INGENIERA SANITARIA

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INGENIERA SANITARIA

SECCIN A

CAPTULO 1.- CAPTACIN DE AGUAS SUPERFICIALES.

CAPTULO 2.- CAPTACIN DE AGUAS SUBTERRNEAS.

CAPTULO 3.- PROYECTO Y EJECUCCIN DE CONDUCCIONES.

CAPTULO 4.-DEPSITOS DE REGULACIN Y DISTRIBUCIN.

CAPTULO 5.- REDES DE DISTRIBUCIN.

CAPTULO 6.- CLCULO DE LAS REDES DE DISTRIBUCIN.

CAPTULO 7.- EXPLOTACIN Y GESTIN DE UN SERVICIO DE AGUAS.

SECCIN BCAPTULO 8.- AGUA Y CONTAMINACIN.

CAPTULO 9.- REDES DE ALCANTARILLADO.

CAPTULO 10.- CAUDALES DE APORTACIN A UNA RED.

CAPTULO 11.- DISEO DE ALCANTARILLAS Y COLECTORES.

CAPTULO 12.- MATERIALES Y CONSTRUCCIN DE ALCANTARILLAS Y COLECTORES.

CAPTULO 13.- IMPULSIN DE AGUAS RESIDUALES.

CAPTULO 14.- NUEVOS SISTEMAS DE SANEAMIENTO.

CAPTULO 15.- GESTIN Y EXPLOTACIN DE LOS SERVICIOS DE ALCANTARILLADO.

CAPTULO 16.- LOS VERTIDOS EN ROS Y LAGOS.

CAPTULO 17.- LOS VERTIDOS AL MAR.

SECCIN C

CAPTULO 18.- POLTICA Y NORMATIVA SOBRE LA DEPURACIN DE AGUAS.

CAPTULO 19.- AUTODEPURACIN DE LOS ROS.

CAPTULO 20.- INTRODUCCIN A LA DEPURACIN DE LAS AGUAS.

CAPTULO 21.- IMPULSIN DE AGUAS RESIDUALES.

CAPTULO 22.- PRETRATAMIENTOS DE UNA DEPURADORA.

CAPTULO 23.- DEPURACIN FSICA DECANTACIN.

CAPTULO 24.-MECANISMO DE LA DEPURACIN BIOLGICA.

CAPTULO 25.-LECHOS BACTERIANOS.

CAPTULO 26.-FANGOS ACTIVOS.

CAPTULO 27.-TRATAMIENTO, USO Y ELIMINACIN DE FANGOS.

BIBLIOGRAFA UTILIZADA:

Aurelio Hernandez: Abastecimiento y distribucin del agua; Saneamiento y alcantarillado; Depuracin de aguas residuales.

Prschel: La captacin y el almacenamiento del agua potable; Las redes urbanas de saneamiento; El tratamiento de las aguas residuales domsticas.

SECCIN A

CAPTULO 1: Captacin de aguas y abastecimiento.

Introduccin:

Las partes de las que consta un abastecimiento de agua son:

Captacin de agua.

Tubera de impulsin.

Depsito de agua.

Red de distribucin.

Captacin de agua: Punto/s de origen que sirven para satisfacer una demanda de agua adecuada. Puede ser subterrnea o superficial. Hemos de conocer que necesidades de agua vamos a tener, hemos de conocer una serie de condicionantes tales como la cantidad de agua, su localizacin, su calidad...

Demanda: Necesidades hdricas que pueden tener una zona agrcola, industrial, ncleo urbano ecolgico o los tres. Necesidad de un sector determinado.

Se ha de mantener caudales ecolgicos para que no se muera la flora y la fauna.

Captaciones:

Superficiales: lluvia, ro, embalse, lago.

Subterrneas: pozo, manantial.

Satisfaccin de la demanda:

Si el caudal es bajo se habla de l/min.Est establecido en el Ministerio de Obras Pblicas los siguientes consumos ( datos 1993 ):

Poblacin ( habitantes )Consumo previsto ( l/habitantes*da )

( 1000150

1000 6000175

6000 12000200

12000 50000250

50000 250000300

> 250000400

(Determinacin de la variacin de la poblacin a lo largo del tiempo:

- A la hora de disear un abastecimiento tendremos que fijar un ao horizonte y determinar que nmero de habitantes habr en ese ao. Existen varios criterios.

1/ Modelo del MOPU:

La demanda vara en funcin del tiempo cada vez mas, en el proyecto, tenemos que prever la demanda para 10 20 aos, es decir, hemos de conocer la evolucin de la poblacin y de la futura demanda. Para ello:

El aumento de poblacin viene dado por la siguiente frmula:

2/ Modelo aritmtico:

Consideramos un aumento constante de la poblacin a lo largo del tiempo.

( ( (

3/ Modelo geomtrico:

Por tanto :

El modelo aritmtico junto con el modelo geomtrico pueden ser utilizados para periodos cortos de tiempo.

El modelo aritmtico y el modelo geomtrico podrn combinarse para dar el siguiente modelo:

4/ Modelo de saturacin (Funcin exponencial).

5/ Modelo comparativo.

Se trata de ver como es la evolucin de una ciudad afn y llevarla a la ciudad que estamos estudiando.

Demanda en el futuro o aumento de demanda ( D ):

Demanda agrcola:

La demanda para un jardn ser de 1 .- 1.2 l/s*Ha

Demanda industrial:

Las fbricas que ms agua consumen sern: fbricas de cartn, de productos qumicos orgnicos e inorgnicos, aserradoras, textiles, curtidos de pieles...

- Se debe tener en cuenta el uso de 47m3/Ha. si consideramos la superficie de la industria.

-Si consideramos los empleados que tiene la fbrica, el gasto ser de 30 40l/da*hab.

- Para el uso urbano, consideraremos el uso domstico, la demanda industrial y la demanda agrcola.

Demanda real :

Una captacin de agua ha de darnos una garanta : Tiene que asegurarnos la cantidad y la calidad del agua demandada.

Para ello hay que prever:

_ Pluviometra de la zona.

_ Cercana de lagos.

_ Cercana de ros y su caudal.

_ Cercana de embalses.

Las tomas de agua se deben solicitar a la Confederacin Hidrogrfica correspondiente.

Las aguas subterrneas son reguladores perfectos de las demandas; siempre tienen que funcionar como reservas de las demandas en horas punta.

La calidad del agua subterrnea es bastante pura, por lo que, no necesita bastante tratamiento, se contamina en superficie.

Las captaciones se hacen a travs de los manantiales.

Azud: Presa menor a 8m de altura.

Pozo: Todo punto de agua del cual se pueden introducir una bomba y extraer agua.

Pozo Raney: Pozos de gran dimetro que tienen captaciones horizontales radiales, con drenes horizontales a distintas alturas. La cmara central funciona como cmara de extraccin.

El volumen de agua cada en Espaa es de 340000 Hm3 aunque tiene fluctuaciones. La precipitacin media por ao es la anterior.

La aportacin media de los ros es de 117400 hm3/ao y el caudal regulado es del 49%

( 45627 Hm3/ao ) y el caudal subterrneo explotado es de 180 Hm3/ao. La evaporacin es de 1 m/ao.

Respecto ala calidad del agua los parmetros que hemos de tener en cuenta son los siguientes:

- La dureza (calcio): Ser como mximo 30 grados franceses, aunque podemos llegar hasta los 90 grados franceses.

- Residuo seco (relacionado con la dureza): Ser como mximo de 1200 ppm/litro.

- Contenidos de nitritos y nitratos: El contenido mximo de nitratos ser de 30 ppm. El aumento de nitratos vendr dado por la descomposicin de materia orgnica o por uso incontrolado de pesticidas.

- Bacilo coli : No debe existir en un agua para consumo.

- DBO: Si tiene valores altos existir contaminacin.

- pH: Son ms tolerables los pH alcalinos (( 9), que los alcalinos (( 5).

Conceptos generales de Hidrulica bsica.

- Teorema de Bernouilli generalizado:

Caso A: Depsito con apertura en el fondo.

Caso B: Depsito con tubera.

(H = Prdidas de carga en la conduccin.I. Captaciones de agua superficial.

1.- Captacin de agua de lluvia:-Aljibe: Captacin de agua de lluvia. Debe de tener una cierta capacidad para poder as recoger el agua de lluvia. Los clculos para la capacidad sern en funcin de la escorrenta que nos llegue al aljibe. Estos depsitos se harn en lugares de bastante permeabilidad.

La superficie que tendremos que considerar ser:

V = Volumen necesario para satisfacer una demanda: Dotacin * N de habitantes.

h = Pluviometra en mm.

( = Coeficiente de escorrenta.

P = Pluviometra.

P = Escorrenta superficial (EVT + Infiltracin).

En la parte central tiene un cajn que sirve de cmara de bombeo. El volumen del aljibe ha de ser 4 veces el volumen de agua que se espera recoger.

( Dibujo en fotocopias )

Tipos de aljibes:

a) Tipo veneciano: Por la parte superior no drena nada de agua, sino que se hace verticalmente (tras pasar por una pare de arena y otra de gravas y por las mechinas, es decir, las aberturas del depsito). De esta manera tambin hacemos una depuracin. Se har un tratamiento con cloro ( 500ppm = 0.5 g/l ).

b) Tipo americano: La infiltracin se hace por la parte superior. El agua atraviesa unas capas de arena bien granuladas y pasa a la cmara de bombeo a travs de las mechinas. El problema que supone, es que se pueden obstruir los filtros, por esto, se inyectar aire en contracorriente.

2.- Captacin de agua de un ro:

Ser necesario hacer un estudio hidrolgico del ro, para saber las alturas mximas y mnimas alcanzadas por el ro; as como los caudales del ro en las distintas pocas del ao.

Las tomas podrn ser de dos tipos:

1. Con la bomba sumergida directamente en el ro. Toma directa.

2. Con la bomba alejada y superficial.

1. Toma directa: Las bombas debern llevar una alcachofa que es una especie de filtro metlico.

Se proyecta la entrada por encima del nivel mximo; se coloca una rejilla de desbaste y un filtro ms fino, aunque tambin puede llevar arena. ( Dibujo en fotocopias)

Otra manera de hacer una toma de un ro directamente es construir un pozo de unos

50 60cm. de dimetro a unos pocos metros del ro, este pozo se har con una tubera de puentecillo, y se har un buen empaque con material silceo.

2. Toma indirecta: La alcachofa est alejada y as se evitan slidos en suspensin. La rejilla tipo Jhonson tiene forma de tringulo y es de acero inoxidable , y sirve para evitar incrustaciones, ya que disminuye la velocidad de entrada. Habr que tener en cuenta las prdidas de carga en las rejillas. Las alcachofas sern en forma de T.

En la toma de agua en canales , hay una filtracin lateral basndose en conductos para que el agua se filtre por un tamiz y despus se coloca una bomba.

3.- Captacin de agua en un embalse:

3.1 Centrales Hidroelctricas:

No se suelen utilizar, ya que los canales requeridos para mover turbinas es mucho mayor que el necesario para abastecimiento.

La toma de agua en las centrales hidroelctricas se hace en las turbinas. La toma de agua se hace a travs de un tubo elptico de 60-70 cm de dimetro.

3.2 Embalse independiente:

Se construir una torre aislada o asociada al paramento aguas arriba de la presa (se pueden construir varias torres adosadas, en funcin del agua que necesitemos); con distintas compuertas situadas a distintas alturas ( automticas ) colocadas paralelamente en funcin de la altura del agua, aunque si construimos varias torres, hemos de disponer las rejillas de estas en el mismo nivel Estas rejillas se abrirn automticamente para presiones menores de 2 atmsferas y se cerrarn para presiones mayores de 2 atmsferas.

Nunca se coge el agua superficial, sino que la primera toma comienza a 50-60 cm por debajo del nivel normal, que en pocas de calor la temperatura del agua oscilar entre 15-16C, con lo cual habra que tomar agua a partir de 70-75 cm por debajo del nivel normal. lo normal es tomar el agua desde la mitad de la profundidad hacia arriba.

Lo normal es hacer la toma a 2 m. de profundidad, ya que la T en la superficie vara y en el fondo se pueden dar problemas de contaminacin en superficie y suelo; por lo que la calidad ptima del agua se dar en profundidades medias del embalse.

Se van abriendo compuertas en funcin de la demanda de agua, si el embalse baja de nivel usamos la compuerta inferior, si queremos mucho caudal, abrimos mas de una compuerta.

En presas de escalera, presas de materiales sueltos, en un lateral se crea una torre que tiene una o varias alcachofas mviles de toma de agua. ( Dibujo en fotocopias )

En presa con talud aguas arriba del embalse, se crea una base con un dispositivo automtico unido a un cable con una alcachofa en la punta para coger agua. En funcin de la cota del agua, la alcachofa sube o baja. ( Dibujo en fotocopias ).

Un aspecto importante es asegurar una garanta alta a la hora de hacer la regulacin de la presa.

- Es importante tener en cuenta la garanta del agua y la regulacin del embalse.

4.- captacin de agua en lagos:

A partir de un tubo que va hasta la zona ms profunda del lago, con una serie de alcachofas a lo largo de la tubera, con filtros y se chupa de una zona a otra, en funcin de la lmina de agua.

Gestin integrada de aguas superficiales y subterrneas.

Hay que conocer todas las reservas de agua, tanto de aguas superficiales como de aguas subterrneas, y sumarlas.

El estudio de los recursos totales de una cuenca tendremos que hacerlo teniendo en cuenta el agua superficial y el agua subterrnea. Hay que estudiar conjuntamente las aguas superficiales y las aguas subterrneas.

Ejemplo:

En Espaa la precipitacin media es de 340000 m3., la aportacin de los ros es de

117000 Hm3, el volumen almacenado es de 49000 Hm3, las aportaciones de aguas subterrneas (volmenes que aportan los acuferos a los ros, manantiales y fuentes) son de 19000 Hm3. Segn estos datos hay una parte de la precipitacin que se acumula en los acuferos.

Hay que llegar a un equilibrio entre la explotacin de aguas subterrneas y aguas superficiales. A este equilibrio lo llamamos optimizacin del sistema.

Poltica del agua. (Fotocopia).

Los planes hidrolgicos debern llevar a cabo:

1. Hay que conocer las cantidades de agua superficial y agua subterrnea. Para ello hay que hacer:

- Un estudio de todos los acuferos existentes.

- Conocimiento de todos los parmetros de los acuferos.

2. Hay que hacer un inventario de los recursos.

3. Hay que evitar la contaminacin de nuestras aguas.

4. La desalinizacin del agua del mar debe ser mejor estudiada.

Soluciones para satisfacer demandas futuras de agua:

Tratamiento del agua residual.

Recarga de acuferos (por pozos radiales, con canales porosos de gran longitud).

Hacer redes de distribucin, de abastecimiento con doble tubera, una para riego de jardines e incendios, y otra tubera para el abastecimiento humano

Desalinizacin del agua del mar.

Trasvases de agua.

Contaminacin en embalses y lagos.

En los embalses se nos acumularn los deshechos que lleva el ro. Si aguas arriba ha habido una depuracin con fangos activos el contenido en nitrgeno y fsforo ser muy grande., para eliminar estos dos elementos ser necesario hacer un tratamiento terciario.

En los embalses se producir la eutrofizacin que es debida a que el agua tiene un alto contenido en nutrientes (fsforo y nitrgeno).

Caractersticas de un agua eutrfica.

Gran turbidez.

Desarrollo de algas.

Eliminacin de bacterias.

El cieno de las algas que se forman, precipitar en el fondo, las microalgas formadas sern de color rojo.

- Agua oligotrfica: Agua con bajo contenido en nutrientes.

- Agua eutrfica: Agua con un alto contenido en nutrientes.

El lmite entre un agua y otra es:

N < 300 mg/l N > 300 mg/l

P < 10 mg/l P > 10 mg/l

Otra forma de contaminacin se produce por el paso de un proceso aerobio (con presencia de oxgeno) a un proceso anaerobio (sin presencia de oxgeno), producindose una putrefaccin y por tanto se produce una formacin de gases como el propio nitrgeno o gas sulfhdrico.

Para evitar la contaminacin en lagos y embalses se har lo siguiente:

Airear el agua.

Hacer tratamiento terciario para eliminar el fsforo y el nitrgeno del agua de los ros.

Evitar fangos y cienos.

Cuando ubicamos un embalse se afecta a la temperatura de la zona, Se producir una regulacin trmica, se producirn nieblas y se afectar a la flora y la fauna del lugar.

Las ventajas que presenta un embalse son muchas:

Se evitarn contaminaciones producidas aguas arriba.

Se satisfarn necesidades humanas (abastecimiento, riego...).

Los embalses tambin servirn para uso recreativo, teniendo en cuenta que se necesitarn 48 Hm3 si la suma en CV de potencia de las motoras, barcas..., es de 1900. No existir riesgo para los baistas a no ser que el agua tenga un contenido mayor de 1000 coliformes.

La normativa que fija todo lo que a la calidad del agua de los lagos y embalses se refiere es:

74/440/CEE; 76/160/CEE; 78/659/CEE; 76/464/CEE.

( La relacin entre DBO5, nitrgeno y fsforo, es:

( El pH deber ser prximo a 7.

( La DBO5 deber estar dentro de valores normales.

( Deberemos fijarnos en la fauna acutica:

Si hay truchas, no existe contaminacin; si hay barbos, existe contaminacin media.

II Captacin de aguas subterrneas:Acufero: Formacin geolgica de naturaleza permeable que permite almacenamiento y circulacin de agua.

Las aguas subterrneas son aquellas que se encuentran situadas en los poros del suelo.

Zona de aireacin: Es la zona que se encuentra por encima del nivel fretico. Zona en la que puede haber poqusimas cantidades de agua por efecto de la capilaridad.

Zona de saturacin: Es la zona que se encuentra por debajo del nivel piezomtrico. Zona en la que los poros de las rocas estn llenos de agua.

Tipos de acuferos: Acufero libre: El coeficiente de almacenamiento coincir con la porosidad eficaz (S = m = Vh / VT) y estar del orden de 0,01 0,04.

Acufero semiconfinado: La porosidad eficaz estar del orden de 10-5 10-6.

Acufero confinado: La presin atmosfrica no acta sobre el nivel piezomtrico. Se encuentra situado entre dos capas de material impermeable. La porosidad eficaz estar en el orden de 10-3 10-4.

Gradiente hidrulico: Energa que tenemos para que el agua fluya por el acufero.

Transmisividad: Cantidad de agua que puede pasar por un m2, teniendo en cuenta un gradiente hidrulico de una unidad.

Coeficiente de almacenamiento (S): Caudal extraible para una seccin unidad cuando descendemos la presin una unidad. Se define con los ensayos de bombeo.

Manantial: Desage natural de agua y es debido al corte de un acufero. Para captar agua de un manantial, hemos de poner un tubo poroso de 50 60 mm. de granulometra. Es una recogidas lateral. Para aforarlo, basta con medir el caudal con un cubo y un cronmetro unas tres o cuatro veces.

Otro sistema de captacin de agua en un manantial es mediante mampostera con perforaciones; relleno de grava el lugar donde se queda retenido el agua y se introduce una bomba de superficie. El caudal de la arqueta lo medimos con un dispositivo previamente cubicado.

Criterios a seguir para hacer una toma de agua subterrnea:

Para la administracin: Sondeos con fines hidrogeolgicos.

Para particulares: Directamente hacemos el sondeo. Conocimiento perfecto el acufero.

Inventario de puntos de agua locales (manantiales y pozos) a escala 1/50000 en una superficie de 1km2.

Plano de sopiezas. A mayor cercana entre curvas mayor flujo.

Lneas de flujo (( a las isopiezas).

Fotografas areas (ver zonas oscuras y superponer las isopiezas y lneas de flujo, y encontrar el punto mas adecuado).

Apoyo en la geologa del terreno.

Nivel de base regional: Nivel de agua de los ros de la zona. Constituye la lnea de la superficie piezomtrica. Depende de la permeabilidad y transmisividad. A menor transmisividad menor caudal de explotacin.

Plano de isotacas: Lneas de igual espesor, as vemos el mayor espesor del acufero para su mayor explotacin. Los acuferos cuaternarios son bastante buenos para su explotacin. 1m

4m

Espesor del acufero (a mayor espesor, mayor caudal de explotacin).

Debemos realizar un sondeo de reconocimiento, son aquellos que tienen un dimetro pequeo, donde no se puede introducir una bomba, nos va permitir conocer los niveles piezomtricos, caractersticas puntuales de transmisividad y de coeficiente de almacenamiento, serie estratigrfica...

Tipos de perforacin:

Percusin------------------------- Terrenos rocosos.

Rotacin--------------------------- Inversa o directa.

Circulacin inversa---------------- El ms utilizado.

Sistema Inca---------Para pequeas profundidades.

Las perforaciones pueden ser a rotacin o inca y con dimetros pequeos o grandes. Un sondeo con fines hidrogeolgicos necesita mquinas simples (determinacin de K, T...)

El sistema de inca es un tubo que se golpea y penetra unos 10 11 m. de profundidad. Lo normal es hacer el sondeo con un sistema de rotacin a circulacin directa, el varillaje penetra, gira y se refrigera con agua. Se utilizan lodos para sondeos de gran dimetro para evitar el derrumbamiento de las paredes del pozo. En este tipo de sondeo no sacamos testigos, sino que sacamos detritus mezclado con lodo o agua.

Para aislar los acuferos podemos colocar tapones.

Sarta: Trpano + barrn + cuchara + cable.

En circulacin inversa los dimetros son grandes (> 300mm), y sobre todo si hay niveles detrticos (arenas y gravas). El fluido de referencia a travs de una balsa: se introduce el lodo por la boca (taladro) del pozo y se saca con una bomba.

La rejilla va exactamente enfrente del acufero, y posteriormente metemos el empaque.

Empaque: Grava que se coloca entre el anular y el tubo del pozo de una granulometra adecuada para una mejora entrada de agua en el sondeo.

La columna estratigrfica la hacemos para colocar las rejillas.

- Mirar lo que sale en la curva de los lodos cada cierta altura.

- Rayos gamma.

Valoracin de la permeabilidad en los sondeos.

En los sondeos de reconocimiento Para conocer la transmisividad utilizamos la frmula de Jacob:

Los primeros minutos a la hora de medir caudales son muy importantes.

En dimetros grandes empleamos vlvulas (tubo que entra por los aparatos de la mquina y saca volmenes de agua cada cierto tiempo).

Frmula de Bayler:

Medimos el nivel esttico y despus de ciertos minutos lo volvemos a medir

Para localizar los niveles de los acuferos, realizamos una perforacin pequea al lado de donde vamos a realizar el sondeo, de tal forma que vamos sacando el testigo y vamos a ir conociendo los distintos niveles.

Los inconvenientes que tiene el sistema de perforacin mas utilizado, la circulacin inversa, es que obtusa los pozos, es decir, que al acabar la obra apenas me queda agua en el pozo.

En una perforacin a nivel fijo, el caudal diario explotado, va a depender de la trasmisividad(T) y la depresin(():

Colapso: Nivel lmite inferior del pozo, el cual la bomba comienza a bombear aire. Para que la bomba no se quede por encima del nivel fretico y no se produzca el colapso, hemos de colocar la bomba a unos 30 cm. por encima del fondo del pozo.

Ensayo de bombeo: Nos da el caudal que vamos a explotar. El depsito estar en funcin de la aportacin y la demanda.

Tipos:

1. A caudal variable: Una vez hecho el valvuleo, conozco mas o menos el caudal que vamos a sacar, y ya podemos saber el tipo de bomba necesitamos.

Vamos variando los caudales y tomando nota de los descensos producidos.

Q1 ------- s1Q2 ------- s2

A partir del caudal crtico los descensos son enormes.

Eficiencia Relacin entre el caudal real que saco y el caudal terico previsto. Ef < 1. Para determinar la eficiencia en un pozo hacemos los ensayos escalonados.

2. A caudal constante: Ensayos escalonados.Para medir caudales utilizo el tubo de Pitot o unos barriles.

Para caudales muy fuertes se hacen canales con vertederos para aforar.

Captaciones por galeras.La tubera puede ser de puentecillo, galvanizada. Se hace un cuerpo central donde se sita una bomba y ah se recoge todo el agua. Se toma una muestra inalterada para determinar la permeabilidad.

En este fundamento estn basados los pozos radiales.

Pozo radial: Es un gran cajn principal de gran dimetro ( 10 12 m. Est revestido todo l de hormign, tiene una profundidad de unos 10 12 m. Est proyectado generalmente en acarreos (conglomerados). Tiene ese gran dimetro para poder introducir en l gatos hidrulicos que permitan hacer galeras alrededor del pozo.

Meten un tubo de inca (tubo con la chapa troquelada, ranuradas de fbrica). Estos drenes terminan en punta. Van muy bien en grava, y el troquel va en funcin de la granulometra.

Se hacen captaciones de Q ( 300 400 l/s.

Existen dos sistemas de perforaciones:

- Raney.

- Fehlman.

Indicado en cuaternario, donde habr acarreos con niveles reducidos y gran carga hidrulica.

Contaminacin en aguas subterrneas.

Tipos de contaminacin en aguas subterrneas:

Contaminacin bacteriolgica: Bacilo coli, nitratos, nitritos, DBO5. La contaminacin bacteriolgica es muy escasa, y si existe es porque existen puntos de agua contaminados agua arriba (pozos negros: bacilo coli > 5000, nitratos y NO2).

Contaminacin inorgnica: Fallos por parte de la construccin del pozo (CaO, grado de dureza muy alto).

Contaminacin exterior: Causa de vertidos de industrias (Cu, Zn, Ni, iones pesados...)

Intrusin marina: Es muy importante dibujar un plano de isocloruros. Hay similitud entre las lneas de isocloruros y lneas de isopiezas debido a la demanda del agua salada.

Explotacin de acuferos:El comportamiento de extraccin de agua es lo mismo que puedo inyectar. Si hacemos un canal, lo revestimos, y la solera la dejamos al descubierto, perforamos un pozo, inyectamos agua , el cono que se produce es un cono de ascenso , contrario al cono de descenso.

Una vez que tengamos hecho el pozo habr que llevar el agua a un depsito regulador, para ello empleamos una tubera:

- Si la captacin est por encima del depsito, emplearemos una tubera por gravedad, el agua cae por gravedad, conduccin rodada.

- Si la captacin est por debajo del depsito, emplearemos tubera impulsada.

- Tuberas forzadas: Se utilizan cuando existen presiones.

- Sistemas mixtos.

III. Proyecto y ejecucin de conducciones.

Para las conducciones desde la captacin o desde el depsito a la red, hay que tener en cuenta:

La topografa del terreno, para ello necesitamos un plano a escala 1:7000. La tubera a utilizar, siempre hemos de tener en cuenta que el objetivo de una conduccin es el mnimo coste.

- Si la tubera es rodada, va a ser paralela a la pendiente del terreno, pero hay veces que la geologa del terreno no acompaa, pueden aparecer varios macizos rocosos.

Si la tubera es forzada, la velocidad del flujo ha de estar entre 0.7m/s y 3m/s, ha de tener un dimetro constante, ha de realizarse un perfil topogrfico del terreno, y adems la lnea de carga no debe cortar al perfil.

Las tuberas se pueden instalar interiormente; en el suelo en climas fros, pero se deben enterrar a una profundidad mnima de 1m., en climas extremos de fro la profundidad mnima ser de 1,5m.; o, tambin se pueden colocar exteriormente.

El perfil topogrfico ha de tener las siguientes caractersticas:

_ Cota del plano de comparacin.

_ Cota roja (cota de la obra).

_ Ordenadas en rasante y desmonte.

_ Situacin de elementos especiales (Registro, ventosas, desages, etc...).

_ Desages de presin. (para eliminar la presin de las tuberas).

_ Los desages van siempre en la parte inferior de la tubera, siempre irn con arquetas de llaves de cierre.

_ Las ventosas irn siempre en la parte superior de la tubera, son sistemas para eliminar el aire que contiene el agua. (estos pueden ocasionar golpes de ariete o subidas grandes de presin). Estas pueden funcionar: manualmente, para las distribuciones de agua en ncleos urbanos muy pequeos; o; automticamente, para ncleos de poblacin grandes en los que, cuando se alcanza una presin determinada la ventosa se abre automticamente y se pierde el aire.

El aspecto econmico es importante, siempre hemos de realizar los costes de inversin a prever los materiales de duracin 20 aos (luego cambiarlos) y los costes residuales.

1.Tuberas:

No se deben poner todas en un gran espesor, ya que el propio peso de las tuberas podra ocasionar problemas.

Debemos instalarlas de abajo a arriba, si el terreno es arcilloso o rocoso, se puede echar un colchn de arena de un grosor de 30 cm. Aprox. Para acolchar la tubera.

Conviene echar la primera tongada a mano para tapar la zanja.

Las uniones previas entre los tramos de las diferentes tuberas, van a depender del tipo de tubera.

_ Tuberas de acero: Depende de los extremos de la tubera:

_ Si es abocardada, daremos un cordn de soldadura que habr que comprobar con un ensayo de gammagrafa (para comprobar el estado de la soldadura).

_ En otro tipo, la soldadura se dar tope con tope.

_ Tuberas de fundicin: Dos tipos de tuberas dependiendo de la junta:

a:/ Tubera de juntas rgidas: No tiene ninguna articulacin, se une mediante plomo fundido o plomo fro en calentamiento.

b:/ Tubera de juntas flexibles: La ms utilizada es la junta Gibault , mediante una brida, una junta de goma, las tuberas se unen, de manera que en la parte central queda una junta de goma que permite la flexin de la tubera.

_ Tuberas Galvanizadas: Tienen roca con esparto o tefln, se arroscan.

Existen unas condiciones de calidad para evitar el aplastamiento de las tuberas, realizadas en fbrica, estas nos indican la presin a la que estalla la tubera

_ Tuberas de PVC. Coeficiente: 3.

_ Tuberas restantes. Coeficiente: .

Cuando existen curvas a lo largo de la conduccin, se van a producir unos empujes en las tuberas, para los anclajes, hay que echar hormign en masa en los distintos anclajes para evitar los diversos empujes y golpes de ariete producidos por la sobrepresin.

_ Tubera de Impulsin. Es la encargada de impulsar el agua de toma para llevarlo al depsito regulador.

Aparte de las anteriores alturas, hay que tener en cuenta las alturas producidas por las prdidas de carga (Hp), esta sumada a la altura geomtrica nos dar la altura manomtrica, que es la vlida para los clculos en la distribucin de aguas.

Teniendo en cuenta las prdidas de carga uniforme, ninguna bomba es capaz de aspirar el agua mas de 8 8,5 m. ; en una tubera recta (esta altura ser la altura de aspiracin); ya que a medida que sube la altura del agua, la presin disminuye, por tanto no nos ayuda. Tambin se van a producir prdidas de carga en la aspiracin en funcin de la temperatura del agua Existe una tabla en la que vienen tabuladas las prdidas de carga en funcin de la altitud y de la temperatura del agua.; por ejemplo Suponemos que una bomba que en Barcelona tiene una altura de aspiracin mxima de 7,5 m.; en vila, al estar a una altitud de 1200 m., y una Ta del agua de 15 C, esa bomba tendr una altura de aspiracin mxima de : 7,5 m. 1,44 m. (por altitud) 0,173 m.(por Ta) = 5.887 m.

Fijamos siempre en funcin de lo que podamos comercializar.

El depsito bajo, suele construirse, porque este lleva unos circuitos elctricos que hacen que la bomba aspire agua segn la necesidad, se suelen construir cuando el agua sacada proviene de un manantial o cualquier acufero con un caudal reducido, para no desperdiciar agua.

Si la bomba es sumergida, lo anterior no ocurrir, habra que sumergir la bomba en

funcin de la altura manomtrica.

Hidrulica de conducciones.

Se van a utilizar las ecuaciones ms comunes de la hidrulica.

Un piezmetro mide la presin debida a la altura.

La lnea de energa total vendr definida por la suma de la presin debida a la altura, la presin debida a la velocidad y la cota del lugar. Teorema de Bernouilli.

Como los lquidos en la realidad son compresibles y viscosos, habr que considerar la friccin del agua con las paredes de las conducciones, y las variaciones de flujos en ensanchamientos, estrechamientos, codos...

Hay que considerar las prdidas de energa (H).

Clculo de las prdidas de carga.( Por Chezy:

v = velocidad (m/s).

R = Radio hidrulico (m).

En tuberas circulares: R = D / 4.

J = Prdida de carga unitaria (m/m) = H/l.

c = Coeficiente (m1/2.s-1)

Clculo de c:

a/ Por Kutter: b/ Por Bazin:

Esta frmula funciona muy bien para secciones que no estn llenas.

Clculo del coeficiente de friccin ((), (f).

Segn Darcy (nos darn valores ms elevados):

Frmula de Manning:

Frmulas de Prandtl Kartman, Nikuradse y Colebrook (fotocopias)

En estas frmulas ya se tiene en cuenta adems de la rugosidad de las paredes de las tuberas, la viscosidad y la capa lmite.

Para resolver problemas mediante este mtodo, lo hacemos tanteando:

( = Viscosidad absoluta o dinmica (Kp.s / m2; N.s / m2 = Kg / m.s; gr / cm.s (poise)).

( = Viscosidad cinemtica. (m2 / s; cm2 / s (stokes)).

La viscosidad cinemtica en el agua est en funcin de la temperatura:

R = N de Reynolds. (A medida que crece, va desapareciendo la capa lmite). Es adimensional.

El n de Reynolds nos determinar el tipo de rgimen de un fluido. Segn el tipo de fluido utilizaremos unas frmulas u otras.

- Re > 2320 ( Rgimen turbulento (influye la rugosidad).

- Re < 2320 ( Rgimen laminar (no influye la rugosidad).

En el rgimen laminar los filetes lquidos permanecen prcticamente horizontales al eje de la conduccin.

En conducciones de agua, el rgimen suele ser turbulento.

Las conducciones las clasificaremos atendiendo a su rugosidad en los siguientes tipos:

Tuberas hidrulicamente lisas: ( depende del n de Reynolds.

Tuberas hidrulicamente rugosas: ( depende de la rugosidad absoluta K.

Tuberas hidrulicamente intermedias: ( depende de K y de Re.Rgimen laminar: (No influye la rugosidad; Re < 2320).

Rgimen turbulento: ( Re > 2320)

- Influye la rugosidad, por tanto distinguiremos entre:

Tuberas hidrulicamente lisas (es independiente del rozamiento con las paredes. ( depender del n de Reynolds).

Tuberas hidrulicamente rugosas (( depender de la rugosidad de las paredes de la conduccin, ha desaparecido la capa lmite):

Tuberas hidrulicamente intermedias (( es funcin de K y de Re).

Mediante la frmula de Prandlt Colebrook:

( Tambin podemos calcularlo con el baco de Moody (fotocopias).

Rgimen libre:

Para rgimen libre se utiliza la ecuacin de Prandlt Colebrook, as como la de Nikuradse sustituyendo los valores anteriores.

Puntos singulares. Prdidas de carga.

Podemos calcular las prdidas de carga, calculando la longitud equivalente de conduccin:

Podemos calcular las prdidas de carga mediante tablas: Grfica para el clculo de longitud equivalente.

- Con el dimetro interior, y con la singularidad que sea, podemos conocer la longitud equivalente.

Podemos hacer un clculo ms preciso (fotocopias):

Codos de gran desarrollo:

Estrechamiento. (Aumento de la velocidad).

Ensanchamiento. (Disminucin de la velocidad).

Vertederos. (fotocopias).1. Tipo rectangular:

- Se emplean para aforos en canales de pequeas dimensiones.

a) Sin contraccin lateral.

Vertedero de pared delgada. Ecuacin general.

Clculo de (: Bazin:

Rehbock:

b) Con contraccin lateral:

Francis:

Gourmey:

2. Vertederos triangulares.

3. Vertederos trapezoidales.

Cipolleti:

Para canales se suele utilizar la frmula de Manning empleando un coeficiente de Manning 0,014 ( n ( 0,030.

La geometra de un canal ptimo es aquella que cumple:

a) Canal rectangular: b = 2h = 2y.

b) Canal trapezoidal:

2.Bombas. Potencia.

En U.T.M.

1 CV = 75 Kp*m / s

1CV = 75 Kp*m / s * 9,8 Julio / s (wattio (w)) = 735 w = 0,735 Kw

Tambin hemos de tener en cuenta el rendimiento de la bomba ((b) y el del motor ((m) que nos acompaa, el rendimiento total (() ser el producto de ambos

Por lo tanto la potencia quedar:

Pero la bomba necesita para arrancar una mayor tensin, entonces para incrementar la tensin se le aumenta un 20%, que hace que se multiplique a la anterior frmula por un coeficiente 1,20:

_ La altura manomtrica ser desde el nivel del agua del pozo, o, el nivel del agua del lugar desde donde bombeemos hasta el final de la conduccin (longitud) ms las prdidas de carga producidas durante el tramo.

Existe una frmula prctica para saber la potencia de la bomba, solo utilizable para tanteos de aproximacin en el campo:Una casa de bombas nos ha de proporcionar caractersticas de las bombas, tales como rendimiento, caudales y altura manomtrica; el rendimiento es importante, ya que la casa nos proporciona el rendimiento ideal de la bomba, pero a veces una bomba ms barata consume mas energa elctrica que una ms cara, y a la larga esa bomba es ms cara que una de mayor coste econmico.

_ Para saber el coste econmico, basta con aplicar la siguiente frmula:

Para el clculo de la bomba, tambin influye el dimetro de la tubera de impulsin:

_ A mayor dimetro, menores prdidas de carga, menores velocidades, y menor potencia consumida.

_ A menor dimetro, mayores prdidas de carga, mayores velocidades, y mayor potencia consumida.

La velocidad hay que intentar que sea baja, pero no mucho, ya que pueden aparecer sedimentos en las tuberas, el lmite por el que deben oscilar los valores de la velocidad en las tuberas ser de 0,5 m/s 1,5 m/s, siempre iremos al dimetro ms econmico posible dentro de los dimetros comerciales.

Existe una frmula para el tanteo del dimetro de la tubera, es la frmula de Bress:

3. Depsitos.

El depsito, es el elemento regulador entre el agua de la captacin y la demanda de agua requerida. Es el elemento estructural capaz de retener agua.

Funciones:

1. - Almacenamiento de volumen.

2. - Regulacin de caudal.

3. - Regulacin de presin.

4. - Asegurar la demanda para el abastecimiento urbano.

5.- Mantener la calidad del agua.

Clasificacin:

- Para regular un volumen de agua (aportaciones y consumos).

- Para regular una presin determinada.

- Enterrado.

- Semienterrado.

- Superficial.

- Rectangular. Hexagonal.

- Circular. Esfrico.

- Poligonal. Cilndrico.

- Hormign armado. - Acero.

- Hormign pretensado. - Plstico,

- Fbrica de ladrillo. - etc...

- Cabecera.

- Cola.

Parmetros que definen la construccin de un depsito de agua:

N de habitantes a abastecer.

N de industrias existentes en la poblacin.

Caractersticas del agua.

Tipo de clima.

Tipo de terreno.

Caractersticas a tener en cuenta para la construccin del depsito (capacidad).

1. Capacidad mxima de un dposito: Volumen total de agua a servir durante un da, teniendo en cuenta las demandas punta requeridas.

2. Capacidad media normal de un depsito: Valor medio entre el volumen total consumido dividido por 24 horas.

La capacidad del depsito es un parmetro importante, por tanto hay que tener en cuenta el abastecimiento para 50 aos en horas punta, el agua acumulada de reserva para posibles incendios y posibles emergencias. - Tambin hay que tener en cuenta el n de habitantes al que hay que abastecer, as

como la cantidad de agua afluente y la cantidad de agua efluente.

Hay que realizar y estudiar los valores medios diarios y acumulados.

Para ncleos urbanos pequeos, la capacidad del depsito se podra calcular mediante la siguiente frmula:

Los valores 0,5 y 0,75 se obtienen mediante frmulas estadsticas sobre la poblacin.

Ejemplo:

- Una poblacin de 20.000 hab. Cuyo consumo medio durante los prximos 50 aos es de 150 l / da * hab. construye un depsito, si la constante punta en la capacidad del depsito es 1,5, y la reserva de incendios junto con la reserva de averas equivale a 180 m3 durante dos horas. Cul es la capacidad del depsito?.

DATOS:

P = 20.000 hab.

D50 = 150 l/da*hab.

K = 1,5.

Ri + Rav = 180 m3.

Q50 = P*D50 = 20.000 hab.*150 l/ da+hab. = 3*106 l/da = 3000 m3/da.

C = 0,75*Q50 + Ri +Rav = 0,75*3000m3/da + 180 m3 = 2400m3.

Otra forma:

Q = K*Q*P = 1,5*150 l/da*hab*20.000hab. = 4,5*106 l/da = 4500 m3/da.

C = 0,5*Q + Ri + Rav = 0,5*4500 m3/da. + 180m3/da = 2400m3.

En este caso coinciden las dos capacidades.

El caudal de incendios para ncleos de ms de 20.000hab. de poblacin que nos da el Ministerio de Fomento, ser:

P = Miles de habitantes.

Para una poblacin inferior a 50.000 hab. Ri. Oscilar entre 150 200m3 (180 m3).

Habr que disponer de hidrantes que son tuberas para incendios con un dimetro mnimo de 100 mm. y que es independiente a la red de abastecimiento, viniendo directamente desde el depsito.

PoblacinCaudal para incendiosLo normal es dar un caudal de 25 l/s durante 2h

(180 m3)

Poblacin > 200.000 hab.100 l/s

Poblacin rural.16 l/s

Funcionando dos hidrantes separados entre si una distancia mxima de 200 m., cada uno de ellos tendr que aportar un caudal de 16 l/s durante 2 h; y tendrn una presin cada uno de ellos de 10 m.c.a.

Las averas que van a tener los depsitos, van a depender de los servicios que tenga la ciudad, por tanto va a ser peor una avera en ncleo urbano pequeo que en un ncleo urbano de gran poblacin, ya que el primero tendr unos servicios de reparacin menores y , por tanto, la reparacin se realizar en un mayor tiempo.

El caudal necesario para averas que hay que reservar ser el 25% del consumo mximo diario, si ajustado con la anterior frmula, el valor que nos sale es inferior a 150m3, tomaremos valores de 150 200m3.

El caudal demandado variar, y por tanto, habr que hacer distinciones entre caudales punta diarios y caudales punta semanales.

Aspectos constructivos de los depsitos de agua.

Colocacin del depsito: El depsito ha de colocarse en el baricentro del lugar, ya que es el mejor sitio para repartir agua a todo el lugar, o, en su defecto, ha de colocarse en el punto mas alto cercano al lugar de abastecimiento.

Depsitos enterrados.

Ventajas:

La temperatura del agua permanece constante.

Debe de tener una aireacin en la parte superior del depsito, para que el agua se ventile.

Normalmente, se realiza una aireacin por tubos, estos pueden estar al nivel del terreno.

Inconvenientes: Introduccin de sustancias extraas como hojas, pjaros, sustancias de carcter orgnico que repercute en la calidad del agua.

El calor externo, en pocas de verano con temperaturas elevadas, en pocas de invierno con temperaturas nfimas. La temperatura es un factor muy importante para determinar el espesor de los muros del depsito.

La salida del agua, ya que el dimetro de la conduccin de entrada es menor que el dimetro de la conduccin de salida a causa de la demanda de agua en horas punta, en los depsitos enterrados la conduccin sale por debajo del depsito. En la entrada de agua, el agua cada va amortiguado por una serie de salidas a diferente altura.

Difcil acceso para la limpieza y realizacin de anlisis qumicos de agua.

En los depsitos circulares es los que mejor se van a repartir las presiones, pero no funcionan bien debido a los problemas creados en los encofrados.

Un depsito funciona como una mnsula, en el caso ms desfavorable, en la que se aplica el empuje hidrosttico del agua, la accin del viento...

Todos los depsitos, aunque sean de mampostera, han de llevar un revestimiento de cemento. Ubicar el depsito en el punto ms alto de la zona a abastecer, para ello previamente hay que realizar un estudio geolgico del terreno.

Terreno arcilloso: Preparacin de un informe geotcnico (cargas/m2 y kg/m2).

Terreno rocoso: Limitacin de las dimensiones (excavacin en roca es muy costoso).

La solera del depsito puede ir: El forjado apoyado por zapatas y un mnimo de 500 kg/m2.

Hay que hacer una capa de hormign de acolchamiento o limpieza, luego hay que echar una solera de hormign encima, y luego comenzar a hacer las armaduras de las paredes verticales correspondientes.

Hay que tener en cuenta el nivel fretico, ya que puede existir una supresin (sinfonamiento) hacia arriba. Es muy indicado utilizar un hormign normal vibrado con un contenido de cemento en la dosificacin de 300 kg/m3. Siempre hay que utilizar un impermeabilizante en el hormign para la estructura.

Para rematar la parte superior de un depsito enterrado, se puede realizar de varias formas:

( Horizontal con un acceso cerrado a agentes externos.

Forma abovedada para que exista un drenaje de todo el agua superficial, es la forma ms adecuada, adems presenta la ventaja de poder dilatarse.

La profundidad que debemos dar a un depsito enterrado o semienterrado no debe ser de ms de 7m., ya que a mayor altura mayor va a ser la presin, por ello se recomienda una altura de 3-5m en los depsitos grandes, y de 1,5-2m en los depsitos pequeos (500m3).

Cuando la poblacin a abastecer es muy grande, se construyen dos depsitos, uno principal y otro para regular la presin y ayudar en las horas punta.

La toma de agua para un posterior anlisis se realiza a una cierta altura desde el fondo para que no influya la presin. Todo depsito debe llevar un guardaniveles automtico; en depsitos grandes para evitar la dilatacin entre juntas se ponen dos depsitos con los muros juntos entre s.

A los depsitos enterrados se les echa una capa de tierra encima llamada montera.

Los depsitos enterrados se construyen para dar una mayor presin al agua, y , cuando la bomba no suministra toda la demanda, lo que se hace es llenar el depsito durante la noche y as se satisface toda la demanda con el depsito ms el caudal que suministra la bomba.

Los depsitos enterrados son casi siempre rectangulares o cuadrados, ya que hacer encofrados circulares es muy complicado, aunque los depsitos circulares son mejores, ya que en ellos se reparten mejor las presiones.

Cuantas menos soldaduras existan en los depsitos, mejor. El acero es un material poco recomendable para depsitos exteriores.

El caudal que ha de guardarse para posibles incendios es de 25 l/s que se han de suministrar durante 2 horas (V = 25 l/s*10-3m3/l*3600s/h*2h = 180m3). Para el da ms caluroso del ao, representamos la curva de demanda, representamos grficamente la grfica del consumo acumulado, la mxima diferencia entre la curva de demanda y el consumo diario es el mximo caudal fluctuante, este caudal junto con la reserva de averas e incendios ser la capacidad del depsito.

La experiencia demuestra que el 18% del consumo diario en el da ms caluroso del ao, es la capacidad del depsito, y que, el 25% del consumo diario es la reserva de averas pero habr que tener en cuenta el aumento de la poblacin.

Higiene y mantenimiento de un depsito:

Los depsitos han de someterse a una higiene, se trata de una cloracin pulverizada en toda la superficie, mediante una dosis de 30 g/m3 de cloro (30 ppm). Una vez que el depsito ha de pintarse con pinturas que no provengan de alquitranes para que no reaccionen con el agua.

El mantenimiento frecuente de un depsito es importante, para ello se harn distintas cmaras para la limpieza del depsito, para que en este no se formen sedimentos que den lugar a bacterias.

En los depsitos rectangulares, un ensayo importante es de impermeabilizacin, para ver si son estancos, se llena el depsito y a las 24 horas se mide el nivel para ver si existen prdidas; si la capacidad del depsito est comprendida entre 2000-5000m3 se deja 48 h.

El depsito se puede impermeabilizar con PVC o en medidas pequeas con bentonita.

El fondo del depsito debe tener una pendiente entre el 1-2%, ya que las aguas tienen slidos disueltos por lo que a la hora de la limpieza esto queda en el suelo del depsito, para su mejor limpieza, se hace en una esquina un rectngulo mas bajo que la solera con el fin de echar el fango, ya que tiene un desage que permite la evacuacin de este.

Los planos de los depsitos debern ir a una escala adecuada y debern hacerse tanto planos de planta como cortes transversales. Tambin debern hacerse planos de detalle de la cmara de llaves y de los accesorios que hay en ella.

Hay que cuidar la esttica del depsito.

Accesorios de los depsitos.

- Tomas: Alcachofas, llevarn un filtro para evitar posibles entradas de materiales extraos.

- Vlvulas de entrada.

- Contador: Ser mejor colocarlo a la salida del depsito, as nos servir para un mejor control del volumen.

- Desarenero: Desage unido mediante un tubo de gran dimetro, se abrir cuando el depsito tenga los niveles de agua bajos. De esta manera limpiaremos el depsito de las arenas acumuladas en l y que han sido transportadas por el agua. Este desage tambin nos servir para vaciar el depsito en circunstancias extraordinarias.

- Juntas: Las juntas nos servirn para que no existan prdidas de agua, suelen ser de neopreno y se colocan durante el hormigonado.IV. Torres de agua. Depsitos de regulacin y distribucin.

Torres de agua:

- La funcin de las torres de agua es la de equilibrar la presin y los caudales en un tiempo determinado.

- Habr que cuidar su esttica.

- Podrn tener una capacidad de 30 40 m3., y debern estar situadas en el baricentro del ncleo urbano, ya que aqu se mantienen mejor las presiones.

- Debern ir cubiertos, y esta cubierta deber tener una cierta pendiente para evitar posibles filtraciones del agua de lluvia. Tambin en la parte superior deber llevar una barandilla. Habr una escalera exterior por la que se pueda subir a la cubierta. En la cubierta se har un acceso al interior del depsito.

Depsitos de regulacin y de distribucin.

- Se sita para la regulacin de la presin cuando el desnivel entre el nivel del depsito y la red es muy grande para evitar que el agua adquiera una presin muy alta.

Estos depsitos han de tener capacidades muy pequeas, pero nunca inferiores a 2m3, han de tener un caudal de suministro de 1,5 l/s, la capacidad de este depsito se puede estimar:

La capacidad de este depsito suele ser de unos 9m3(15 l/s*60s/min.*10min.*10-3m3/l ).

La conduccin final nunca ha de sobrepasar 6 atm. de presin (60m.), por eso es bueno poner por cada 60m. De conduccin un depsito de rotura de carga.

Debo considerar el nivel de la lmina de agua en el depsito para dimensionar los dimetros de las tuberas de gravedad.

Debo considerar el nivel de la solera del depsito para dimensionar el suministro de agua.

No debo sobrepasar los 80 m.c.a. de desnivel entre dos puntos.

En un abastecimiento debo de garantizar una presin mnima de 10 m.c.a., por estas razones en edificios de gran altura ser necesario hacer un depsito propio (depsito hidrodinmico) desde el que se elevar el agua con una bomba.

La presin que he de dar a un edificio de gran altura es la correspondiente de la suma de 60 m. por encima de la altura del edificio que est situado a su lado.

V. Redes de Distribucin.

1.Objetivo.

El objetivo de una red de distribucin de agua es dar un servicio continuado a la poblacin, tanto en volumen como en calidad. Para conseguir este objetivo ser necesario que no existan fugas en la conduccin y que las tuberas tengan un coeficiente de rugosidad adecuado.

2. Tipos de sistemas.

1. Por la forma de funcionamiento:

1.a. - Red ramificada.1.b. Red reticular o mallada. Red circular o

anular.

2. Por la diferencia de presin:2.a. Red en pisos.

3. Por la forma de distribucin:3.a. Red simple.

3.b. Red doble

1.a. Sistema ramificado.

Consiste en una arteria principal con ramificaciones provenientes de distintos destinos, como fbricas, viviendas, etc...

No se utiliza ya, salvo en ncleos rurales o ncleos con poblaciones muy diseminadas.

A medida que voy ramificando, el dimetro va disminuyendo,; el problema que presenta es la rotura, si se rompe una rama principal o seccin, se desproveen de agua a las dems ramas.

El agua slo va en un sentido.

Sistema reticular o de mallas.

Son diferentes mallas conectadas entre s, las presiones estn mejor distribuidas, la circulacin de agua se presenta de forma diferente. Cuando existe alguna avera, basta con desconectar la malla afectada.

El problema existente es que desconocemos el sentido que lleva el agua, ya que este se mueve por diferencia de presiones, y esto hace que los clculos sean ms complicados.

Sistema circular o arterial.

Es una variante de la red mallada. Tenemos una arteria principal, y forma de mallas que salen desde el centro.

Sistemas mixtos.

Son sistemas que llevan una parte mallada y otra parte ramificada. Se da en raros casos por causas como la topografa del terreno, aumento de la poblacin ...

2.a Sistemas de redes en pisos.

Se dan por la disposicin topogrfica del terreno, en poblaciones que no podemos disponer presiones elevadas, por lo que he de hacer un sistema de redes en pisos o escalonadas. Tambin he tener en cuenta la presin que he de suministrar a los edificios.

Aparte de esto se suele dar en poblaciones que han ido creciendo en un sentido y ha habido una gran variacin de presin.

3.b Sistemas dobles.

Tenemos dos redes, una para el agua de distribucin, y otra con aguas tratadas previamente (aguas blancas) que se utiliza para usos de consumo no domsticos (jardines, etc...) de aguas potables.

El mejor tipo de sistema de distribucin depender de la distribucin de la poblacin.

3. Estudio de una red.

No existe un sistema generalizado, sino que depende de tres factores:

- Ncleo urbano: Geometra, ubicacin, topografa, forma...

- Conduccin: Volmenes de agua, presiones de servicio a atender, velocidades... - Red: Tipo de red a ubicar con todos las ventajas e inconvenientes.

4.Criterios a establecer los diferentes sistemas.

1. Colocacin del depsito: Hay que coger zonas en funcin al consumo, a mayor consumo, su centro de gravedad tendr siempre dirigida una arteria principal.

2. Colocacin de las tuberas: Debemos tener en cuenta:

a) La temperatura exterior.

b) El trfico que van a soportar las tuberas.

Lo normal es que las tuberas vayan sumergidas 1-1,5m.

Tambin se puede hacer una distribucin por galeras. Consiste en una galera abovedada de hormign o ladrillo con un sistema elctrico, en esta galera van todas las instalaciones (agua, luz, telfono, gas, etc...); tendra una boca de entrada con una llave de registro con una clave para que entre solamente el personal utilitario; adems ha de haber un libro de registro de personal, este sistema tiene la ventaja de que no existe sobrepresin del trfico.

5.Demanda. Demanda punta:

Demanda punta diaria:Dos criterios:

1) Multiplicar el caudal medio diario por el producto de los coeficientes que me dan. Para hallar la seccin de la tubera he de multiplicar el caudal por el coeficiente 2,4. Hay que multiplicarlo por todos los coeficientes (dependiendo del da, estacin del ao, etc...).

2) Me ajusto a la normativa del Ministerio de Fomento.

Tambin puedo utilizar la tabla de Aurelio Hernandez, que nos un coeficiente punta (K).

Agua para incendios:

Poblacin (habitantes)Dimetro mnimo (mm) exigido

< 2500080

25000 10000100

100000 - 250000150

Habr que instalar hidrantes (ptos de toma de agua); existen dos formas de colocarlos:

- Enterrados: Con una boca de igual tamao al dimetro de la tubera.

- Elevados: Se una boca con dos tomas:

Tubera ( = 80 mm.: 1 toma de ( = 70 mm, y dos tomas de ( = 45 mm.

Tubera ( = 100 mm.: 1 toma de ( = 80 mm, y dos tomas de ( = 70 mm.

- La presin mnima requerida del hidrante es de 2 Kp/cm2, aunque es recomendable una presin de 3 Kp/cm2.

- La distancia entre hidrantes ser de 100m.

- Estas ramas sern independientes a la red, es decir, que, a partir de la rama secundaria se hace la toma directa al hidrante.

- El caudal mnimo aportado ser:

- Tubera de ( = 80 mm. ; Qmin = 13,5 l/s.

- Tubera de ( = 100 mm. ; Qmin = 16 l/s.

Presin de servicio:

La presin requerida dentro un edificio ser:

EdificioPresin

1 planta.8 m.

1 planta y 1 piso.11 m.

1 planta y 2 pisos.14 m.

1 planta y 3 pisos.17 m.

1 planta y 4 pisos.20 m.

La presin que he de dar a un edificio es de 6 m. por encima del edificio colindante, pero siempre sin pasarse de 60 m.c.a. (60 atm.).

Calculo de la velocidad y del dimetro:

Mongui:Tablas (fotocopias).

La longitud de los tramos ha de estar entre 700 m. 1000 m.; nunca por encima de 1000 m. de longitud.

La tubera ha de estar enterrada como mnimo desde la arista superior a la superficie del suelo una distancia de 1 m.

Dentro de una distribucin ramificada, podr haber una red lineal (red terciaria) si la forma del ncleo urbano lo requiere. Este sistema de distribucin se llama red mixta.6.Accesorios de una red.

1) Vlvulas: Funcionan a una presin aproximada de 6 8 Kp/cm2, y tienen un lmite de 10Kp /cm2. Casi todas son de fundicin, pero se emplean tambin otros materiales como el PVC o le fibrocemento

Las vlvulas ms importantes son:

- Vlvulas de compuerta : estas pueden ser de dos tipos, o bien de cua, o bien de no cua. La vlvula de compuerta puede ser manejada manualmente o puede ser manejada de modo elctrico. Cierra una compuerta.

- Vlvulas mariposa: Gira el eje. Aguanta presiones de 10 Kp/cm2; para presiones altas son las ms adecuadas.

- Vlvulas de retencin o clapetas: Funcionan por el efecto de baiben del agua.

- Vlvulas de reduccin de presin: Baja las presiones del agua, si por ejemplo, tenemos una red de distribucin con una diferencia de presin sea 80 m.c.a., se pondrn vlvulas de reduccin de presin (v.r.p.).

- Vlvulas de membrana o diafragma: Inyectando aire se hincharn las dos membranas de las que consta, evitando el paso del agua.

La presin no queda disipada por los cambios de velocidad, sino que cambia por cambios de presin, esta queda disipada en un muelle que lleva la vlvula; esta presin compensa a los muelles.

2) Sistema automtico de cierres: Es un sistema alemn, se llama Vatomat. Cuando hay una avera, este sistema se cierra automticamente impidiendo la salida del agua. Este sistema es recomendable para puntos de posible rotura, por ejemplo en la tubera de impulsin, que es donde se producen las averas ms importantes.3) Prensa estopas. Compensadores de dilatacin: Tiene como smbolo en los planos . Se dispondrn junto a vlvulas, o en ciertas longitudes, cuando creamos que se van a producir grandes dilataciones.4) Hidrantes: Pueden ser de 80, 100, 150 mm. (ya visto en caudal para incendios).5) Arquetas: Las dimensiones dependern de las dimensiones de la tubera, as como de las dimensiones de otros accesorios que vayamos a disponer, tales como vlvulas, clapetas... Ser de mampostera de ladrillo y la solera ser de hormign. La arqueta estar tapada con una tapa de acero o fundicin de un espesor mnimo de 10 mm.6) Desages o desareneros: Se colocarn en los puntos bajos de una red, y, nos servirn para limpiar las conducciones. Lo normal es que vayan conectados a la red de saneamiento. En una red ramificada en los puntos finales (testeros), se acumularn residuos y restos de cloro, por lo que habr que colocar un desage o hacer una fuente.

7) Dispositivos de emergencia: se colocarn cuando algn accesorio se ha estropeado y no es posible cambiarlo en un perodo corto de tiempo.

a) Suplemento de reserva: Me une un tramo con otro.

b) Ventosas: En una red es necesario colocar vlvulas que nos permitan cortar cuando hay una avera. Colocaremos ventosas, en las zonas superiores, las ventosas tienen una doble funcin, eliminar el aire en las conducciones e/o introducir aire cuando queramos hacer un vaciado de las tuberas.

7. Acometidas domiciliarias.a) Vivienda unifamiliar. En la calle tiene que haber una llave de agua para que cierre el agua si queremos. En la casa ha de haber un contador de agua, y despus de este, otra llave de agua para que si se avera el contador, no haya prdidas de agua, adems hay que poner una vlvula de retorno, para que no haya un retorno de agua desde el domicilio a la red de distribucin.

En una edificacin hemos de tener una presin de 5 10m. por encima de la altura del edificio.

Los caudales que se consideran que gastan los distintos materiales sanitarios son:

* Lavabo: 0,1 l/s.* Ducha: 0,2 l/s.

* Bid: 0,1 l/s.* Fregadero: 0,2 l/s.

* W.C.: 0,1 l/s.* Lavadero: 0,2 l/s.

* Baera: 0,3 l/s.

Existe un coeficiente de simultaneidad, ya que no usamos todos los materiales sanitarios a la vez, por tanto las viviendas se clasifican en tipos de viviendas:

* VIVIENDA A: 5 sanitarios. Caudal de instalacin: 0,8 l/s. Qmax. a utilizar: 0,4 l/s.

* VIVIENDA B: 6 sanitarios. Caudal de instalacin: 1,0 l/s. Qmax. a utilizar: 0,45 l/s.

* VIVIENDA C: 10 sanitarios. Caudal de instalacin: 1,55 l/s. Qmax. a utilizar: 0,50 l/s.

* VIVIENDA D: 14 sanitarios. Caudal de instalacin: 2,15 l/s. Qmax. a utilizar: 0,60 l/s.

Coeficiente de simultaneidad: n: n de sanitarios.

8. Datos que necesito para el proyecto de sistemas de distribuciones.

1.- Buena cartografa del terreno. Planos 1:10000-1:5000. Planos ms detallados

1:1000-1:2000.

2.- Ubicacin del depsito.

3.- Puntos de uso del agua. Bocas de riego, bocas extintoras, etc...(El gasto mximo utilizado para la extincin de un incendio es de 15 l/s durante 2 horas, es decir, 108m3.).

4.- Volumen de agua consumido en cada punto.

5.- Dimetro mnimo de cada conduccin y su presin requerida. (Importante)

Antiguamente se utilizaba un dimetro mnimo de 60 mm., ahora el dimetro mnimo est fijado en 80mm. La razn es que en toda Espaa hay problemas de incrustaciones ya que el agua es muy dura, adems existe un aumento demogrfico, para ello es mejor tener una reserva de agua.

Dimetros mnimos requeridos.

Poblacin superior a 25.000 hab. Dimetro mnimo: 100mm.

Poblacin superior a 100.000 hab. Dimetro mnimo: 150mm.

Respecto a las presiones:

Poblacin inferior a 1.000 hab. Presin mnima: 15m.

Poblacin 1.000 6.000 hab. Presin mnima: 22m.

Poblacin 6.000 12.000 hab. Presin mnima: 28m.

Poblacin 12.000 50.000 hab. Presin mnima: 35m.

Poblacin superior a 50.000 hab. Presin mnima: 48m.

El tope de presin ser de 60m.

9. Galeras de servicios.

Se trata de galeras colocadas a una cierta profundidad del suelo. Por estas galeras irn las redes de abastecimiento de agua, de telefona y redes elctricas, pero no irn ni la red de saneamiento, ni la red de gas.

VI. Clculo de las redes de distribucin.

Distribucin en una red ramificada.

Tengo un ramal principal, tengo que saber el caudal en el punto, en el cual est la ramificacin, por lo que voy a utilizar caudales unitarios (caudal por metro lineal), pero previamente tendr que conocer los caudales punta:

De lo que se trata es de hallar los diferentes caudales, dimetros y presiones resultantes en el itinerario:

TramosLongitud

L (m)Consumo unitario

Cu (l/s/m)Consumo en el tramo

qL (l/s)Caudal en el tramo

Q (l/s)Caudal medio del tramo

Qm (l/s)Caudal para incendio

Qi (l/s)Caudal final

Q (l/s)

Q = Q2+0,55.qL+Q1

Al principio

Q1 = Q2+qLAl final

Q2

Dimetro

D (mm)Velocidad

v (m/s)Coeficiente de friccin

( Prdida de carga unitaria

J (m/ml)Prdida de carga real

(H (m)Desnivel disponible

H (m)Nivel piezomtrico (m)

P / ( + Z

Altura de presin al final del tramo (m)

P/ (Cota del terreno al final del tramo

Z (m)

Unitaria

J (m/ml)Real en el tramoDisp. al princ. (m)Disp. al final (m)

Se trata de hallar el caudal en cada tramo, al principio y al final a partir del caudal consumido a lo largo de cada tramo, siempre desde el tramo final hasta el tramo inicial de la red, donde estar el caudal acumulado que hemos de suministrar en dicha red.

Una vez conocidos los caudales, como conozco por la cartografa las cotas de los diversos puntos, conozco los desniveles, y, por tanto calculo la prdida de carga unitaria (J), luego por las diferentes frmulas (Manning, Chezy, Darcy, etc...) calculo la velocidad y los dimetros.

Distribucin en una red de mallas.

Podemos hacerlo suponiendo una misma presin en toda la red, y haciendo el clculo como una red ramificada. Variaremos los dimetros, si las presiones difieren en ms de un 10%.

Mtodo de Hardy- Cross.

Hay que tener en cuenta los siguientes principios:

1) La suma algebraica de los caudales entrantes y salientes en un nudo cualquiera es cero. (Principio de Continuidad).

2) La suma algebraica de las prdidas de carga producidas a lo largo de un circuito cerrado es nula, ya que en caso contrario, en un mismo punto se tendrn dos energas diferentes

Deduccin de la expresin de (Q.

(Q: Diferencia de caudales con un caudal previo fijado.

- Caudal correcto: Q + (Q. Prdida de carga: H + (H

- Se cumplir: (( H + (H) = 0; ((H = -H.

Esta ltima ecuacin permite, en sucesivas aproximaciones, la correccin (Q a introducir en cada retcula parcial, utilizando diversas frmulas obtenemos:

Manning: General: a: Valor que depende de la longitud, seccin y clase de material de la tubera.

m: Valor que depende del tipo de rgimen que se trate: Laminar, turbulento liso, turbulento rugoso, en el caso de Manning, m = 2.

(Q ha de sumarse algebraicamente a los caudales presupuestos, y que, una vez modificados, sern objeto del mismo tratamiento, y as sucesivamente, hasta alcanzar el grado de aproximacin deseado.

Si los valores hubieran sido los correctos, el numerador ((an*Qnm)

Que expresa las prdidas de carga del circuito sera cero, y el caudal correctivo (Q = 0.

- Antes de utilizar este mtodo, hay que tener en cuenta la frmula de Chezy:

4Q 16Q2 16Q2 D.h 64.Q2.L

v2 = c2RJ ( v = --------; ( v2 = ---------; ( ----------- = c2--------; h = ------------;

(D2 (2D4 (2D4 4L (2D5c2 64

S C = --------- = cte; y s a = C.L = cte; entonces h = C.L.Q2; y por tanto

(2D5c2

C est tabulada, viene en tablas, para tuberas de fundicin en uso (m = 0,25)

D (mm)C

100433

125124

15044,7

2009,1

2502,66

3000,976

4000,203

5000,0604

6000,0226

El caudal (Q) que entra por una rama es igual al que sale, y las prdidas de carga sern iguales en un punto del circuito.

h1 h2 = 0

h1 = a1.Q12

h2 = a2.Q22

h1 h2 = a1.Q12 - a2.Q22Ponemos un (Q para que se pueda cumplir la condicin a1.Q12 - a2.Q22 ( 0

h1 h2 = a1.(Q1 +(Q) 2 - a2.(Q2 + (Q)2a1.(Q12 + 2Q1. (Q2 + (Q2) - a2.(Q22 + 2Q2.(Q + (Q2)

a1.(Q12 + 2Q1. (Q2) - a2.(Q22 + 2Q2.(Q) = 0

a1.Q12 - a2.Q22 (Q = - --------------------- (

2.(a1.Q1 + a2.Q2)

Tenemos que tener en cuenta los criterios de signos de las mallas en el numerador. En al denominador no tendremos en cuenta los signos, se pondrn positivos.

Habr que hacer varios pasos (dos o tres) para ajustar bien los valores.

Ejemplo:

1er Itinerario.

Malla1: Malla 2:

((an.Qn2 )2.(|an.Qn|((an.Qn2 )2.(|an.Qn|

2*1002 = 200002*2*100 = 4006*352 = 73502*6*35 = 420

1*502 = 25001*2*50 = 100-2*602 = -72002*2*60 = 240

-3*402 = -48003*2*40 = 240-1*502 = -25002*1*50 = 100

Suma: 17.700Suma: 740Suma: -2350 Suma: 760

17.700 -2350

(Q = - ---------- = -23,92 l/sg ( 24 l/sg (Q = - ---------- = 3,1 l/sg

740 760

Los tramos coincidentes en dos mallas estarn afectados por las correcciones que hay que hacer en cada malla.2 Itinerario.

Malla1: Malla 2:

((an.Qn2 )2.(|an.Qn|((an.Qn2 )2.(|an.Qn|

2*(100 - 24)2 = 114522*2*(100 - 24) = 3046*382 = 88642*6*38 = 456

1*(23)2 = 5292*1*23 = 46 -1*232 = -5292*1*23 = 46

-3*(64)2 = -122882*3*64 = 384-2*572 = -64982*2*57 = 228

Suma: -207Suma: 734Suma: 1637Suma: 730

-207 1637

(Q = - ---------- ( 1 l/sg (Q = - ---------- = -2,25 l/sg ( -2 l/s

734 730

3er Itinerario.

Malla1: Malla 2:

((an.Qn2 )2.(|an.Qn|((an.Qn2 )2.(|an.Qn|

2*(77)2 = 118582*2*77 = 3086*362 = 77762*6*36 = 432

-3*(63)2 = -119072*3*63 = 378 -1*262 = -6762*1*26 = 52

1*(26)2 = 6762*1*26 = 52 -2*592 = -69622*2*59 = 236

Suma: 627 Suma: 738 Suma: -138Suma: 720

-627 -138

(Q = - ---------- ( -1 l/sg (Q = - ---------- = 0,19 l/s

738 720

VII. Explotacin y Mantenimiento de un servicio de aguas.

1.comprobacin de la resistencia de las tuberas:

Distinguimos entre dos tipos de tuberas:

a) Tuberas flexibles: De plstico, PVC...

b) Tuberas rgidas: Fundicin, fibrocemento...

Cargas exteriores.

Tambin podemos calcular C, mediante bacos.

Cada tubera aguantar una carga determinada, por ello, habr que tener en cuenta la carga exterior.

Las cargas puntuales las minoraremos, de esta manera sobredimensionaremos la estructura.

Tensiones exteriores.a) Para cargas puntuales:

b) Para cargas uniformemente distribuidas:

c) para cargas debidas a variaciones de temperaturas:

Tensiones internas.

Golpe de ariete.Se produce cuando hay un cierre rpido. Se origina una onda que tiene una gran celeridad produciendo sobrepresiones muy grandes. Se pueden amortiguar haciendo una chimenea de equilibrio.2.Mantenimiento:

1) Mantener los niveles de caudales constantes.

2) Mantener la calidad del agua mediante anlisis qumicos.

3) Tubera de impulsin: Ver los mecanismos a la salida de la tubera de impulsin, as como realizar revisiones peridicas en vlvulas, etc...

4) Limpieza del depsito. Correcta ventilacin de estos.

5) Tuberas de suministro a la red de distribucin, as como la red de distribucin.

Todo lo anterior requiere una serie de:

A) Trabajos preventivos:

Limpieza de tuberas mediante una disolucin clorada (cido clorhdrico diluido en agua 15%, durante 5 horas), esto se aplica a tuberas con un dimetro superior a 400 mm. Existen rascadores de turbina para la limpieza de tuberas en tramos de 10-15 m. con un movimiento excntrico, tiene una limpieza total pero tambin mayor coste.

Las tuberas se mantendrn pintadas con imprintacin (1 mano) y pintura (2 manos); si la tubera est algo corroida, se cepillar. Si est bastante corroida se limpiar con chorros de arena, y se dar con imprintacin (2 capas) y pintura (2 manos).

B) Trabajos de reparacin:

Se debe disponer una buena cartografa, escala 1:2000, con detalles como redes de distribucin, y puntos de toma numeradas para su mejor comprensin, de forma que, por el nmero sepamos cual es el lugar donde se ubica la tubera. Las vlvulas deben llevar un nmero para una posible reparacin sabiendo el nmero de la vlvula que hemos de reparar. C) Personal:

Existen tres tipos de personal:

a) Brigadas de urgencia.

b) Brigadas de trabajo.

c) Brigadas de investigacin.

a) Brigada de urgencia: Cuando hay un aviso de avera, esta brigada es la que se encarga de dar el detalle (valorar momentneamente los daos) de la avera, llaman a la central para que avisen a la brigada de trabajo.

b) Brigada de trabajo: Es la encargada de la reparacin de la avera, llevan materiales de reparacin y herramientas.

c) Brigada de investigacin: Es la encargada de detectar una avera difcil de detectar averas que no han detectado las dems brigadasD) Proteccin de la red.

Los problemas que afectan a las tuberas de acero (las ms vulnerables) y de fundicin son:

a) Ataques internos.

b) Ataques externos.

a) Ataques internos:

a.1) Ataque qumico interno: Depende de las caractersticas de la fundicin y del pH del agua. El problema que suele acarrear es la corrosin de las tuberas (se forma hidrxido frrico a partir de hidrxido ferroso por diversas reacciones, y este ocasiona un potencial destruyendo la tubera). Tambin la corrosin se puede ocasionar mediante cultivos de bacterias de tipo ferruginoso (Conotrix, Lectotrix, Legionella, etc...).a.2) Ataque por la velocidad del agua: A mayor velocidad del agua, mayor ser la corrosin en las tuberas.

a.3) Ataque por contenido de CO2 del agua: Las aguas superficiales tienen un contenido mayor de CO2. Segn las caractersticas del agua vamos a tener un contenido u otro de CO2, por ejemplo, aguas muy duras van a tener un contenido bajo de CO2

Las soluciones son:1) Revestir las tuberas.

2) Bajar el pH del agua.

3) Crear pilas galvnicas catdicas (esta hace de nodo y evita la corrosin).

4) Usar materiales ms sacrificables que el hierro (ms electronegativos), como el zinc o el aluminio.

Para evitar todo esto hemos de comprobar el ndice de Langelier (I.L.):Expresa el contenido de CO2 del agua.

El CO2 se combina con la cal libre existente en el agua, formando carbonatos, por lo que atacar mucho a las tuberas de hormign.

La dureza del agua se medir en:

- Grados franceses: 1F = 1 cg CaCO3/l = 0,56A.

- Grados alemanes: 1A = 1cg CaO/l.

El bicarbonato clcico (Ca(HCO3)2) es mucho ms soluble que el carbonato clcico (CaCO3), y no ataca alas tuberas; por esta razn, las aguas que tengan alto contenido en CO2, las haremos pasar por lechos de CaCO3, para que se forme bicarbonato clcico.

Determino el pH.

Determino la temperatura del agua, en funcin de esta nos da un ndice I(t). Tabulado.

Determino el valor de la dureza del agua lo multiplico por 0,7; este producto nos da un ndice I.TH en grados franceses (dureza permanente, no se elimina). Tabulado.

Determino el contenido de CaCO3 del agua en partes por milln (ppm) y este valor es el ndice I.TAC.

Mediante el I.L., vamos a determinar el contenido de CO del agua, y sabremos si es corrosivo o no.

I.L > 0; Agua incrustante.

I.L < 0; Agua corrosiva.

A medida que baja la dureza del agua, el agua aumenta su corrosividad.

Existen otros tipos de ndices, como por ejemplo el ndice Ryznal. Este ndice es menos fiable, ya que no tiene en cuenta la T del agua. Lo calcularemos de la siguiente forma:

El contenido de CO2, afecta de diferente forma a los distintos tipos de tuberas:

-Tubera de acero. Cuando el H2O entra en contacto con el acero se forma un pH pasivo (pH > 10), y por tanto se produce corrosin. A mayor contenido en O2 del agua, mayor tendencia tiene el pH a bajar y viceversa. Esto se soluciona revistiendo la tubera con un material bituminoso (betn o alquitrn).

- Tubera de fundicin: Presenta problemas, cuando existe oxgeno disuelto en el agua, se formar xido ferroso, que luego formar xido frrico, que har de aislante, por eso, la velocidad del agua no deber ser muy elevada para que no se quite la pelcula de xido frrico precipitado. Para ello las tuberas se revestirn con un material bituminoso.

- Tubera de hormign: El hormign siempre tiene cal libre, y esta, puede reaccionar con aguas sulfatadas producindose el desgaste de las tuberas y la formacin de la sal de Candlot. Su interior se revestir con fluorsilicatos, silicatos o siliconas.

- Tuberas de fibrocemento: No presentan problemas, ya que no es afectada por el pH del agua.

- Tuberas de plstico y PVC: No presentan ningn problema.

Los materiales que ms se afectan por el I.L son las tuberas de acero y fundicin.

Las soluciones para este problema es preparar un lecho de CaCO3 o de HCaCO3 por el que pase el agua, as aumentamos la dureza del agua.

En tuberas de hormign, este problema no es tan importante, se recomienda utilizar tuberas de fibrocemento con junta Gibault, o de PVC.

En tuberas de cemento hay que analizar el contenido de azufre en el agua para evitar reacciones del agua con el cemento, por eso hay que utilizar cementos sulforesistentes (SR) cementos de altos hornos o de escoria.

- Las aguas incrustantes reducen la seccin de la conduccin y aumentan las prdidas de carga, ya que aumentan el coeficiente de rugosidad total de la tubera.

- La corrosin ataca directamente al material del que est construido la conduccin en zonas puntuales, de tal forma que disminuyen los espesores de las tuberas, por lo que se forman distintas tensiones, que pueden provocar la rotura de la tubera. Tambin nos cambiar el coeficiente de rugosidad.

- Si no tomamos ninguna medida de correccin para el ndice de Langelier, lo que hemos de hacer es aumentar el espesor de la conduccin para un tiempo de 10 aos, por ejemplo:

- Tub. de fundicin y/o acero: aumento del 10%.

- Tub. de fibrocemento: aumento del 5%.

- Tub. de plstico y/o PVC: aumento del 1%.

Si utilizamos rascadores, perderemos un 2,5% del espesor inicial de la tubera en 5 aos.

- La duracin estimada de las tuberas ,es de 20 aos si estas no han tenido controles de mantenimiento, y de ms de 20 aos si estas han tenido controles de mantenimiento.

Ataques externos.

Son debidos a la heterogeneidad de los materiales de los que est construida la tubera, pH del agua; los materiales externos forman una pila ( los valores extremos de pH producen mayor corrosin).

En ambientes hmedos se crea mayor corrosin, en ambientes secos no existe corrosin.

La solucin sera la utilizacin de pinturas plsticas impermebealizantes que aislen a las tuberas del exterior, teniendo en cuenta que los puntos ms afectados por la corrosin van a ser los puntos de unin (bridas, soldaduras, etc...). Otra solucin es utilizar materiales de revestimiento.

Rendimiento de un abastecimiento de aguas:

Se trata de ordenar los volmenes de agua servidos y los volmenes de agua facturados.

El rendimiento ptimo est en el orden del 0,85 0,95. Cuando esto no ocurra, haremos un estudio del abastecimiento y solucionaremos los problemas, siempre y cuando, exista suficiente presupuesto econmico.

3. Explotacin y gestin del agua:

Lo objetivos de una buena explotacin y gestin del agua es planificar, ordenar y hacer que funcione correctamente el abastecimiento de agua. Para llevar a cabo estos objetivos deberemos

Se puede realizar de diversas formas:

a) Gestin directa.

b) Gestin indirecta.

c) Gestin intermedia.

a) Gestin directa.

El propio concejal del ayuntamiento contrata a varias personas (funcionarios) para reparar, mantener y controlar la gestin. Tres formas:

a.1) Gestin propia del ayuntamiento: El ayuntamiento es el encargado de la gestin.

a.2) Gestin por una fundacin pblica propia: Municipios muy pequeos; el ayuntamiento crea una fundacin, el personal que la integra es personal que la integra es funcionaria del ayuntamiento; este pide la excedencia del ayuntamiento para incorporarse a la fundacin. Comunicacin directa con el ayuntamiento.

a.3) Gestin privada: El ayuntamiento crea una sociedad privada, es una sociedad dentro del ayuntamiento pero con responsabilidad independiente del ayuntamiento.

b) Gestin indirecta.

Existen tres formas diferentes:

b.1) Arrendamiento: El ayuntamiento arrenda a una empresa la gestin.

b.2) Concesin: El ayuntamiento hace una distribucin del agua, la empresa corre con los gastos y al cabo de 20 aos pasa a formar parte del ayuntamiento. Durante los primeros 20 aos los beneficios son todos para la empresa.

b.3) Creacin de Mancomunidades o consorcios: Una captacin de aguas puede distribuir agua a varios municipios, se construye un depsito nico para ambos, la gestin se realiza por medio de todos los municipios creando una mancomunidad de vecinos, que es independiente del ayuntamiento.

c) Gestin intermedia.

El ayuntamiento aporta un capital (50%) y el resto lo aporta una empresa. La gestin de dicha empresa la realiza personal excedente del ayuntamiento.

Una buena gestin municipal incluye una buena medicin y una buena facturacin en los consumos de agua .

Medicin del agua.

Tiene que controlar por una parte el caudal suministrado y por otra parte el caudal consumido.

El primero es ms fcil de calcular, el segundo presenta mayores complicaciones.

Para medir el caudal de suministro, hay que colocar un medidor o contador a la salida de la captacin y otro a la salida del depsito; despus medimos el valor del caudal consumido.

Medicin del usuario. Tipos de contadores:

1) Contadores volumtricos: Suelen ser o de pistn o de disco, un disco interno que da vueltas, cada vuelta determina el volumen interior. til para tuberas con un dimetro 15 40 mm.

2) Contadores de turbina o de hlice llamados wolman: Se trata de una turbina colocada en posicin vertical que se mueve por causa del agua, este entra por la parte de debajo de la turbina y sale por la parte de arriba, los contadores de turbina o hlice estn indicados para tuberas con un dimetro 15 150 mm. y los contadores wolman estn indicados para tuberas con un dimetro 50 300 mm. y grandes volmenes de agua.

No existe un contador ideal, por ejemplo los contadores volumtricos cometen errores para volmenes grandes de agua, y los contadores de turbina o de hlice a caudales pequeos tambin cometen errores.

La CEE ha diseado un contador llamado multicalibre, el cual, nos mide los volmenes y la velocidad dependiendo de los caudales que entran en la conduccin.

Las caractersticas que se le exigen a un contador son:

1) Sencillez 6) Fcil montaje.

2) Durabilidad. 7) Sensibilidad. (A mayor sensibilidad, mayor exactitud).

3) Resistencia mecnica. Para caudales altos, error mximo del 2%.

4) Resistencia a la corrosin. Para caudales bajos, error mximo del 5%.

8) Mnima prdida de carga.

- Hay que contrastar los caudales suministrados con los caudales consumidos para ver si existen prdidas de agua por causas como diversas trampas que cometen los usuarios (no ponen contadores de agua o manipularlos).

- Hay que saber las lecturas de los contadores, estos han de estar ubicados en un buen lugar de la casa, pero como es muy molesto recorrer todos los contadores en periodos cortos de tiempo, se suelen hacer lecturas cada tres o seis meses. Siempre hay que comprobar las diferencias entre las distintas lecturas, es decir, que la diferencia entre la lectura anterior y la lectura actual no de lugar a errores. Luego se suman los valores y se comprueba que no hay prdidas. Para una buena facturacin se necesita una medicin perfecta.

Facturacin del agua. Tipos de tarifas.

Para el clculo del coste de la conduccin de agua, hay que tener en cuenta todos los costes que hayamos ocasionado con la obra en s, tal y como tuberas de impulsin y de suministro, personal empleado, distribucin, depsito, mantenimiento, etc...

Despus, calculamos a partir de los anteriores datos el precio del m3 de agua teniendo en cuenta la amortizacin y el cambio de la instalacin.

Mediante el reglamento de suministro, se regula la normativa legal de cobros a usuarios de los suministros de agua.

Las tarifas pueden ser:

a) Tarifa de tipo monomial: Se paga por el agua consumido, no existen otras tasas.

b) Tarifa de tipo binomial: El usuario paga una cuota fija, y otra que viene en funcin al volumen consumido (es muy utilizado).

c) Tarifa por bloques: Se ponen intervalos de volumen consumido, a cada intervalo le corresponde una cuota (se utiliza en vila).

Ejemplo. Volumen consumido (m3) Coste (pts)0 5

x

5 15 y z > y > x

15 70 z

d) Tarifa forfait: El usuario paga una cuota fija independientemente del volumen de agua que consuma, se emplea en un sistema de tarifa descriminatoria.

e) Tarifa descriminatoria: Se ponen distintas cuotas a los usuarios tienen un tipo de cuota, es decir, dependiendo del tipo de uso destinado para el agua (agrcola, industrial, domstico, etc...) el precio del m3 tendr una cuota u otra.

Esta tarifa se utiliza para el tratamiento de aguas residuales, ya que es ms econmico.

Desarrollo de un proyecto de distribucin de aguas.

Este proyecto es aplicable para un proyecto de saneamiento y depuracin de aguas, haciendo las oportunas correcciones.

1) Memoria.

a) Introduccin: Contenido literario donde se explican las causas que dan lugar al proyecto. Se trata de un proyecto nuevo o se trata de una mejora de uno ya existente?.

b) Demografa: Habr que establecer la poblacin actual , as como la evolucin de la poblacin en los anteriores 50 aos, para calcular la poblacin para el ao que hallamos fijado como ao horizonte.

c) Demanda de agua: (urbana o domstica para ncleos pequeos, demanda domstica e industrial para ncleos mayores). Habr que fijar la demanda de agua para aproximadamente los prximos 30 aos (ao horizonte) en funcin de la poblacin calculada. Una vez calculada la demanda de agua, hemos de fijar los caudales que nos requiera la ley, y vamos a comprobar que estos caudales van a ser suficientes para el abastecimiento de la poblacin en el perodo que hemos fijado (30 aos), si no fuera as, habramos de plantear otras alternativas para la solucin a dichos problemas, tales como toma directa de aguas superficiales, o toma de aguas subterrneas.

d) Clculos hidrulicos: En la memoria solamente hemos de poner los resultados finales, presentando las ampliaciones en los anejos, tales como clculos de la captacin, bomba,tubera de impulsin, depsito, conducciones, singularidades etc...

e) Caractersticas del depsito: Hemos de poner si el depsito es enterrado, semienterrado o elevado; material del que est construido, forma y dimensiones, etc...

En la memoria siempre hay que realizar alguna alusin a los anejos, donde pondremos los estudios y clculos realizado