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Sistemas de distribucion de agua Potable
Prof. Luís E. Mora
CIDIAT - ULA
El Ciclo del Agua o
Ciclo Hidrológico
Ciclo del agua
Recurso Agua Dulce
Reservas disponible
• Reservas de agua dulce en el mundo
Distribución del agua a nivel mundial
•Distribución geográfica de agua potable
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
Planificación del Sistema de Agua Potable
• Relaciones entre ciclo natural y antrópico
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
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
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
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
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
Marítimas:
Agua de mar
Debe ser necesariamente desalinizada
Tipos de fuentes
Según su Origen
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
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
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
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
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)
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.
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)
Componentes del Sistema de Agua Potable. Tipos de captaciones
Aguas Subterráneas: Vertientes Estructuras filtrantes
(galerías) Pozos
Componentes del Sistema de Agua Potable. Tipos de captaciones
Aguas de lluvia (cosecha): Captación en la superficie de agua de
lluvia. Captación en techos
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
El ciclo del agua potable
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
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
Componentes del Sistema de Agua Potable. Tratamiento Agua Cruda
• En Venezuela se tiene dos tipos de tratamiento del agua cruda, estos son:
Convencional Degremont
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:
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.
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.
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
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
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
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
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
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.
Tanque situado en el centro del sector
L
Q
J*L
H
Hb
Tanque situado en el extremo del sector
L
2Q
4J*L
H Hb
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
Diseño de la capacidad de almacenamiento.
Incendio
Variaciones de consumo
(ecualización, Mayz 2002)
Reservas Operativas
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
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0.5
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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
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
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
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