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Sistema De Abastecimiento De Agua Potable

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Categoría: Temas Variados

Enviado por: Mikki 20 abril 2011

Palabras: 13682 | Páginas: 55

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talaciones, infraestructura, maquinarias y equipos utilizados para la captación, almacenamiento y conducción de agua cruda; tratamiento, almacenamiento y conducción de agua potable; redes de distribución, arranques de agua potable, incluyendo el medidor de consumo, grifos públicos u otras, que permiten abastecer de agua potable a un núcleo de población determinado.

Los sistemas de abastecimiento de agua potable se pueden clasificar por la fuente del agua, de la que se obtienen:

• Agua de lluvia almacenada

• Agua proveniente de manantiales naturales, donde el agua subterránea aflora a la superficie;

• Agua subterránea, captada a través de pozos o galerías filtrantes;

• Agua superficial, proveniente de ríos, arroyos, embalses o lagos naturales;

• Agua de mar.

El agua proveniente de estas fuentes puedan ser naturalmente potables, y otras necesitan un tratamiento correcto previo a su entrega al consumo.

La selección de la fuente de provisión constituye tarea fundamental de la que ha de depender la seguridad del servicio que se preste. Deben balancearse cuidadosamente dos aspectos: sanitario y económico, de manera de elegir una fuente que nos asegure la provisión de agua en cantidad y calidad necesaria, y al mismo tiempo nos permita la máxima economía de construcción y posterior operación y mantenimiento de servicio.

Componentes de un sistema de Abastecimiento

La enumeración de los componentes de un sistema de abastecimiento de agua guarda relación con los procesos de potabilización necesarios a realizar al agua antes de la entrega al consumo.

Las aguas provenientes de fuentes subterráneas profundas y de galerías filtrantes no necesitan ningún procedimiento de purificación, siempre que el agua sea química y microbiológicamente apropiados. En estos casos solo se recomienda el tratamiento con cloro para resguardarlas de cualquier contaminación accidental en la red de distribución.

En cambio, las aguas provenientes de fuentes superficiales no presentan condiciones físicas ni microbiológicas adecuadas. Por lo tanto es necesario proceder a su corrección antes de su consumo.

La enumeración de los componentes que haremos a continuación se refiere a la utilización de un agua superficial, indicando en cada caso la finalidad que tiene cada uno de los componentes.

I. Obras de Captación ó de Toma

Son las obras necesarias para captar el agua de la fuente a utilizar y pueden hacerse por gravedad, aprovechando la diferencia de nivel del terreno o por impulsión (bombas). Las dimensiones y características de las obras de toma deben permitir la captación de los caudales necesarios para un suministro seguro a la población.

Generalmente es una caja de concreto que sirve para proteger, juntar o reunir el agua que sale del manantial.

Fig.1.Partes externas de una captación

Operación de la captación

- Manejo de válvulas y/o compuertas.

- Calibración de vertederos y sistemas de medición de canales.

Mantenimiento preventivo

- Mantener las áreas adyacentes a la fuente reforestadas (siembra de árboles nativos) para proteger el cauce en su recorrido.

- Proteger el área de la bocatoma con una cerca para impedir el acceso de personas ajenas al sistema o el ingreso de animales.

- Realizar limpieza permanente de materiales extraños que impidan un buen funcionamiento de la estructura.

- Verificar el buen funcionamiento de las válvulas y compuertas.

- Verificar que la estructura no presente fugas.

- Evitar el ingreso de aguas superficiales después de realizada la captación de la fuente. Si es necesario, reforzar obras de drenaje.

- Revisar el estado de pintura de elementos metálicos expuestos.

- Verificar el estado de las tapas sanitarias y de los accesorios de ventilación, entre otros.

II. Obras de Conducción

Tienen por finalidad transportar el agua captada en las tomas hasta la planta de tratamiento, o desde la planta hasta la ciudad para su distribución. La obra de conducción puede ser un canal abierto o por conducto cerrado. Si se transporta agua sin tratar la conducción puede ser a canal abierto. En cambio si se conduce agua tratada siempre debe hacerse por conducto cerrado, para de esta forma preservarla de la contaminación.

LINEA DE CONDUCCION.- Es el conjunto de tuberías y estructuras complementaria que sirve para trasladar el agua desde la captación hasta el reservorio.

Fig.2. Línea de conducción

A través del recorrido de la línea de conducción se pueden instalar sistemas complementarios de acuerdo a la topografía del terreno y la distribución de las viviendas. Entre estos sistemas tenemos:

Fig.3. Sistemas complementarios

Operación de la Línea de conducción

- Manejo y regulación de válvulas.

Mantenimiento preventivo

- Limpiar y desinfectar tuberías.

- Verificar el funcionamiento de válvulas y accesorios móviles.

- Revisar el estado de pintura de elementos mecánicos.

- Mantener el sitio de instalación de la tubería limpia para inspeccionar fácilmente cualquier anomalía que se presente en el trayecto.

III. Reservorio

Cuando se utilizan las fuentes superficiales como ríos, lagos, arroyos, el agua requiere un procedimiento de corrección para la eliminación de turbiedad, es decir, la eliminación de materiales en suspensión finamente divididos que no asientan fácilmente, acompañados de materias orgánicas coloidales o disueltas que le dan color al agua natural.

Es una estructura de concreto armado, sirve para almacenar, realizar el tratamiento (cloración) del agua, para luego ser distribuida a la comunidad en forma controlada

Fig.4. Partes del reservorio

CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE CAPTACIONES DE MANANTIAL

a) El agua procedente del afloramiento del manantial debe tener una descarga libre dentro de la cámara húmeda, con una caída mínima de 5 cm, para evitar en el represamiento en la zona del afloramiento, que puede hacer que el agua busque otros cauces y disminuya su caudal o desaparezca el flujo.

b) Los manantiales bajo tierra deben ser protegidos convenientemente de la infiltración de aguas contaminadas de la superficie.

c) Las captaciones superficiales deben contar con sistemas de drenaje de aguas pluviales, constituidos generalmente por zanjas de drenaje para interceptar y escurrir las aguas de lluvia, evitando la infiltración a la zona aledaña al afloramiento del manantial.

d) El área circundante de la captación debe protegerse mediante cercos o barandas de seguridad, para evitar la contaminación por las excretas humanas y animales.

e) Entre los accesorios de la cámara húmeda debe colocarse necesariamente tubería de rebose y limpieza, para eliminar el excedente máximo. La tubería de limpieza se puede colocar en el piso en forma de sumidero.

CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE LA LINEA DE CONDUCCION

a) Cuando se realiza el trazo de la línea de conducción en el campo y se hace el diseño del perfil longitudinal deben adoptarse diferentes alternativas de solución, que dependen de las condiciones topográficas del terreno y de la consideración económica de inversión.

b) En los puntos más bajos de las tuberías, se instalaran válvulas de purga para, la limpieza periódica de las tuberías.

c) En los puntos más elevados de las tuberías deben instalarse válvulas de expulsión y admisión de aire que posibiliten el escape del aire acumulado.

d) Cuando la presi6n dentro de las tuberías es tan grande que excede a la presión de diseño de las tuberías por efecto del desnivel del terreno en una línea de conducción se construirán cámaras rompe presión, que consisten en pequeñas estructuras de concreto que reducen la presión dentro de las tuberías hasta igualarlas con la presión atmosférica (Presión estática = 0).

e) En las líneas de conducción los esfuerzos originados en las curvas, codos , Tes., crucetas, etc. , deben ser absorbidos por anclajes o dados de concreto armando o simple según sea el caso.

CALIDAD DEL AGUA POTABLE

La calidad del agua para consumo humano, es un parámetro importante para la factibilidad de un proyecto de abastecimiento de agua potable, muchas veces el agua presenta un buen aspecto, pero ello no basta para conocer si es apropiada para el consumo humano, química y biológicamente debe estar libre de elementos que constituyen un peligro para la salud.

El agua para consumo humano, es probablemente el uso que tiene los requisitos más estrictos de calidad. Para definir los criterios de calidad en la selección de la fuente se recomienda seguir los criterios y guías establecidas por la Organización Mundial de la Salud (OMS) publicadas en el año 1984.

En nuestro medio existen normas nacionales e internacionales sobre calidad del agua potable, tanto del Ministerio de Salud, y del ITINTEC, que están basadas en las recomendaciones y guías de la Organización Mundial de la Salud OMS, quienes establecen parámetros y adecuaciones a nuestro medio y de esta manera se logra aguas de buena calidad para el consumo humano, entre las principales características para determinar la calidad de las aguas se tiene:

CARACTERISTICAS FISICAS

Las características físicas del agua pueden detectarse a simple vista mediante nuestros sentidos, las cinco características físicas del agua son: turbiedad, color, olor, sabor y temperatura. El agua que se destina a la bebida humana no debe presentar olor, color, ni materias en suspensión que le confieran turbiedad o aspectos desagradables, la turbiedad de las aguas está dado por los materiales en suspensión que pueden ser arcilla, limo, fierro, materias orgánicas, microorganismos, la turbiedad es una forma de medir la concentración de partículas coloidales suspendidas en un liquido.

El color de las aguas se puede presentar por las sustancias orgánicas, provenientes de la disolución de raíces, hojas, humus y sales de fierro.

El factor temperatura se toma como naturalmente se presenta en el agua cruda. Solamente en casos extremos se prevén medidas para regularla (generalmente bajarla). El agua fría es más grata al paladar, pero este factor influye negativamente en los procesos normales de tratamiento, pudiendo entonces afectar la calidad del agua potable. No obstante, la temperatura alta intensifica el desarrollo de microorganismos y suele aumentar los problemas de sabor, olor, color y corrosión. En el cuadro Nº1, se presentan las características físicas y químicas del agua potable, de acuerdo a los estándares establecidos por el Ministerio de Salud.

CARACTERISTICAS QUIMICAS

Considerando el agua como un solvente universal, se puede afirmar que cualquiera de los elementos de la tabla periódica podría estar presentes en el agua. El análisis químico permite conocer la calidad de esta y la cantidad de sales disueltas en la misma. En este sentido se define como agua potable “El agua que no contienes sustancias perjudiciales ni toxicas con respecto a la fisiología humana”.

El análisis químico debe indicar atención especial a la determinación cualitativa de sustancias químicas toxicas, es necesario también determinar la presencia de sustancias que ocasionen perjuicios económicos; como aquellas que causen dureza en las aguas.

Entre las características más importantes, considerando su prevalencia en el agua y los efectos que puedan tener sobre la salud, o el impacto que causen sobre los procesos de tratamiento o las implicaciones de tipo económico tenemos:

• Aceites y grasas

• Agentes espumantes

• Alcalinidad

Que se refiere a la capacidad del agua para neutralizar ácidos, la composición de la alcalinidad es función del pH, la temperatura y la fuerza iónica. Por regla general esta presente en las aguas naturales como un equilibrio de carbonatos, bicarbonatos con el acido carbónico.

• Amonio:

Puede considerarse como un constituyente normal de aguas superficiales, pero en cantidades superiores a 0.1 mg/l puede ser un índice de contaminación por aguas servidas.

• Bario:

Es altamente toxico para el hombre, causa serios trastornos cardiacos, vasculares y nerviosos, Normalmente, el contenido de bario en el agua es muy bajo variando entre trazas de hasta 0.05mg/l.

• Fluoruro:

El contenido natural de flúor dentro de ciertos límites resulta benéfico para la salud de los niños que están desarrollando el esmalte dental.

Para que el flúor sea benéfico se necesita un contenido natural que este dentro de ciertos límites, las cantidades de flúor en el agua de consumo serán inversamente proporcional al promedio máximo anual de la temperatura del ambiente de la localidad, según la siguiente tabla:

|PROMEDIO ANUAL DE T MAX DEL AMBIENTE |FLUOR MAXIMO |

|(ºC) |(mg/l) |

|10.0 – 12.2 |2.4 |

|12.7 – 14.4 |2.2 |

|15.0 – 17.7 |2.0 |

|18.3 – 21.6 |1.8 |

|22.2 – 26.1 |1.6 |

|26.6 – 32.7 |1.4 |

• ph

Es importante porque tienen efectos sobre los procesos de tratamiento, no se puede afirmar que tiene efectos sobre la salud, pero afecta procesos importantes como la desinfección con cloro y se liga a fenómenos de corrosión. Generalmente las aguas naturales presentan pH por debajo de 7.0 (neutro); esto facilita que mediante la adición de un álcali primario (cal), el pH se lleve hasta un límite esperado para conseguir niveles óptimos de floculación. En los cuadros Nº2 Y 3 se presentan los componentes orgánicos e inorgánicos que afectan la salud humana.

CUADRO Nº1: CARACTERISTICAS FISICAS Y QUIMICAS DEL AGUA POTABLE

| |CONCENTRACION MAXIMA DESEADA |MAXIMA ADMISIBLE |INCONVENIENTES QUE PUEDA TENER |

|PH |7.5 – 8.5 |6.5 – 9.2 |Sabores – corrosión |

|COLOR |5unidades (de la escala) |50 unidades (de la escala) |Coloración |

| |Platino cobalto |Platino cobalto | |

|TURBIDEZ |5 unidades (unidad de turbidez)|25 unidades (unidad de |Turbidez, posible irritación |

| | |turbidez) |gastro- intestinal |

|CORUROS |200 mg/l |600 mg/l |Sabor – corrección en las |

| | | |condiciones del agua |

|SULFATOS |200 mg/l |400mg/l |Irritación gastro-intestinal |

|DUREZA TOTAL |100 mg/l |500 mg/l |Deposito excesivo de |

| | | |incrustaciones |

|DUREZA DE CALCIO |75 mg/l |200 mg/l |Depósitos excesivo de |

| | | |incrustaciones |

|DUREZA DE MAGNESIO |30 mg/l si hay 250 mg de |150 mg/l |Dureza, sabor, irritación |

| |sulfato | |gastro – intestinal |

| |150 si hay – 250 mg sulfato | | |

|ALCALINIDAD TOTAL | | | |

|MAGNESIO |0.05 mg/l |0.5 mg/l |Sabor, coloración, turbidez |

|HIERRO |0.1 mg/l |1.0 mg/l |Sabor, coloración, |

| | | |proliferación de ferrobacterias|

|FLORUROS |1.5mg/l |1.5 mg/l |Turbidez dental o dendenica |

|NITRATOS |10 mg/l |45.0 mg/l |Formación de bacterias |

| | | |intestinales, acción |

| | | |cancinogenerica |

CUADRO Nº2: COMPONENTES INORGANICOS DEL AGUA DE BEBIDA QUE AFECTAN LA SALUD

|INORGANICOS |VALOR GUIA (mg/l) |OBSERVACIONES |

|ANTIMONIO |0.03 |(P) grado de riesgo de ocurrencia de |

| | |cáncer a la piel |

|ARSENICO |0.01 |(P) es acumulado en el organismo y puede |

| | |causar efectos tóxicos. |

|BARIO |0.7 | |

|BORO |0.3 | |

|CADMIO |0.003 |Efecto toxico, afecta el riñon y el |

| | |aparato circulatorio |

|CROMO |0.05 |(P) principalmente toxico y potencialmente|

| | |cancerígeno |

|CIANURO |0.07 |Inhibe el metabolismo del oxigeno |

|FLUORURO |1.5 |Concentraciones altas afectan la dentadura|

| | |y los huesos |

|MERCURIO (total) |0.001 |Tienen efectos toxicos, se acumula en el |

| | |organismo. Afecta a glándulas salivales, |

| | |renales y las funciones psicológicas y |

| | |psicomotoras |

|MOLIBDEMO |0.07 | |

|NIQUEL |0.02 | |

|SELENIO |0.01 | |

|URANIO |0 |NIA |

CUADRO Nº3: NORMAS INTERNACIONALES PARA EL AGUA POTABLE DE LA ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD – GINEBRA 1964

|componentes peligrosos para la salud | |

|SUSTANCIA |CONCENTRACION MAXIMA ACEPTABLE |

|NITRATOS, referido a NO3 |4.5 mg/l |

|FLUORUROS |1.5 mg/l |

|Sustancias Químicas que influyen en la | | |

|potabilidad del agua | | |

|SUSTANCIA |CONCENTRACION |MAXIMA |

| |ACEPTABLE |TOLERANCIA |

|Sólidos totales |500 mg/l |1500 mg/l |

|Color |5U – 1 |50U – 1 |

|Turbiedad |5U – 2 |25U – 2 |

|Sabor |No rechazable | |

|Olor |No rechazable | |

|Hierro(Fe) |0.3 mg/l |1.0 mg/l |

|Manganeso(Mn) |0.1 mg/l |0.5 mg/l |

|Cobre (Cu) |1.0mg/l |1.5mg/l |

|Cinc (zn) |5.0mg/l |15mg/l |

|Calcio (ca) |75mg/l |200mg/l |

|Magnesio (mg) |50mg/l |150mg/l |

|Sulfatos (SO4) |200mg/l |400mg/l |

|Cloruros (cl) |200mg/l |600mg/l |

|Grado de Ph |7.5 – 8.5mg/l |Inf. a 8.5mg/l |

|Magnesio + sulfato de sodio |500mg/l |1000mg/l |

|Compuestos fenolicos |0.001mg/l |0.002mg/l |

Características físicas y sustancias químicas que afectan la calidad organoléptica del agua:

Sustancias químicas que presentan un riesgo en la salud:

[pic]

CARACTERISTICAS MICROBIOLOGICAS

Desde el punto de vista sanitario el análisis bacteriológico del agua tiene por finalidad obtener una información exacta en lo que se refiere a condiciones de potabilidad, comprobando si esta libre o no de organismos patógenos o bacterias en proporción o frecuencia que indique una contaminación del agua y que pueda ser vehículo de laguna enfermedad. Es el análisis más importante desde el punto de vista de la salud pública.

En el análisis bacteriológico se efectúan dos determinaciones:

a) Recuento total del número de baterías que se encuentran en el agua en examen.

b) Determinación del índice coliforme que consiste en investigar la presencia de bacterias coliformes que son características de la flora intestinal, (contaminación por excreta humana o animal).

En lo referente a organismos coliformes, las aguas subterráneas (pozos semi – surgentes) presentan poco o nada de estas bacterias, pero se encuentran en muchas o casi todas las aguas superficiales y en número tanto mayor cuando estas aguas se encuentran en contacto con la vida humana y animal. Esto significa que no debe suministrarse a las poblaciones, aguas superficiales sin ser previamente sometidas a un proceso de purificación o desinfección cuyo grado dependerá de la intensidad de la contaminación. De acuerdo a las normas de sanidad establecida por la Organización Mundial de la Salud (OMS9 año 1972, si se puede aceptar bacterias del grupo coliforme 0/100 ml, en consecuencia cuando el análisis de la fuente determine la presencia de bacterias coliformes se deberá buscar otra fuente.

[pic]

CALIDAD HIDROBIOLOGICA

[pic]

AFORO DE CORRIENTES NATURALES

El conocimiento de la variación del caudal que fluye por una determinada sección de un cauce natural es de suma importancia en los estudios hidrológicos. De acuerdo con la calidad y la cantidad de los registros de caudales necesarios en un estudio hidrológico, las mediciones se pueden hacer de una manera continua o permanente o de una manera puntual o instantánea, las mediciones continuas de caudales requieren de la instalación de una estación medidora (limnimétrica) o de una estación registradora (limnigráfica). Las mediciones aisladas, puntuales o instantáneas, se realizan en determinados momentos en que se desee conocer la magnitud de una corriente en particular.

La mayoría de los métodos de aforo se basan en la ecuación de continuidad ( Q = V * A )

2. MÉTODOS DE AFORO DE CORRIENTES NATURALES DE AGUA MÁS UTILIZADOS.

2.1. AFORO VOLUMÉTRICO.

Se aplica generalmente en los laboratorios de hidráulica, ya que solo es funcional para pequeños caudales; sin embargo se pueden implementar también en pequeñas corrientes naturales de agua.

[pic]Fig. 1. Instalación temporal para aforo Volumétrico

El aforo volumétrico consiste en medir el tiempo que gasta el agua en llenar un recipiente de volumen conocido para lo cual, el caudal es fácilmente calculable con la siguiente ecuación: Q=V/t. 2.2.

2.2 AFORO CON VERTEDEROS Y CANALETAS.

Se utilizan principalmente en la medición de caudales en pequeñas corrientes, en canales artificiales y de laboratorio; su uso en corrientes naturales es muy restringido. Un funcionamiento típico de un vertedero para aforar corrientes naturales se muestra en la Fig. 3.

[pic]

Fig. 3. Secciones de control artificiales para aforar corrientes naturales.

2.3. AFORO CON TUBO DE PITOT.

Su mayor aplicación se encuentra en la medición de velocidades en flujo a presión, es decir, flujos en tuberías. Sin embargo, también se utiliza en la medición de velocidades en canales de laboratorio y en pequeñas corrientes naturales. Es tubo de pitot permite medir la velocidad de la corriente a diferentes profundidades, por lo cual se puede conocer la velocidad media en la sección, que multiplicada por el área de ésta, produce el caudal de la corriente.

2.4. AFORO CON TRAZADORES FLUORESCENTES 0 COLORANTES.

El empleo de colorantes para medir la velocidad del flujo en corrientes de agua es uno de los métodos más sencillos y de mayor éxito. Una vez elegida la sección de aforo, en la que el flujo es prácticamente constante y uniforme se agrega el colorante en el extremo de aguas arriba y se mide el tiempo de llegada al extremo de aguas abajo. Conocida la distancia entre los dos extremos de control, se puede dividir esta por el tiempo de viaje del colorante, obteniéndose así la velocidad superficial o sub. superficial de la corriente liquida. La velocidad media de flujo se obtendrá dividiendo la distancia entre los dos extremos o puntos de control, por el tiempo medio de viaje.

Si se inyecto un colorante de tipo brillante, como la eosina, y si se suspende horizontalmente una lámina brillante, de longitud conocida, en un sitio aguas debajo de la inyección, es posible detectar los instantes en que desaparecen y aparece el colorante en los extremos de dicha lamina. La medida del tiempo que transcurre entre los instantes de desaparición y aparición del colorante se puede emplear como representativa del tiempo medio del flujo a lo largo de la lámina. La velocidad media superficial del flujo se obtendrá dividiendo la longitud de la lámina por el tiempo medio del flujo.

Otros colorantes, común y eficazmente empleados como trazadores, son la fluoresceína, el rojo congo, el permanganato de potasio, la rodamina b y el pontacil rosa B brillante. Este último es especialmente útil en estudios de dispersión de contaminantes en el agua. En los últimos años se han logrado considerables mejoras en las técnicas de medición con trazadores fluorescentes, especialmente con la rodamina B, rodamina WT, las sulforrodaminas B y G la uramina y el bromuro 82.

2.5. AFOROS CON TRAZADORES QUÍMICOS Y RADIOACTIVOS.

Es un método muy adecuado para corrientes turbulentas como las de montañas. Estos trazadores se utilizan de dos maneras: como aforadores químicos, esto es, para determinar el caudal total de una corriente y como medidores de velocidad de flujo.

En los aforos químicos y radioactivos, se inyecta una tasa constante qt, de la sustancia química, radioactiva o trazador, de concentración conocida, Cti, a la corriente cuyo caudal, Q, desee determinarse y cuya concentración de la sustancia, Ca , en la corriente, también se conoce. A una distancia corriente abajo, suficientemente grande para asegurar que se han mezclado totalmente el trazador y el agua, se toman muestras de ésta, y se determina la concentración de la sustancia química o radioactiva, Ct. (Fig. 4)

[pic]

Fig.4. Procedimiento de inyección y hago un muestreo en un aforo con trazador.

El caudal de la corriente se puede determinar, entonces, empleando la siguiente ecuación.

[pic]

En su empleo como medidores de velocidad, los trazadores químicos y radioactivos se inyecta aguas arriba del primer punto de control de la corriente. Se calcula el tiempo de paso del prisma de agua que contiene el trazador entre dicho punto de control y otro situado aguas abajo a una distancia previamente determinada. El cociente entre esta distancia y el tiempo de paso es la velocidad media de la corriente.

Cuando se emplea la sal común (NaCl) como trazador químico, se mide el tiempo de paso entre los dos puntos de control, utilizando electrodos conectados a un amperímetro, esto es, un conductivímetro. Este método de medición es posible debido a que la sal inyectada aumenta la concentración de sólidos disueltos y, por lo tanto, la conductividad del agua.

Un compuesto químico comúnmente empleado como trazador es la mezcla de 2g de Anhídrido Tático con 0.1259 de Difenil - Carbazida y 50 cm3 de alcohol de 98º. También, se utiliza el clorato de sódico, la fluorina y el bicromato de sodio.

Los trazadores radioactivos más usuales son: el Tritio (T, isótopo del Hidrógeno, con tres protones).

Las sustancias químicas y radioactivas empleadas para medición de caudales deben reunir las siguientes condiciones:

• Debe mezclarse fácil y homogéneamente con el agua, para lo cual se requiere de una fuerte turbulencia en el trayecto comprendido desde donde se inyecta la sustancia al cauce, hasta donde se recogen las muestras.

• Debe ser barato, soluble en agua, inocuo, no corrosivo, ni tóxico, de densidad cercana a la del agua.

• Debe ser fácilmente detectable en el agua, aún en concentraciones pequeñas.

• Debe ser conservativo, es decir, no degradable ni reactivo, entre el momento de la inyección y el momento del análisis final de las muestras.

• Debe ser fotoestable, es decir, no decolorable ni reactivo ante la acción de la luz.

2.6. AFORO CON FLOTADORES

Son los más sencillos de realizar, pero también son los más imprecisos; por lo tanto, su uso queda limitado a situaciones donde no se requiera mayor precisión. Con este método se pretende conocer la velocidad media de la sección para ser multiplicada por el área, y conocer el caudal, según la ecuación de continuidad.

Q = velocidad *área

Para la ejecución del aforo se procede de la siguiente forma. Se toma un techo de la corriente de longitud L; se mide el área A, de la sección, y se lanza un cuerpo que flote, aguas arriba de primer punto de control, y al paso del cuerpo por dicho punto se inicia la toma del tiempo que dura el viaje hasta el punto de control corriente abajo. Como se muestra en la siguiente figura.

[pic]

Fig. 5. Esquema ilustrativo para aforo con flotador.

La velocidad superficial de la corriente, Vs, se toma igual a la velocidad del cuerpo flotante y se calcula mediante la relación entre el espacio recorrido L, y el tiempo de viaje t.

[pic]

Se considera que la velocidad media de la corriente, Vm, es del orden de 0.75Vs a 0.90 Vs, donde el valor mayor se aplica a las corrientes de aguas más profundas y rápidas ( con velocidades mayores de 2 m/s. Habitualmente, se usa la siguiente ecuación para estimar la velocidad media de la corriente. Vm = 0.85VS.

Si se divide el área de la sección transversal del flujo en varías secciones, de área Ai, para las cuales se miden velocidades superficiales, Vsi, y se calculan velocidades medias, Vmi, el caudal total se podrá determinar como la sumatoria de los caudales parciales qi, de la siguiente manera:

[pic]

Se pueden obtener resultados algo más precisos por medio de flotadores lastrados , de sumersión ajustable, como muestra en la figura 5. Estos flotadores consisten en un tubo delgado de aluminio, de longitud Lfl, cerrado en ambos extremos y con un lastre en su extremo inferior, para que pueda flotar en una posición próxima a la vertical, de tal manera que se sumerjan hasta una profundidad aproximadamente de 25 a 30 cm sobre el fondo, y emerjan unos 5 a 10 cm.

La velocidad observada de flotador sumergido, Vf, permite la determinación de la velocidad media de la corriente, Vm, a lo largo de su curso, por la siguiente formula experimental:

[pic]

donde y es la profundidad de la corriente de agua.

2.7. AFORO CON MOLINETE O CORRENTÓMETRO.

El principio de la medición de velocidad con molinete es el siguiente: Supóngase un molinete puesto en un punto de una corriente que tiene una velocidad V. La longitud S, es el recorrido de una partícula fluida moviéndose a lo largo del contorno completo de la línea que determina una vuelta de la hélice. La situación es análoga al suponer quieta el agua y el molinete desplazándose a través de ésta con velocidad V. Para un desplazamiento S, la hélice también dará una vuelta.

Para un movimiento uniforme, [pic]

El espacio, S, recorrido por la hélice, o por la partícula líquida a través de ésta, se representa por el número de rotaciones, N, que da el molinete en t segundos.

Luego [pic]

Como existen fricciones en las partes mecánicas del aparato, es necesario introducir un coeficiente de corrección, b.

Entonces [pic]

Y haciendo [pic], la frecuencia de giro, se tiene: V=b*n

Con la sensibilidad del aparato se hace sentir a partir de determinada velocidad mínima, a, que en general, es del orden de 1 cm/s, por debajo de la cual el aparato no se mueve, la ecuación del aparato se transforma en:

V= a+ b*n

Ecuación que corresponde a una línea recta. Los aparatos vienen con su respectiva ecuación de calibración, dependiendo del tipo de molinete y de la casa productora, o tabuladas las velocidades en función del número de revoluciones por minuto.

Por ejemplo, para el correntómetro Prince's Electric Currentmeter No 17110B, Serial No 101-A, la ecuación de calibración para la velocidad, en m/s es:

V = 0.019 + 0.702 * n

III. DATOS DEL PROYECTO

1. Fuente de agua: Manantial de Ladera Huallpapuquio

2. Ubicación: Cuzco

3. Caudales de la fuente:

Qmin = 2.10l/s

Qmax = 2.70 l/s

4. Población Actual: 110 familias ( 5hab/familia) = 550 habitantes

5. Dotación: 50 l/hab./día, conexión a pileta publica

DATOS ASUMIDOS

1. Tasa de crecimiento: r=0.012 ( taza de crecimiento de Cuzco es 1.2)

2. Periodo de diseño: t=25

3. Variaciones de consumo:

K1= 1.3 (diario)

K2= 2 (horario)

1. POBLACION FUTURA

pf = Pa (1+ rt)

Pf= 550(1+0.012*25)

Pf= 715 habitantes

2. CONSUMO PROMEDIO DE LA DEMANDA ANUAL

[pic]

[pic]

3. CONSUMO MAXIMO DIARIO

K1 = 1.3 (diario)

Qmd = Qp x k1

Qmd = 0.414 x 1.3

Qmd = 0.54 l/s.

4. CONSUMO MAXIMO HORARIO

K2 = 2 (Horario)

Qmh = Qp x k2

Qmh = 0.414 x 2

Qmh = 0.83 l/s

• Qmin fuente> Qmaxdiario……… La fuente abastecerá la demanda de la población

• Qmin fuente< Qmaxhorario………… Será necesario colocar un reservorio

➢ DISEÑO DE CAPTACION

➢ DISEÑO DE LINEA DE CONDUCCION

|TRAMO |Q (l/s) |L (m) |COTA TERRENO (m) |DESNIVEL |φ (pulg.) |V (m/s) |Hf (m/m) |PRESION (m) |

| | | |INICIAL |FINAL | | | | | |

|CAP-R (CLASE 10) |0.54 |990 |2425 |2345 |80 |1.5 |0.47 |8.13 |71.87 |

|CAP-CRP (CLASE 5) |0.54 |495 |2425 |2385 |40 |1.5 |0.47 |4.07 |35.93 |

|CRP-R (CLASE 5) |0.54 |495 |2385 |2345 |40 |1.5 |0.47 |4.07 |35.93 |

➢ DISEÑO DE RESERVORIO

Se opto por la forma rectangular

Volumen útil = %regulación*Pf*Dotación / 1000

Vol. útil = 0.25*715*50 / 1000

Vol. Útil = 26.81 m3

DETERMINACION DE LAS CARACTERISTICAS GEOMETRICAS

Asumiendo:

|Ancho= |4.2 |m |

|Largo = |4.2 |m |

|Alto = |1.8 |m |

|Sección de base rectangular | | |

|H útil |1.5 |m |(Asumido) |

|H borde libre |0.3 |m |(Asumido) |

Volumen real = 4.2*4.2*1.8

Volumen real = 31.75 m3

➢ DISEÑO DE RED DE DISTRIBUCION

IV. CALCULO DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA

➢ Diámetros, clase

➢ Numero y tipo de cámaras rompe presión

1 cámara rompe presión sin boya en la línea de conducción debido al desnivel entre la captación y algunos puntos a lo largo de la línea de conducción, que podrían generar presiones superiores a la máxima que puede soportar la tubería. Por este motivo es necesario colocar la CRP para que no pueda ocurrir la rotura de las tuberías.

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Fig.1 La tubería de ingreso estará por encima del nivel del agua

➢ Válvulas utilizadas

1. Válvulas de aire: el aire acumulado en los puntos altos provoca la reducción del área de flujo del agua; produciendo un aumento de perdida de carga y una disminución del gasto. Para evitar esta acumulación se instalara válvulas de aire.

2. Válvulas de purga: Para evitar la acumulación de sedimentos y permitir la limpieza de las tuberías.

V. PLANO DE PLANTA DE LA LINEA DE CONDUCCION Y RED DE DISTRIBUCION

VI. VISTA DE PERFIL DE LA LA LINEA DE CONDUCCION

VII. ESQUEMA DE LA RED DE DISTRIBUCION

VIII. ESQUEMA DEL RESERVORIO, CAMARA ROMPE PRESION Y CAJA DE CAPTACION DEL MANANTIAL

IX. BIBLIOGRAFIA

➢ AGUA POTABLE PARA POBLACIONES RURALES, ROGER AGÜERO PITTMAN (1997)

➢ http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoencanales/aforamientocorrientes/aforodecorrientes.html

➢ http://www.amf.uji.es/Practicas_Redes.pdf

➢ http://www.cepis.org.pe/bvsatp/e/tecnoapro/documentos/agua/147esp-implemredesdistri.pdf

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