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Sistemas de distribucion de agua Potable Prof. Luís E. Mora CIDIAT - ULA

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Sistemas de distribucion de agua Potable

Prof. Luís E. Mora

CIDIAT - ULA

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El Ciclo del Agua o

Ciclo Hidrológico

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Ciclo del agua

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Recurso Agua Dulce

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Reservas disponible

• Reservas de agua dulce en el mundo

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Distribución del agua a nivel mundial

•Distribución geográfica de agua potable

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El concepto de calidad integral en la empresa (WHO OyM -1994, p39) • La empresa debe ser capaz de captar, potabilizar y distribuir

suficientes volúmenes de agua para satisfacer las demandas de agua de una determinada comunidad. CANTIDAD.

• El agua para consumo a ser entregada a la población debe cumplir con normas y estándares de potabilidad. CALIDAD. (Ginebra, 1993)

• El agua debe ser suministrada a la población sin interrupciones y a una presión adecuada. CONTINUIDAD.

• El personal de la empresa debe ser capaz de solucionar en tiempos razonables los problemas que puedan afectar la oferta de agua. CONFIABILIDAD.

• Los objetivos anteriores deben ser cumplidos a los menores costos posibles. COSTOS.

Luis Mora CIDIAT-ULA 2015 8

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Planificación del Sistema de Agua Potable

• Relaciones entre ciclo natural y antrópico

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Sistema de abastecimiento de agua potable para comunidades

• Son sistemas de obras de ingeniería, enlazadas que permiten llevar el agua potable desde su lugar de existencia natural (fuente) hasta las viviendas de los habitantes de una ciudad, pueblo o área rural relativamente densa

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Origen del agua. Fuente

Espacio natural desde el cual se derivan los caudales demandados por la población a ser abastecida

Según el origen del agua para ser transformada en

agua potable deberá se sometida a tratamientos que van desde la simple desinfección y filtración hasta la desalinización

Para la selección de la fuente de abastecimiento deben ser considerados:

Los requerimiento de la población La disponibilidad y la calidad de agua durante todo el año Los costos de inversión, operación y mantenimiento

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Superficial: Curso de agua natural (Ríos,

quebradas, arroyos, entre otros)

Son cursos de agua que fluyen permanentemente o intermitente por depresiones geomorfológicas naturales de montanas y llanuras

Curso de agua (Lago y lagunas) Depresiones geomorfológicas que permiten acumulación de agua con los aportes del afluentes y/o precipitación pluvial

Tipos de fuentes

Según su Origen

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Subterráneas:

Son aguas que se encuentran en el subsuelo: manantiales, pozos, nacientes , subálveos de los ríos

La captación de aguas subterráneas se puede realizar a través de manantiales, galerías filtrantes y pozos, excavados y tubulares

Tipos de fuentes

Según su Origen

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Meteóricas o Pluviales:

Para el caso de comunidades rurales y pequeñas poblaciones

Las aguas provenientes de estas fuente tienen sólidos disueltos en baja cantidad, muy baja turbiedad, su composición química se considera de baja alcalinidad y a su vez alto contenido de CO2

Tipos de fuentes

Según su Origen

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Marítimas:

Agua de mar

Debe ser necesariamente desalinizada

Tipos de fuentes

Según su Origen

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Calidad del agua en la fuente para que sea potable

Se define como agua potable aquellas que cumple con las normas y reglamentos nacionales sobre calidad del agua para consumo humano

El agua para ser potable básicamente cumple con los

siguientes requisitos: Libre de agentes patógenos que causan

enfermedades Libre de compuestos nocivos a la salud(descargas

industriales, entre otras) Bajo contenido de color, gusto y olor aceptables Libre de compuestos que causen corrosión o

incrustaciones en las instalaciones en las instalaciones sanitarias

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Normativa para la calidad del agua potable

oGuías de la OMS (normativa Internacional)

Normativa para la

Calidad del Agua

Potable

o Ley de Aguas. Gaceta N ˚ 38.595 o Ley Orgánica para la prestación de

los servicios de agua potable y saneamiento. Gaceta N ˚ 38.595

o Normas Sanitarias de calidad del agua potable. Gaceta N˚ 36.395

o Norma para la ubicación, construcción, protección, operación y mantenimiento de pozos perforados destinados al abastecimiento de agua potable. Gaceta Extraordinaria N˚ 4.044-88

o Norma para la Clasificación y el Control de la Calidad de los Cuerpos de Agua y Vertidos…, Decreto 883

o Norma COVENIN 2634:2002

No

rmat

iva

Nac

ion

al

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Componentes del Sistema de Agua Potable

Los sistemas de abastecimiento urbano son sistemas complejos que cuentan con una serie de componente como los que se mencionan mas adelante

Las aguas provenientes de fuentes subterráneas profundas generalmente no necesitan ningún procedimiento de purificación

Las aguas provenientes de fuentes superficiales no presentan condiciones físicas ni microbiológicas adecuadas

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Componentes del Sistema de Agua Potable

El sistema de abastecimiento de agua potable mas complejo es el que utiliza aguas superficiales y consta de los siguientes componentes: Captación Obras de conducción Almacenamiento de agua bruta Tratamiento Almacenamiento de agua tratada Red de distribución

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Componentes del Sistema de Agua Potable

Tanque

de

Regulación

Toma directa

(fuente)

Río

Línea de

Alimentación

Línea de

Aducción

Cuenca de

aportación

(fuente)

Presa

Río

Almacenamiento

Localidad

Red de distribución

Red de alcantarillado

Colectores

Río

Disposición Final

del Agua

Planta de

Tratamiento

Agua Residual

Planta de

Tratamiento

(Potabilización)

Hidrológica

Pozos

(fuente)

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Componentes del Sistema de Agua Potable. Captación

Son estructuras, y/o dispositivos que permiten la explotación racional del agua de una fuente determinada en forma continua, segura y sin detrimento de las condiciones hidrológicas, geológicas y ecológicas en los alrededores o aguas abajo de la obra de captación.

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Componentes del Sistema de Agua Potable. Tipos de captación

Aguas Superficiales: Directa (canal de

derivación, obra de captación y de captación de fondo)

Indirecta (lechos filtrantes drenes o filtros)

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Componentes del Sistema de Agua Potable. Tipos de captaciones

Aguas Subterráneas: Vertientes Estructuras filtrantes

(galerías) Pozos

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Componentes del Sistema de Agua Potable. Tipos de captaciones

Aguas de lluvia (cosecha): Captación en la superficie de agua de

lluvia. Captación en techos

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Componentes del Sistema de Agua Potable. 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

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El ciclo del agua potable

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Componentes del Sistema de Agua Potable. Tratamiento Agua Cruda

•El tratamiento del agua para hacerla potable es la parte mas delicada del sistema

•El tipo de tratamiento es muy variado en función de la calidad del agua bruta

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Componentes del Sistema de Agua Potable. Potabilización

•Una planta de potabilización completa generalmente consta de los siguientes componentes: Rejillas Desarenador Floculadores Decantadores o sedimentadores Filtros Dispositivos de desinfección

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Componentes del Sistema de Agua Potable. Tratamiento Agua Cruda

• En Venezuela se tiene dos tipos de tratamiento del agua cruda, estos son:

Convencional Degremont

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Componentes del Sistema de Agua Potable. Tratamiento especiales Agua

cruda

• Los tratamientos especiales encarecen el tratamiento en el agua potable y solo son aplicados cuando no hay otra solución

• En casos especiales, en función de la calidad del agua se deben considerar, tratamientos especiales tales como:

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Componentes del Sistema de Agua Potable. Tratamiento especiales. Continuación…

La ósmosis inversa

La ósmosis es un proceso natural que ocurre en todas las células vivas. Esta permite la vida de todos los seres tanto animales como vegetales, al ser inducida el agua fluya por difusión desde zonas donde se encuentra relativamente pura, con baja concentración de sales, a zonas donde se encuentra con alta concentración a través de una membrana semipermeable.

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Componentes del Sistema de Agua Potable. Tratamiento especiales. Continuación…

Tratamiento a través de intercambio iónico

Proceso por el que se produce un intercambio de iones entre un sólido (normalmente una resina) y un líquido que fluye a través suyo.

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Componentes del Sistema de Agua Potable. Tratamiento especiales. Continuación…

Filtros con carbón activado

Un filtro de carbón activado o activo trabaja como tamiz extrayendo los materiales pesados que se encuentran, en el agua, actuando así como un purificador. Éste es un proceso que se basa en la atracción de moléculas pesadas a una superficie sólida, como por ejemplo el carbón, dejando pasar solamente las moléculas más puras de un líquido

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Componentes del Sistema de Agua Potable. Almacenamiento de agua tratada.(tanques)

‒El almacenamiento del agua tratada tiene la función de compensar las variaciones horarias del consumo y mantener una reserva para incendios u otras emergencias

‒Los tanques según su posición relativa a la superficie en: superficiales, semienterrados y enterrados

‒Según la ubicación en la red de distribución se distingue las tanques de cabecera y los tanques de cola

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Componentes del Sistema de Agua Potable. Almacenamiento de agua

El almacenamiento de agua bruta se hace necesaria cuando la fuente de agua no tiene un caudal suficiente durante el año para abastecer las necesidades de un comunidad específica.

Para almacenar el agua de los ríos o arroyos se construye embalses

En sistemas que utilizan agua subterránea el acuífero funciona como un verdadero tanque de almacenamiento

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Consideraciones en el diseño de Tanques

• Ecualización o compensación de variaciones de consumo

• Estabilización de la presión en sectores

• Requerimientos adicionales en el sistema por incendio

• Almacenamiento de emergencia

• Gestión del consumo de energía

• Afectación de la calidad del agua • Envejecimiento del agua en el tanque • Contaminación externa.

• Control de fenómenos transitorios

• Estética e integración paisajística

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Tanques en zona plana

Pmin

Ejem: s = 0.0017

• Se requiere una pérdida de carga pequeña para satisfacer Pmín, lo cual, implica la necesidad diseñar grandes diámetros en la distribución

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Tanques en zona plana

Pmin

Ejem: s=0.0034

• Si el tanque se sitúa en el centro de gravedad de la zona de servicio, entonces se puede permitir mayor gradiente en la pérdida de carga lo cual implica, menores diámetros en la distribución.

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Tanque situado en el centro del sector

L

Q

J*L

H

Hb

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Tanque situado en el extremo del sector

L

2Q

4J*L

H Hb

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Tipos de tanques

Bombeados: El agua sale solo

si es bombeada

Flotando sobre el sistema: El

agua fluye libremente a y desde el

depósito

Sobre el

terreno

Enterrados

Sobre el

terreno

Enterrados

Hidroneumático

Elevado

Vertical

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Diseño de la capacidad de almacenamiento.

Incendio

Variaciones de consumo

(ecualización, Mayz 2002)

Reservas Operativas

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Almacenamiento y tipos de bombeo en sistemas

0

0.5

1

1.5

2

factor

1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324

tiempo (h)

Factores de la curva de modulación de demanda

0

0.5

1

1.5

2

factor

1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324

tiempo (h)

Factores de la curva de modulación de demanda

0

0.5

1

1.5

2

factor

1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324

tiempo (h)

Factores de la curva de modulación de demanda

0

0.5

1

1.5

2

factor

1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324

tiempo (h)

Factores de la curva de modulación de demanda

Bombeo constante Bombeo según la demanda

Bombeo a velocidad variable Bombeo hacia un Hidroneumático

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Variaciones de consumo, ecualización

Curva de masa

0

5000

10000

15000

20000

0 5 10 15 20

Tiempo (h)

Vo

l acu

m (

m3)

Se llena

Se vacía

Vol 1

Vol 2

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Componentes del Sistema de Agua Potable. Redes de Distribución La línea de distribución se inicia en

el tanque de agua tratada y termina en la primera vivienda del usuario del sistema

La red de distribución consta de los siguientes componentes: Estación de Bombeo Tuberías principales, secundarias y

terciarias Válvulas Dispositivos para macro y micro

medición Derivaciones domiciliarias

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Componentes del Sistema de Agua Potable. Redes de Distribución. Tipos por su forma Ramificadas: Compuesta por una

tubería o mas tuberías troncales de las cuales salen ramificaciones. Sus características son: • Típica de zonas donde la topografía no

permite o dificulta la interconexión entre ramales o donde se ha producido un desarrollo de área limitada a lo largo de una carretera

• La circulación del agua es en un solo sentido lo que en caso de una avería quedarían sin servicio la zona localizada aguas debajo de la ruptura