componente se ve reflejado en libretas topográficas, planos,memorias de cálculo y memoria técnica del proyecto; será desarrolladoconsiderando los criterios de diseño emitidos a través de la Norma NB-689 deDiseño de Sistemas de Agua Potable y sus Reglamentos.

b) Componente social

Considera los aspectos sociales, económicos, de salud y productivos de lapoblación beneficiaria tanto antes como después de la implementación delproyecto. El componente social deberá lograr la organización de la comunidadbeneficiaria en torno a una entidad que promueva inicialmente la construcción delsistema y; posteriormente, se encargue de la administración del servicio (podríaser una entidad diferente que la primera). Todos los aspectos referidos a laorganización comunitaria antes, durante y después de la entrega del servicio,están detallados en la Guía de Desarrollo Comunitario del Viceministerio deServicios Básicos.

Puesto que la dotación de agua potable es en si un proyecto social (nocomercial), los impactos que se logren deberán ser evidenciados en mejoras enla salud de los beneficiarios, mejora en la economía del lugar y mayorproductividad.

c) Componente ambiental

En este componente se determina el impacto positivo o negativo del sistema deagua potable en el entorno ambiental.

Normalmente, los aspectos ambientales se han considerado dentro delcomponente técnico, sin embargo, es conveniente que la parte ambiental sea

realizada y diseñada con un enfoque independiente del responsable del diseñotécnico. Este principio permitiría un análisis imparcial sobre la afección o no delmedio ambiente y posibilitar las posibles medidas ambientales. Los aspectosambientales necesarios para la elaboración de un proyecto de agua potable,están enmarcados dentro del Reglamento de Prevención y Control Ambiental y elReglamento de Contaminación Hídrica de la Ley de Medio Ambiente. Existetambién la Guía de Evaluación Ambiental del Fondo de Inversión Productiva ySocial la cual puede ser consultada para completar el estudio ambiental.

d) Interrelación entre componentes

La implementación de un proyecto de saneamiento básico debe necesariamente

lograr la interrelación entre los componentes señalados con objeto de lograr lasostenibilidad del servicio.

El presente documento, desarrolla de forma particular los criterios yrequerimientos para el diseño técnico de los proyectos de agua potable parapoblaciones menores a 10.000 habitantes. Los componentes social-organizativoy ambiental PODRÁN ser desarrollados siguiendo los criterios expuestos en laGuía de Desarrollo Comunitario del Viceministerio de Servicios Básicos y la Guíade Evaluación Ambiental del Fondo de Inversión Productiva y Social;



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respectivamente.

2.1.3 Principios para el Diseño de un Proyecto de Agua Potable

Para el diseño de un sistema de agua potable para poblaciones menores y/o

comunidades rurales, deben tomarse en cuenta los siguientes aspectos:

a) Universalidad: Consiste en desarrollar el proyecto de agua potable con elobjetivo de dotar a toda la población en su conjunto y considerando loscrecimientos demográficos futuros. No podrá dejarse sin servicio a parte de lacomunidad. En caso necesario podrán aplicarse soluciones técnicasalternativas para viviendas aisladas o sectores de la comunidad concaracterísticas especiales.

b) Equidad: Se entiende como tal al hecho de que toda la población de lacomunidad debe tener un trato ecuánime a momento de realizar el diseño; esdecir, por ninguna razón deberá discriminarse o disminuirse las posibilidades

de obtener el servicio de agua potable por cada familia de la comunidad.

c) Selección de la mejor opción técnica: consiste en la identificación por parte dela comunidad de la mejor solución tecnológica para sus necesidades de aguapotable y que responda a su capacidad de pago que garantice lasostenibilidad del servicio.

d) Mejor costo/beneficio social: el proyecto y/o el financiador deberán apoyardentro de la política financiera del sector, el mejor beneficio social a un costorazonable; es decir, que si bien a través de un proyecto de agua potable sebusca el bienestar y mejores condiciones de salud de la población, esdeseable que el monto de inversión permita: (i) lograr impacto en la

comunidad con soluciones óptimas y; (ii) realizar una inversión moderada enla comunidad con el objeto de disponer de fondos en la cartera del proyecto ofinanciador para alcanzar mayor cobertura.

2.2 ESTUDIOS TÉCNICOS BÁSICOS PARA EL DISEÑO DE PROYECTOS DE AGUAPOTABLE

Los estudios técnicos básicos para el diseño de sistemas de proyectos de agua potableestán establecidos en la Norma Boliviana NB-689 y sus Reglamentos Técnicos. Acontinuación se detallan los estudios que deberán ser analizados por el proyectista parasu aplicación en cada caso:

a) Descripción de la localidad y de la zona del proyecto.

Es la descripción resumida de la situación geopolítica, administrativa, social ycultural de la localidad y su zona de influencia.

b) Climatología

Es la determinación de las condiciones atmosféricas que caracterizan a una región.



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Se debe obtener la temperatura (media, máxima media anual y mínima mediaanual), la precipitación media anual, la dirección de los vientos dominantes y suvelocidad media. Los datos climatológicos pueden ser obtenidos en la DirecciónNacional de Hidrología y Meteorología y; en AASANA para cada localidad a nivelnacional.

c) Geomorfología

Consiste en la descripción resumida de la formación natural de la superficie terrestre.

Se debe obtener la recopilación de estudios y mapas geomorfológicos existentes enel Instituto Geográfico Militar (IGM) y el Servicio Nacional de Geología y Minas(SERGEOMIN). Identificar las unidades y subunidades geomorfológicas. Litología, laidentificación de zonas especiales (áreas inundables, erosionadas), lacaracterización de la fisiografía y el paisaje.

d) Topografía

Es la medición de la superficie de la tierra utilizando la geodesia y representando conla cartografía.

El levantamiento topográfico constituye la determinación de la morfología yaccidentes del terreno en el lugar del proyecto, deberá ser realizada mediante elempleo de instrumentos de precisión como los teodolitos y estaciones totales. Elempleo de eclímetro, brújula y/o huincha solamente podrá ser realizado paraproyectos de bombas manuales y captaciones de vertientes con longitudes totalesde tubería menor a 1.000 metros.

e) Geología

Estudia a la tierra para comprender el funcionamiento de los procesos terrestres enel tiempo, analiza su forma, la materia que lo configura y los procesos que actúansobre el suelo.

A objeto de tomar conocimiento de las características de suelos del sector, se deberealizar un reconocimiento geológico del lugar donde será emplazado el proyectopara poder determinar las posibles fallas geológicas, zonas de asentamientos y dedeslizamientos. Se debe realizar en forma general, el reconocimiento geológico de lasuperficie, la recopilación de estudios geológicos existentes, la obtención de datosreferentes a la profundidad media de aparición de rocas y afloramiento de lasmismas y las características geológicas y geotécnicas del subsuelo.

f) Hidrogeología

Es la parte de la geología que se ocupa del estudio de las aguas dulces, y enparticular de las subterráneas, y de su aprovechamiento.

Se debe realizar el reconocimiento hidrogeológico de la superficie, la recopilación deestudios hidrogeológicos existentes, las áreas de recarga. Cuando es posible, sedeberá obtener antecedentes sobre la piezometría del agua subterránea,



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fluctuaciones estacionales, hidrodinámica, profundidad media de la napa freática.Zonas de recarga, almacenamiento y descarga.

g) Geotecnia y Suelos

Se refiere a la determinación de las condiciones de calidad y estabilidad de los

suelos.

Se realizarán a requerimiento del ingeniero encargado del proyecto, en dos etapas.La primera etapa de reconocimiento preliminar del sitio y la segunda de ejecución deinvestigaciones de campo y laboratorio, tomando en cuenta la ubicación y magnitudde las estructuras.

Se realizará la identificación de tipos y distribución espacial de suelos, lasusceptibilidad a la erosión, la permeabilidad de los suelos y el drenaje natural yartificial.

h) Medio Ambiente

Consiste en la determinación de las condiciones ambientales en el entorno delproyecto antes y después de la construcción del mismo.

Para el efecto, inicialmente se deberá elaborar la Ficha Ambiental para ladeterminación de la Categoría Ambiental que establecerá que tipo de estudiosdeberán realizarse. Estos aspectos están establecidos en el Reglamento dePrevención y Control Ambiental de la Ley Nº 1333 de Medio Ambiente.

i) Recursos hídricos

Consiste en la determinación de las condiciones, capacidad y disponibilidad de los

recursos hídricos de la zona de proyecto. Es aconsejable conocer el Reglamento deContaminación Hídrica de la Ley Nº 1333 de Medio Ambiente.

• Evaluación de las posibles fuentes de agua

La evaluación de las fuentes de agua, comprende la determinación de losposibles puntos de captación, cantidad y calidad del agua, estado legal de lafuente y la localización de las mismas respecto a la población.

• Evaluación de la cuenca

Complementariamente a la evaluación de las fuentes de agua, se debe evaluar la

cuenca o cuencas donde están localizadas las posibles fuentes de agua.

Esta evaluación comprende la determinación aproximada de los recursos hídricosexistentes en la cuenca, la continuidad del recurso en el tiempo, puntos decontaminación y otros proyectos en ejecución.



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j) Descripción de la infraestructura existente

Si el proyecto se desarrollara en una población con un sistema de abastecimientoexistente, debe realizarse la evaluación y descripción real de las condicionestécnicas, comerciales y administrativas de los servicios existentes. Se debe prever la

verificación de:

• La calidad del agua para consumo humano, ya sea de perforaciones de pozos ode planta de tratamiento.

• Planos de la red de agua potable con ubicación planialtimétrica de las tuberíasacotadas respecto a la línea municipal. Planos y ubicación de la planta detratamiento y de las instalaciones complementarias, estaciones de bombeo, etc.Planos de población actual y futura. Capacidades actuales de las fuentes, plantade tratamiento y conducciones.

• La dotación actual y su evolución histórica. Hábitos del uso del agua que

presenta la población (riego de cultivos y jardines, otros consumos de agua enactividades externas a las viviendas, etc.). Consumos comerciales e industriales.

• Existencia de micromedidores. Sistema de tarifas y su incidencia en la evoluciónde la dotación.

• Verificar y analizar la existencia de macromedición para los caudales deproducción y distribución.

• La evolución del número de conexiones y de la población servida en los últimosaños. Comparación con la población total.

• Los costos de explotación del servicio de agua.

• La forma de abastecimiento de la población que no cuenta con conexión alservicio público. Número de pobladores sin conexión al sistema de aguaexistente.

• La evolución de la recaudación a cargo del ente que presta el servicio. Índice demorosidad.

• Características del organismo que presta el servicio de abastecimiento de agua.

• Los aspectos operativos:

- Catastro de instalaciones y redes de agua.- Macromedición y micromedición.- Detección y reparación de fugas.



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2.3. ESTUDIOS SOCIOECONÓMICOS PARA EL DISEÑO DE PROYECTOS DE AGUAPOTABLE

En el diseño de sistemas de agua potable deberán realizarse estudios socioeconómicosque permitan conocer las características sociales, económicas, culturales, salud y degénero de la población beneficiaria. Los estudios socioeconómicos pueden ser divididos

en los siguientes subcomponentes:

a) Características socioeconómicas

• Población actual y evolución demográfica histórica según los diferentes censosnacionales, así como también apreciaciones demográficas municipales.

• Población de verano, turística, temporal, rotación de la población turística en sufestividad.

• Ubicación e importancia de los establecimientos industriales, comerciales yoficinas públicas, cantidad de trabajadores y sueldos promedio.

• Tipos de producciones de la zona periférica de los sectores comprendidos en elproyecto, especialmente las actividades agrícola, hortícola y ganadera.

• Información sobre establecimientos educacionales. Cantidad de alumnos queasisten a los establecimientos de enseñanza, sexo y edades de los mismos.

• Información sobre las actividades económicas actuales y su evolución en lalocalidad y en la región.

• Análisis detallado de los ingresos familiares mensuales, la capacidad y voluntadde pago de los beneficiarios del proyecto.

• Informaciones sobre la recaudación de impuestos, tasas y tarifas en el área deinfluencia del proyecto.

b) Comunicaciones y vías de acceso

• Distancias a las ciudades y lugares más importantes del Departamento y losmedios de transporte locales e interurbanos existentes, tanto de pasajeroscomo de correspondencia y cargas.

• Tipos de vías de comunicación.

c) Disponibilidad de mano de obra

• Disponibilidad de mano de obra calificada y no calificada para ejecución deobras civiles.

• Existencia de empresas constructoras y contratistas locales y regionales.



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d) Disponibilidad de materiales de construcción

• Disponibilidad de materiales de construcción en la región que puedan serempleados en la ejecución del proyecto (insumos, agregados, otrosmateriales).

e) Organización comunitaria

• Se debe verificar la existencia de organizaciones locales al margen delmunicipio y subprefecturas, tales como: comités de trabajos, OrganizacionesTerritoriales de Base (OTBs), Comité Cívico, Juntas de Vecinos, etc.

f) Identificación de los hábitos y costumbres sobre el manejo del agua e higiene.

• Se deberán identificar los hábitos y costumbres en el uso y consumo,obtención, transporte y almacenamiento de agua; asimismo, sobre ladisposición de excretas y residuos sólidos.

g) Evaluación de la salud con relación al agua

• Se identificarán los problemas de salud de la población originados por elconsumo de agua contaminada, la información se obtendrá en losestablecimientos de salud. Las enfermedades más comunes y prevalentes,como ser: gastrointestinales, cólera, enfermedades de la piel y hongos.

h) Análisis de género

• Constituye un criterio transversal a todo estudio socioeconómico parasistemas de agua potable; se identificará la participación de varones y

mujeres mayores de 15 años en cada uno de los aspectos señaladosanteriormente y su nivel de decisión.



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CAPITULO 3 - PARÁMETROS BÁSICOS DE DISEÑO

Los parámetros básicos de diseño deben ser establecidos considerando el área del proyecto yel período de vida útil del proyecto.

Los parámetros y fórmulas básicas expuestas en el presente documento, se hallan inextenso enlos Capítulos 2 y 4 de la Norma Boliviana NB-689 y en el Reglamento Técnico de Estudios yParámetros Básicos de Diseño para Sistemas de Agua Potable. Entre los parámetros básicos de diseño se deben considerar:

- Población del proyecto.- Consumo de agua.- Caudales de diseño.- Período de diseño.- Calidad del agua.

3.1 POBLACIÓN DEL PROYECTO

Es el número de habitantes que ha de ser servido por el proyecto para el período dediseño, el cual se establece con base en la población inicial.

Para la estimación de la población de proyecto se deben considerar los siguientesaspectos:

a) Población inicial, es el número de habitantes dentro el área de proyecto que debe serdeterminado mediante un censo poblacional y/o estudio socio-económico.

Se aplicarán los datos estadísticos del Instituto Nacional de Estadística (INE) para

determinar la población de referencia o actual y los índices de crecimientodemográfico respectivos.

Para poblaciones menores a 10.000 habitantes, en caso de no contar con índice decrecimiento poblacional, se debe adoptar el índice de crecimiento de la poblacióncapital o del municipio. Si el índice de crecimiento fuera negativo se debe adoptarcomo mínimo un índice de crecimiento de 1%.

Es muy conveniente realizar un Censo en la población beneficiaria sobre todo en lascomunidades menores donde es factible realizar dicha actividad.

b) Población futura, es el número de habitantes dentro el área del proyecto que debe ser

estimado en base a la población inicial y el índice de crecimiento poblacional, para elperíodo de diseño.

c) La población calculada debe ser ajustada considerando:

• Población flotante, se refiere a la población ocasional que signifique un aumentonotable y distinto a la población estable.

• Población migratoria, que depende de las condiciones de planificación sectorial enrelación con los recursos naturales, humanos y/o económicos de cada localidad.



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3.1.1 Métodos de cálcu lo

Para el cálculo de la población futura se pueden utilizar uno de los siguientesmétodos de crecimiento, según el tipo de población, dependiendo de las

características socio-económicas de la población:

a) Geométrico: t)100

i(1*oPf P +=

b) Exponencial:)

100t*i(

e*oPf P =

c) Curva logística:t*ae*m1

Lf P

+=

Donde: Pf Población futura en hab.Po Población inicial en hab.i Índice de crecimiento poblacional anual en porcentajet Número de años de estudio o período de diseñoL Valor de saturación de la población

( )2

1P2P*0P

2P0P*2

1P2P*1P*0P*2L−

+−=

m, a Coeficientes

0P0PLm

−=

( )( )⎥

⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

−

−=

0PL*1P1PL*0Pln

1t

1a

P0, P1, P2 Población correspondiente a los tiempos t0, t1 y t2 = 2*t1t0, t1, t2 Tiempo intercensal en años correspondiente a la

población P0, P1, P2

3.1.2 Aplicación de métodos según el tamaño de población

Los métodos a emplearse deben ser aplicados en función del tamaño de lapoblación, de acuerdo a lo especificado en la Tabla 3.1.



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Aguilar Asociados

Tabla 3.1: Aplicación de métodos de cálculo para la estimación de lapoblación futura en poblaciones menores a 10 000 habitantes

Población (habitantes)MétodoHasta 5 000 De 5 001 a 10 000

Geométrico x xExponencial x (1) x (1)Curva logística --- x (2)

(x) Optativo (1) Recomendable (2) Sujeto a justificación

Fuente: Norma NB-689, Diseño de Sistemas de Agua Potable.

El proyectista, podrá de acuerdo a las condiciones particulares de la localidad,adoptar uno de los métodos recomendados o usar otro criterio, siempre que lo

justifique técnicamente.

3.2

La dotación mínima a adoptarse debe ser suficiente para satisfacer los requerimientos deconsumo: doméstico, comercial, industrial, social y público, así como considerar laspérdidas Doméstel servic

Ejemplo de Aplicación

Considérese la población “A ” con 5100 habitantes para el año 2005, la misma estáubicada en la región de los valles. Según el INE la tasa de crecimiento exponenciales de 2,4%. Estime la población futura mediante el método exponencial para 10 y 20años de proyección.

Por tanto: Po = 5.100 hab.i = 2,4%t1 = 10 añost2 = 20 años

)10010*2,4(ef10P *5100= ;)10020*2,4(ef20P *5100=

Entonces: Pf10 = 6.483 hab.Pf20 = 8.242 hab.

CONSUMO DE AGUA

en la red de distribución.

ico o residencial: A esta categoría pertenecen aquellos suscriptores que utilizanexclusivamente para uso doméstico en la vivienda.io



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Social: y salud

Oficial: Esta categoría comprende instancias y áreas públicas no comprendidas paraeducación y salud, como son: jardines, parques, cuarteles, entidades del gobierno y otros.

Comercial: es la categoría a la cual pertenecen los suscriptores que utilizan el agua confines de luc ntro de alguna actividad comercial (restaurantes, lavado de vehículos,etc.).

Indust tegor ual pe n aqu cripto utilizan el aguapara fines de lucro y en los que se lleva procesos industriales utilizándose el agua comoinsumo en el proceso de transformación (fábricas de vinos, chicherías, etc.).

3.2.1

lo especificado en la Tabla 3.2.

Tabla 3.2: Dotación media diaria (l/hab-d) parapoblaciones menores a 10.000 habitantes

Población (habitantes)

A esta categoría pertenecen aquellos predios utilizados para tareas de educación(escuelas, colegios, puestos de salud), exclusivamente.

ro de

rial: Es la ca ía a la c rtenece ellos sus res que

Dotación media diaria

La dotación media diaria se refiere al consumo anual total previsto en un centro

poblado dividido por la población abastecida y el número de días del año. Es elvolumen equivalente de agua utilizado por una persona en un día.

Para el caso de sistemas nuevos de agua potable, con conexiones domiciliarias,la dotación media diaria puede ser obtenida sobre la base de la población y lazona geográfica dada, según

ZonaHasta 500 De 501 a

2 000De 2 001 a

5 000De 5 001 a

10 000Del altiplano 30 – 50 30 – 70 50 - 80 80 - 100De los Valles 50 – 70 50 - 90 70 - 100 100 - 140De los Llanos 70 – 90 70 - 110 90 - 120 120 - 180Notas: (1) (2)

(1) Justificar a través de un estudio social(2) Justificar a través de un estudio socio-económicoFuente: Norma NB-689, Diseño de Sistemas de Agua Potable.

Para sistemas nuevos de agua potable, en zonas rurales, donde la disponibilidadde agua no llegue a cubrir la demanda de la población (consumo restringido) sedebe calcular la dotación en base al caudal mínimo de la fuente y la poblaciónfutura.

En caso de establecer una dotación menor a 30 l/hab-d, se deben considerarsolamente piletas públicas.



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Para la población “A” con 5100 habitantes para el año 2005 y ubicada en la zona delos Valles determinar la dotación media diaria para el abastecimiento de aguapotable.

Por tanto: De la Tabla 3.2 se obtiene la dotación media diaria para el año base(año 0 del proyecto) que está en el rango de 100 a 140 l/hab-d.

Entonces: Por las características de la zona, se adopta una dotación mediadiaria de 100 l/hab-d.

3.2.2 Dotación futura de agua

La dotación futura se debe estimar con un incremento anual del 0,50% y el 1% dela dotación media diaria, aplicando la fórmula del método geométrico:

t

100

d1*oDf D ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡

+=

Donde: Df Dotación futura en l/hab-dDo Dotación inicial en l/hab-dd Variación anual de la dotación en porcentaje

t Número de años de estudio en años



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3.3 CAUDALES DE DISEÑO

Los caudales de diseño que se deben considerar son los siguientes:

3.3.1 auda iario

registros. Sey dotación, de acuerdo a laiguiente expresión:


Para la población “A” con 5100 habitantes para el año 2005 y ubicada en la zona delos Valles, determinar la Dotación Futura para un horizonte del proyecto a 20 añosplazo.consu Por ta

d = 0,5%t = 20

La dotación inicial establecida es de 120 l/hab-d y se estima una variación delmo del 1% anual.

nto: Do = 100 l/h/d

20

100⎦⎣

0.51f D ⎥

⎤⎢⎡ += *100

Entonces: 110,50 l/hab-d para la población futura a 20 años

C l medio d

Es el consumo diario de una población, obtenidetermina con base en la población del proyectoo en un año deds

40086f

D*f

PQ =md

Donde: Qmd Caudal medio diario en l/sPf Población futura en hab.Df Dotación futura en l/hab-d

3.2 Caudal máximo diario

día de mayor consumo del año. Se determina multiplicando el caudal mediodiario y el coeficiente k1 que varía según las características de la población.

3.

Es la demanda máxima que se presenta en un día del año, es decir representa el

mdQ*1kmáx.dQ =



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Donde: o diario enk1 Coeficiente de caudal máximo diario

k1 = 1,20 a 1,50 (véase NB-689 y Arocha)Qmd Caudal medio diario en l/

3.3.3 Cauda

Es la demanda máxima que se presenta en una hora ante un año completo.Se determina multiplicando el caudal máximo diario y el coeficiente k2 que varía,según el número de habitantes, de 1,5 a 2,2, tal como se presenta en la Tabla3.3.

Qmáx.d Caudal máxim l/s

s

l máximo horario

dur

máx.dQ*2kmáx.hQ =

Donde: Qmax.h Caudal máximo horario en l/sk2 Coeficiente de caudal máximo horario

Qmáx.d Caudal máximo diario en l/sTabla 3.3: Valores del Coeficiente k2

Población (habitantes) Coeficiente k2

Hasta 2 000De 2 001 a 10 000

2,20 – 2,002,00 – 1,80

Fuente: NB-689, véase Azevedo Netto


En la Población “ A” se ha previsto la construcción de un sistema de agua potable.

Determinar los caudales medio diario, máximo diario y máximo horario considerando

Por ta

los datos de los anteriores ejemplos.

nto: Pf = 8.242 hab.Df = 110,5 l/hab-d.k1= 1,4 y k2 = 2,0 (valores adoptados)

400

110,5; 54,04, 1*1máx.dQ = ; 14.76*2máx.hQ = 86

8242mdQ =

Entonces: Qmd = 10,54 l/sQmax.d = 14,76 l/sQmax.h = 29,51 l/s

*



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3.4 PERÍODO DE

iseño es el número de años durante los cuales una obra determinadaprestará con eficiencia el servicio para el cual fue diseñada. Debe ser adoptado en

Tabla 3.4. Período de diseño (años)

stema Población menor a10 000 habitantes

DISEÑO

El período de d

función del componente del sistema, la característica de la población y las posibilidadesde financiamiento, según lo indicado en la Tabla 3.4.

Componente del si

Obra de captación 10 – 2 Aducción

020

20

Pozos profundosEstaciones de bombeo

1020

Plantas de tratamientoTanques de almacenamientoRedes de distribuciónEquipamiento

15 - 2020

- Equipos eléctricos- Equipos de combustión interna

5 - 105

Fuente: Norma NB-689, Diseño de Sistemas de Agua Potable.

3.5 CAL A

Es la determinación de la concentración de los compuestos físicos, químicos y biológicosmiento de agua potable.

3.5

La calidad del agua depende del tipo de fuente y debe ser caracterizada a través

el efecto, refiérase a los Anexos de la Ley Nº 1333 de Medio

ID D DEL AGUA

del agua natural y/o del agua tratada para el abasteci

.1 Calidad del agua natural para la selección de la fuente de abastecimiento

del tiempo para definir los parámetros a tratarse. La calidad del agua debe serestablecida mediante la determinación de parámetros físicos, químicos ybiológicos; para

Ambiente y al Capítulo 4 de la Norma Boliviana NB – 689 y sus anexos.

de este documento se presentan los “Análisis BásicosRecomendables para la Caracterización de las Fuentes de Agua destinadas aConsumo Humano en Poblaciones Menores a 10 000 Habitantes”.

En el Anexo 1

3.5.2 Calidad del agua para consumo humano

La calidad del agua para consumo humano está determinada por valores“máximos” y “aceptables” para diferentes parámetros físicos, químicos ybiológicos establecidos en la Norma Boliviana NB – 512: Agua Potable –Requisitos y sus reglamentos.

En el Anexo 2 de este documento, se especifican los valores máximosaceptables de los parámetros físico – químicos y biológicos establecidos en laNorma Boliviana NB - 512.



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CAPITULO 4 – CAPTACIÓN DE AGUA SUPERFICIAL

4.1 DEFINIC

Una captación de agua superficial, es la estructura civil, dispositivo o conjunto de ellasque permita captar agua desde un cuerpo superficial de forma continua, segura y sin

dismin

4.2 FUENTES D

Entre los tipos de fuentes de aguas superficiales se consideran:

a) Cursos de agua natural (ríos, riachuelos, arroyos, quebradas)

Son cuerpos de agua que fluyen permanente o intermitentemente a través dedepresione mor

• Cursos upronun , ar velocidades.

• Cursos de agua de llanura, que se caracterizan por tener, pendientes bajas,tirante alto y bajas velocidades

b) Reservorios de agua (lagos, lagunas, embalses)

Son depresiones geomorfológicas naturales que permiten la acumulación de aguacon los aportes de afluentes y/o precipitaciones pluviales y pueden ser:

• Reservorios de montaña, que se caracterizan en general por tener áreas deaporte limitadas, deshielos y aguas con bajo contenido de agentescontaminantes.

• Reservorios de llanura, que se caracterizan por tener áreas de aporte mayores alos de montaña.

4.3 DISEÑO DE OBRAS DE CAPTACIÓN DE AGUAS SUPERFICIALES

Son estructuras y dispositivos que permiten captar agua desde un curso superficial.

Los criterios, parámetros y fórmulas para el diseño se encuentran expuestos en elCapítulo 5 de la Norma Boliviana NB-689

IÓN

ución de las condiciones de vida de las especies animal ni vegetal.

E AGUA SUPERFICIAL

s geo fológicas naturales y pueden ser:

de a de montaña, que se caracterizan por tener pendientesciadas rastre intenso de sólidos en forma temporal, tirante bajo y altas

ag

y en el Capítulo 2 del Reglamento Técnico deDiseño de Obras de Captación para Sistemas de Agua Potable. Las obras de captaciónsuperficiales son:



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4.3.1 Canal de derivación

Consiste en la construcción de un canal abierto en el margen de un cuerpo deagua superficial hasta una cámara colectora, desarenador o planta detratamiento. Véase Figura 4.1.

Los componentes principales para el diseño del canal de derivación son:

a) Canal: el dimensionamiento deberá realizarse con la fórmulas de diseño decanales expuesta en capítulo siguientes, en forma general se puede expresarcomo:

V

Q A max.dc =

Donde:

Ac = Área efectiva del flujo del agua en m2

Qmax-d

= Caudal máximo día en l/sV = Velocidad de flujo en m/s (dependerá de la pendiente del

terreno y otros factores)


En la Población “ A” se ha previsto la construcción de un sistema de agua potablemediante la captación de agua de un río a través de un canal de derivación. Calcularlas dimensiones de un canal rectangular si el caudal máximo diario es de 19,54 l/s.

Asumir un canal rectangular con relación base = 2,5*altura

Datos: Q = 19,54 l/s = 0,01954 m3

/sV= 0,4 m/s (asumido, dependerá de la pendiente y otros factores)b = 2,5*h (relación de lados del área húmeda)

2c 0,049m0.4

0.01954 A ==

2h*2,5h*b A == ; entonces: 0,14m2,5

0,049h ==

Por tanto: Ac = 0,049 m2; h = 0,14 m y b = 0,35 m



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C a n a l d e d e r i v a c i ó n

Estructura deH°. C°. u H°.A°.

Rejas

A

A

Canal de

excedencias

Linnimetr o

regulaciónCompuerta de

Deflector

Vista en planta

Estructura de H°C° ú H°A°

Nivel max.

Nivel min.

RejaderivaciónCanal de

Sección A-A

Figura 4.1: Canal de Derivación



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b) Boca de toma: cuya sección efectiva se determina en función del caudalmáximo diario, el diseño de la reja de protección y a los niveles de fluctuacióndel curso de agua. La boca toma debe estar sumergida para captar al menosel Caudal Máximo Horario para el nivel mínimo del curso o cuerpo de agua.La regulación de entrada se realizará a través de una compuerta. Véase el

diseño de rejas en la siguiente sección.

c) Obras de encause y protección: dependiendo de las característicasmorfológicas del lugar de toma, deberán construirse ataguías y muros deprotección y/o encause. Estos aspectos deben ser determinados por elresponsable del proyecto con conocimiento pleno del sector de captación.

4.3.2 Obra de captación lateral

Es la estructura que se construye en uno de los lados del curso de agua, deforma tal, que el agua ingresa directamente a una cámara de recolección para su

posterior conducción a través de una tubería o canal. Véase Figura 4.2 y PL-AP-05-01.

Los componentes principales para el diseño de una captación lateral son:

a) Boca de toma: cuya sección efectiva se determina en función del caudalmedio diario, el diseño de la reja de protección y a los niveles de fluctuacióndel curso de agua. El dimensionamiento de la boca de toma se realizará de lamisma forma que la señalada para canales de derivación.

b) Canales/tuberías de conducción: debe ser calculada en función al caudalmáximo diario, para el diseño refiérase al capítulo de aducciones.

c) Obras de encause y protección: dependiendo de las característicasmorfológicas del lugar de toma, deberán construirse ataguías y muros deprotección y/o encause. Estos aspectos deben ser determinados por elresponsable del proyecto con conocimiento pleno del sector de captación.



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Deflector

limpieza >3"Tubería de

aducciónTubería de

Válvula delimpieza

Cámara delvulavá

Reja

2%

Creager Vertedero

De guesfo

A A

Terreno duroo rocoso

Estructura deH°C° ú H°A°

Salida

Planta

Nivel max.

Estructura de

Ni l min.ve

H°C° ú H°A°

Reja

Tubería deaducción

limpieza >3"Tubería de

> 0,50 m

maniobraPuente de

compuertaVolante de

S ción

Figura 4.2 : Obra de toma lateral

ec A-A



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d) Boca de toma: cuya sección efectiva se determina en función del caudalmáximo diario, el diseño de la reja de protección y a los niveles de fluctuacióndel curso de agua.

El área total de la reja debe ser calculada considerando el área de flujo

efectiva mínima de paso y el área total de las barras, como se muestra acontinuación:

f As At A +=

Donde: At Secció As Sección total de las barras en m

s Espesor de la barra en m; véase Figura 4.3l Longitud de la barra en m

Figura 4.3: Detalles de las rejas

Af Sección de flujo en m2

n de la boca de toma en m22

l*s*ns A =

n Número de barras

av*ξ

Q*cf A =

c Coeficiente de mayoración por efectos decolmatación

c = 1,5 – 2,0Q Caudal de diseño en m3/s

va velocidad de aproximación en m/sv = 0,60 m/s a 1,00 m/s

ξ Pérdida de carga y/o sección de Kirshnner

As

l

sa

Af

l

α



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α ϕ sen*a

s*ξ

3

4

⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ =

Sección transversal delas rejillas

φ

rectangular 2,42

О circular 1,79

0 parabólico 1,67

Fuente: Regulación de Ríos, Hans Bretschweider

ϕ Coeficiente de formas Espesor de la barra en ma Espacio entre barra y barra en mα Ángulo de inclinación de la rejilla en º

Af, para boca toma rectangular se expresa:

1)(n*a*l A f +=

n Número de barrasa Espacio entre barra y barra en ml Longitud de la barra en m



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Población “ B” se ha previsto la construcción de un sistema de agua potableante la captación de agua de un río a través de una presa derivadora y obra de

En lameditoma lateral. Calcular las dimensiones de la boca toma y dimensionar las rejas deprotección para un caudal máximo diario de 19,54 l/s.

Supuestos:

Datos:

a = 0,03 m

Paso 1:

Determinación

La boca de toma tendrá forma rectangular con altura inicial de 0,3 mLas rejas se realizarán con barrotes circulares de φ ½”.Espacio entre barrotes 0,03 m.

Q = 19,54 l/s = 0,01954 m3/sVa = 0,60 m/sc = 1,5ϕ = 1,79

s = 0,012 ml = 0,3 mα = 90º

cálculo de Af

de ξ

)sen(90º*0.03 ⎠

0.0*1.79s*

a

s*ξ

3

4

⎜⎝

⎛ =⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ = ϕ = 0.527

12 3⎟ ⎞

enα

4

0927.00,60*0,527

0,019*1,5f A =

Paso 2: dete

; por tanto:

54 =

rminación de n

1)(n*a*l A f += 1a*l

A f 30,910,03*0,30

n −= ; será0,0927

n =−=

Entonces se adopta n = 10 barras



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Ejemplo de Aplicación (continuación)

Paso 3: Cálculo As

036.00,30*0,012*01s A ==

Paso 4: Cálculo de At

At = Af + As = 0,0927 + 0,30 = 0,1287 m2

Se obtiene: Af = 0,0927

As = 0,036

At = 0,1287

Si alto h = 0,30⇒

base b =

m2

m2

m2

m0,43 m

0,43

0,30

0,03 0,

012


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Aguilar Asociados

4.3.3 Obra de captación de fondo

Es la obra civil (dique) que se construye de forma transversal en el fondo de losríos y dispone de una parrilla o reja localizada a nivel del perfil del río o la crestadel vertedero. Véase Figura 4.4.

Los componentes principales para el diseño de una captación de fondo son:

a) Presa: para la contención del agua y para forzar que la misma pase por laboca de toma. Para garantizar la estabilidad, la presa se calculará para elpeso propio, empuje hidrostático, empuje de suelos, subpresión y fuerzatangencial, en todo el radio hidráulico. La cresta de la presa debe diseñarsepara dejar pasar el volumen de agua en crecidas, para el efecto debediseñarse tomando en cuenta el Perfil Creager para evitar daño en laestructura y azolvamiento aguas abajo. Véase las Figuras 4.5 y PL-AP-05-01.

Para determinar el perfil Creager, en la Tabla 4.1 se presenta lascoordenadas experimentales “x” e “y” de un vertedero para un tirante de H = 1m. Para otros tirantes (H), éstos deben multiplicarse por los valoresespecificados en la T

Tabla 4.1: Valores de un vertedero de Perfil Creager para H = 1 m

Coordenadas “x” e “y” (m)

abla 4.1.

X Y X Y0,000,100,200,30

0,400,600,801,00

0,1260,0360,0070,000

0,0070,0600,1420,257

1,201,401,702,00

2,503,003,50

0,3970,5650,8701,220

1,9602,8203,820

Fuente: Manual de Hidráulica, Azevedo Netto – Acosta Guillermo

Para condiciones ideales puede calcularse H mediante la siguiente formula:

3

2

L*2,2

QH ⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ ≅

Donde: H = Tirante sobre el vertedero en mQ = Caudal máximo esperado en m3/sL = Longitud de rebose o excedencia m

b) Boca de toma: cuya sección efectiva se determina en función del caudalmedio diario, el diseño de la reja de protección y las posibles obstruccionespor material de arrastre del curso de agua. El dimensionamiento de la bocade toma se realizará de la misma forma que la señalada para canales dederivación.



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Aguilar Asociados

A A

de crecidaVertedero

de H° C°.

Reja toma de fondo

Vertederode rebose

Tubería

pendiente > 2% Al desarenador u H° A°.

Cámara delimpieza

Deflector

Planta

Al desarenador pendiente > 2%Cámara de captación

Vertedero

de crecida

Reja

de reboseVertedero

>0.3 m

Tubería

Camara delimpieza

>0.05m

Sección A-A

Figura 4.4: Obra de toma de fondo



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Aguilar Asociados

Fondo del río

Nivel max.

Colchón hidráulico

Estructura de Ho. Co.

y

Dentellón

x

H

Elevación lateral

L

V a r i a b l e

Dentellón

Perspectiva

Figura 4.5: Perfil Creager en presa de derivación



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Aguilar Asociados

c) Canales/tuberías de conducción: debe ser calculada en función al caudalmedio diario, para el diseño refiérase al capítulo de aducciones.


En la Población “ B” se ha previsto la construcción de un sistema de agua potablemediante la captación de agua de un río a través de una presa derivadora calcular lacurva del perfil Creager si el caudal máximo esperado del río es 8,5 m 3/s y se hadiseñado un ancho del vertedero de 8 m y una altura sobre el fondo del río de 2,5 m.

Datos: Q = 8,5 m3/sL = 8 my = 2,5 m

3

2

82,28,5H ⎟

⎠ ⎞⎜

⎝ ⎛ ≅

*

Entonces: H = 0,616 m

Multiplicando por los valores de la Tabla 4.1, se obtiene el siguiente perfil.

x y (H=1m) y (H=0,616 m)0 0,126 0,078

0,1 0,036 0,0220,2 0,007 0,004

0,3 0 0,0000,4 0,007 0,004

0,6 0,06 0,037

0,8 0,142 0,087

1 0,257 0,1581,2 0,397 0,245

1,4 0,565 0,348

1,7 0,87 0,536

2 1,22 0,7522,5 1,96 1,207

3 2,82 1,737



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Aguilar Asociados

4.3.4 Estaciones de bombeo directo

Son estructuras, equipamientos y accesorios de bombeo para la explotacióndirecta desde el cuerpo de agua superficial. Podrán emplearse bombascentrífugas y bombas sumergibles. En las Figuras 4.6 y PL-AP-06-01 se

presenta un ejemplo con bomba centrífuga y en las Figuras 4.7 y PL-AP-06-02 se presenta un esquema para una bomba sumergible.

Los componentes principales para el diseño de una estación de bombeo directoson:

a) Bomba: debe determinarse el tipo y potencia de la bomba en función delcaudal que se quiere captar, la calidad el agua y la altura total manométricade bombeo. Refiérase al capitulo de aducciones para mayor información dediseño.

b) Fuente de energía eléctrica: podrá emplearse energía eléctrica del tendido

urbano o a través de un generador estacionario. Este equipo debe tenercaracterísticas compatibles o superiores a los requerimientos de energía de labomba. Debe ser determinado con apoyo de técnicos especializados y/oprofesionales electromecánicos.

c) Caseta: La caseta de protección se construirá para proteger la bomba y/o elgenerador estacionario. El tipo de caseta deberá determinarse para cadacaso, pues bien podrá ser flotante o convencional (en la superficie de latierra). Deberá considerarse principalmente los criterios de seguridad yventilación para su diseño.

4.3.5 Lechos filtrantes o Prefiltración

Constituida por uno o más tuberías perforadas (drenes o filtros) introducidostransversal o diagonalmente en el lecho del río y recubiertas con materialgranular clasificado. El agua se filtra a través del material clasificado hasta eldrene, para luego ser conducida mediante tubería hasta la cámara recolectoralateral en el margen del río. Véase Figuras 4.8 y PL-AP-05-02.

Para su diseño deben considerarse los siguientes aspectos importantes:

a) Calidad del agua: para desarrollar la prefiltración es importante que laturbidez no sea mayor a 150 UNT en períodos de lluvia.

b) Material filtrante: Es la selección de material clasificado de diferentegranulometría para la filtración del agua del curso natural. El materialseleccionado podrá variar entre 6 a 40 mm y deberán ser colocados en capasde 0,20 a 0,40 m. El tamaño mayor irá en contacto con al tubería-filtro ygradualmente disminuirá el tamaño hasta la profundidad de socavación.Finalmente se recubrirá con material del lecho del río.



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Aguilar Asociados

Bomba

Tubería flexible

Válvula de pie con colador

Altura de succiónNivel máx.

Nivel mín. Tubería deimpulsión

de bombeoCaseta

Anclajes

tación de bombeo directoFigura 4.6: Es

eléctricoPanel deControl Al tanque

ó planta de

tratamientoimpulsiónTuberia de

hormigón

ArmazónReja de

Bomba

N.A.

N.T.

Puerta metálica

protector protección

sumergible

Cubierta

Base de

Figura 4.7: Captación con Bomba Sumergible



39/229

34

Aguilar Asociados

Limpieza

del ríoCapa natural Flujo H°. C°. u H°.A°.

Capa naturaldel río

Arena fina

Cámara de

Ø >3"

Al desarenador ó tratamiento

Empedrado

Capa de gravagruesa

Vertedero vávulas

limpieza

Tubería perforada

Cámaras de

Pte. 2%

grava fina

Estructura deVertedero

Capa de

Planta

Pte. 2%Tubería perforadas

Vertedero

H°. C°. u H°.A°.Estructura de

ríoMaterial de

Capa gravafina

gruesaCapa grava

Arena fina

Cámara deLimpieza

Corte A-A

Figura 4.8: Lecho filtrante o prefiltración



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35

Aguilar Asociados

c) Tubería-filtro: el tipo, longitud y diámetro de la tubería-filtro se determinará porla calidad del agua natural y la cantidad de agua necesaria a ser captada.

cualquier tipo de agua. Los criterios básicos de diseño son los siguientes:

La longitud de la tubería – filtro debe calcularse como se señala acontinuación.

Regularmente se emplea la tubería de PVC la cual es muy estable ante

v*f A

Q*2L =

Donde: L Longitud total de la tubería – filtro en mQ Caudal de diseño en m3/sv velocidad del agua a través de los orificios en m/s

v = 0,10 m/s a 0,15 m/s para evitar arrastre departículas. Véase Figura 4.9.

Af Área efectiva de los orificios o ranuras por metrolineal en m2/m para el diámetro adoptado (tambiéndenominada área específica – dependerá delfabricante o de la cantidad de ranuras u orificios quese hagan en las tuberías – filtro).

Figura 4.9: Detalle tubería filtro

> 0. 0

3

d

D

L

ººº

Vº

ºº

º

>0,05mr



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Aguilar Asociados


En la Población “ C” se ha previsto la captación de agua mediante presa y lechos deinfiltración en el río. El Caudal máximo a captarse es de 20 l/s. Determinar la longitudtotal de infiltración y la disposición de tuberías-filtro de PVC de φ 4”.

Supuestos: Se prevé el empleo de tubería de PVC con orificios de 1 cm en la carasuperior. Área específica 0,011 m2/m.

Datos: Q = 20 l/s = 0,02 m3/sV = 0,15 m/s

Af = 0,011 m2/m

0.15*0.011

0.02*2L =

Entonces: L = 24,3 m

El lecho puede componerse de las siguientes formas dependiendo delas condiciones topográficas e hidráulicas del lugar:

• 2 tuberías – filtro de 12m en paralelo• 3 tuberías – filtro de 8 m en paralelo• 4 tuberías – filtro de 4 m en paralelo o espina de pez



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Aguilar Asociados

5.1 DEFINIC

Una captaque permisegura y s ones hidrológicas, geológicas y ecológicas en losalrededores o aguas abajo.

5.2 FUENTES D

Entre las fu a) Vertientes o manantiales

Son af afloramfracturas, grietas o cambios litológicos emergiendo como una o más venas. Segúnlas características de cada tipo de acuífero, el caudal de la vertiente puede variarentre el período de lluvias y el de estiaje.

Esinfi

c) Agu

Es l agua proveniente de los acuíferos libres, confinados y semiconfinados, que seencuentran a profundidades mayores a los 30 m.

5.3 DISEÑO DE

Son estructuras y dispositivos que permiten la explotación de las aguas subterráneas.

Los criteriCapítulo 5

CAPITULO 5 – CAPTACIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA

IÓN

ción de agua subterránea, es la estructura civil, dispositivo o conjunto de ellasta captar agua desde un cuerpo o corriente subterránea de forma continua,in disminución de las condici

E AGUA SUBTERRÁNEA

entes de agua subterránea se consideran:

loramientos naturales de agua provenientes de acuíferos subterráneos. Eliento se produce cuando el acuífero intercepta una depresión del terreno,

b) Agua subsuperficial

el agua que se encuentra a poca profundidad del terreno, tiene recarga porltración de cuerpos de agua superficial y/o de lluvia.

a subterránea profunda

e

OBRAS DE CAPTACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS

os, parámetros y fórmulas para el diseño se encuentran expuestos en elde la Norma Boliviana NB-689 y en el Capítulo 3 del Reglamento Técnico de

Diseño de Obras de Captación para Sistemas de Agua Potable.

Las obras

5.3.1 Captación de vertientes

Son obras que protegen los afloramientos naturales de agua subterránea decualquier tipo de contaminación y permiten el ingreso de agua a los elementos deconducción de agua hacia el tanque de almacenamiento, distribución o planta detratamiento.

de captación subterránea son:



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38

Aguilar Asociados

Las obras de captación de vertientes pueden ser:

• De fondo, cuando se capta agua que emerge en terreno llano. VéaseFiguras 5.1 y PL-AP-01-01.

Drenaje

rebose

Nivel A.Jalador

Cámara de

Tubería deventilación Jalador

Tubería deaducción

Válvula

Tapa sanitaria

limpiezaTubería de

Válvula delimpieza

limpiezay rebose

Tubería de

Válvulas

Grava gruesa

>0.20

0.15

0.05

Criba

Nivel del terreno

Tubería deZanja decoronamiento

Flujo de agua2-4 (cm)

Figura 5.1: Captación de vertiente de fondo

• De ladera o lateral, cuando se realiza la protección de una vertiente queaflora a una superficie tipo plano inclinado con carácter puntual odisperso. Véase Figuras 5.2 y PL-AP-01-02.

>0.20

Barbacanas

Pantalla

Tapa Sanitaria

aducciónTubería de

Válvula delimpiezaTubería delimpieza

Tubería delimpiezay rebose

Válvulaválvulas

Grava graduada

ventilaciónTubería de

2-4 (cm)

0.10

Criba

Drenaje

Nivel A. Cámara de

Jalador

Tubería derebose

Jalador

coronamiento

Zanja de

de cementomortero impermeabilizante

Zampeado de piedra con

Figura 5 .2: Captación de vertiente de ladera



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Aguilar Asociados

alidad del agua. Véase Figuras 5.3 y PL-AP-01-03.

• De bofedal, cuando el afloramiento de la vertiente se realiza por múltiples“venas de agua” anegando el terreno y debiendo emplearse un colectorpara captar la tot

Tubería PVCperforado Ø >2

seleccionadaRelleno grava

Tubería de drenaje

aducción

Cámara de válvulas

limpieza y

H°A° ó ladrilloPantalla de H°C° u

A

A

Criba

Pantalla

Tubería de

rebose

Tubería de

Tubería derebose

limpiezaTubería de

Planta

arcillaCobertura de

Seleccionada (2-4cm)Pantalla de H°C°,H°A° ó ladrillo

Relleno de grava

CoronamientoZanja de

Tubería de PVCperforada Ø >2"

Figura 5.3: Obra de toma de bofedal

Sección A-A



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Aguilar Asociados

Para el diseño de las captaciones de vertientes deben considerarse los

) Cámara de protección: para las captaciones de fondo y ladera es muyimportante no perturbar el flujo de agua que emerge de la vertiente. La

cámara de protección, debe tener dimensiones y formas, tales que, seadapten a la localización de las vertientes y permitan captar el aguanecesaria para el proyecto.

b) Tuberías y accesorios: el material de las tuberías y accesorios deben serinertes al contacto con el agua natural. Los diámetros se calcularán enfunción al caudal máximo de la vertiente y para los requerimientos delproyecto (véase los criterios para determinar los caudales necesarios en elReglamento Técnico de Estudios y Parámetros Básicos de Diseño paraSis mas d Agua

l, es importante

bicada fuera del terreno anegadizo yper en haber más de un

5.3.2 Estructura fil trante (Galería Filtrante)

Es la estructura que permite captar agua subsuperficial a través de obrasparalelas o transversales a los cuerpos de agua. El propósito de estas obras, esinterceptar el flujo natural del agua subsuperficial, para que ingrese, porgravedad, al interior de la estructura o tubería y sea conducida hacia una cámara

recolectora en una de las márgenes del río.

Las estructuras filtrantes pueden ser:

a) Galería o bóveda: consiste en una estructura robusta enterrada en el lechodel cuerpo de agua para captar un volumen importante de agua y cuando lascondiciones de pendiente del terreno lo permiten. Véase las Figuras 5.4 yPL-AP-04-02.

El diseño (largo, ancho y alto) como la disposición de la galería (transversal oparalela al curso de agua) dependerá de las condiciones del cuerpo de aguay del material de arrastre.

La estructura debe ser calculada para soportar el empuje del agua y áridos,como también, la carga estática de los áridos y agua por encima de ella (de laestructura).

siguientes componentes:

a

te e Potable).

c) Cámara de recolección de aguas: para las tomas de bofeda

que la cámara de recolección este umita la “cosecha” del agua de todas las tomas (pueddrene).



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Aguilar Asociados

Materialfiltrante fino 0.2-2cm

Material filtrantefiltrante grueso 2-4cm.

CunetaRevoqueimpermeable

> 0.80

Flujo deagua

Barbacanas

Lecho de río

1 . 0 0 m

Material del rio

Figura: 5.4: Galería de Filtración de Forma Abovedada

b) Tubería de infiltración o de avenamiento: son tuberías perforadas o ranuradasinstaladas de forma transversal o paralela a los cursos de agua. VéaseFiguras 5.5 y PL-AP-04-01. Es uno de los métodos más empleados por queresulta más barato que la galería filtrante y puede tener muchas aplicaciones.

Materialante finofiltr

Materialfiltrante grueso

impermeableCapa

Arena

Tuberiaperforada

Materialfiltrante fino

N.A.

Materialdel Rio

Figura: 5.5: Tubería de Filtración



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Aguilar Asociados

Para el dimensionamiento de la misma, deberá considerarse la cantidad deagua que se quiere captar y la capacidad o rendimiento del agua subálvea.Requiere de una cámara recolectora del agua que al mismo tiempo funcionecomo desarenador.

• La longitud de la tubería de infiltración se calcula en función del caudalunitario, utilizando la siguiente fórmula:

uQ

QL =

⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ =

r

a*2ln

a*k*π*2uQ

Donde: L Longitud de la tubería de infiltración en mQ Caudal a captar en l/situd en l/s-m

k l/s-m2

a Profundidad a la que se encuentra el conductorespecto al nivel de agua en m. Véase Figura 5.6.

r Radio del conducto en m

Qu Caudal por unidad de longCoeficiente de permeabilidad en

Lecho del Río

Nivel del Agua

a

Figura 5.6: Detalles de la tubería de infiltración

Tubería de infiltración

> 0. 0

3

d

D

L

Veº

ºº

ººº

º

>0,05mr



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• El número de orificios se determina utilizando la siguiente expresión:

a

An =

cC*evuQ A =

4

2d*πs =

Q Caudal unitario en m /s-m

C Coeficiente de contracción por orificio.

d Diámetro del orificio en m

Donde: n Número de orificios por metro A Área de flujo en m2

s Área de cada orificio en m23 u

ve Velocidad de entrada a los orificios en m/s

ve = 0,05 a 0,10 m/sc

Cc = 0,55



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Aguilar Asociados


En la Población “ D” se ha previsto una captación mediante la construcción de

tuberías de infiltración o de avenamiento para captar el agua subálvea. Se esperacaptar un caudal igual a 20 l/s. Determinar la longitud total de la tubería deavenamiento si la tubería es de PVC, diámetro de φ 6” y con orificios al tres bolillode φ1 cm. El nivel del agua sobre la tubería es de 2,0 m. Considere lapermeabilidad del estrato de 0,09 l/s-m2.

Datos: Q = 20 l/s = 0,002 m3/sr = 3” = 0,076 mk = 0,09 l/s- m2 = 7,776 m3/d-m2

a = 2,0 m

286,0== ⎟

⎠ ⎞⎜

⎝ ⎛ 0.076

2*2ln

2*0.09*π*2

uQ ; 70

== 0,286L

20

8,82==0,0000785

0,0065n

Entonces:Qu = 0,286 l/s

L = 70,00 mn = 82 orificios/m

c) Canal de infiltración: son canales de mampostería de piedra o de hormigónciclópeo que se construyen en los lechos de los cursos de agua para captarel agua subálvea. Véase Figura 5.7.

No requieren dimensionamiento especial, sin embargo debe considerar elsistema de evacuación del agua desde el canal a una cámara recolectora.Requiere de una cámara recolectora del agua que al mismo tiempo funcionecomo desarenador.


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Aguilar Asociados

Canal


N.A.

Materialdel Rio

Tapa


Materialfiltrante grueso

impermeableCapa

Figura: 5.7: Canal de infiltración

5.3.3 Pozos

Los pozos son obras que se realizan para captar aguas subterráneassubsuperficiales y profundas.

Para el diseño de los pozos se debe tomar en consideración los siguientesaspectos:

a) Pozos someros, captan agua subsuperficial de acuíferos de pocaprofundidad, hasta los 30 m.

• Excavados, véase Figura 5.8 y PL-AP-02-01 al PL-AP-02-09.

Los pozos excavados no requieren de dimensionamiento específico, sinembargo, debe considerarse los siguientes aspectos: (i) un diámetromínimo de 1,00 metro para permitir la excavación manual, (ii) el empleode anillas de hormigón en caso de terrenos deleznables y (iii) profundizarel po freático para permitir laexplo

• Perforados, véase Figuras 5.9 y PL-AP-02-10.

Los pozos perforados someros, no requieren dimensionamientoespecífico; podrán diseñarse en base a estudios prospectivos iniciales o,es su caso, deberá realizarse la perforación directamente hasta alcanzarlos niveles freáticos suficientes para la explotación del agua. Pueden serpozos perforados manual o mecánicamente.

zo al menos 2 metros debajo del niveltación del agua.



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Aguilar Asociados

b) Pozos profundos, captan agua subterránea a profundidades mayores a los 30m. Los criterios técnicos para el diseño de pozos profundos, se presentan enel Reglamento Técnico de Diseño de Pozos Profundos para Sistemas de

Agua Potable. Pueden ser:

• Perforados manualmente, véase Figuras 5.9 y PL-AP-02-10.

La perforación manual corresponde a una técnica que emplea equipossimples para perforar pozos de pequeño diámetro empleando los métodosde rotación y percusión, en terrenos de baja concentración de materialgranular.

Los pozos perforados manualmente, sólo pueden ser diseñados en suconcepción general. Solamente con pruebas en campo podrá identificarsela posibilidad o no de perforar con esta tecnología.

En Bolivia se ha desarrollado con éxito dos sistemas similares de

perforación manual de pozos: el sistema EMAS-OPS y el sistema AYNI.

• Perforados con maquinaria véase Figuras 5.10 y PL-AP-03-02.

Los pozos perforados con máquina permiten captar aguas subterráneasprofundas, y requieren equipos de perforación especiales. Las técnicas deperforado podrán ser de percusión, rotación directa o reversa, inyección yotros.

El diseño de los pozos perforados profundos requiere la participación deespecialistas en hidrogeología y estudios de prospección de aguassubterráneas con equipos de resonancia electro-magnética.

En Bolivia existen maquinas y equipos de perforación de pozos profundosen las prefecturas y en empresas privadas que prestan este servicio. Losestudios de prospección hidrogeológica pueden ser encargados aconsultoras privadas, al Servicio de Geológico Minero y las facultades degeología de las universidades de La Paz, Oruro y Potosí.



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