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1.- SUMINISTRO DE AGUA 1.1 FUENTES, INSTALACIONES ALMACENAMIENTO DE AGUA
DE
BOMBEO,
DEPURACION
Y
1.1.1 Usos y aplicaciones del agua. El agua pura, potable, es una de las necesidades vitales más importantes para el hombre. Su necesidad le es más urgente que la de la comida, y además le proporciona comodidad y utilidad al darle los medios para lavarse, bañarse, cocer los alimentos, y servirle para la limpieza general y la de la ropa. Para el aumento de la producción agrícola el riego da un resultado medible en el rendimiento y calidad de las frutas y hortalizas, así como el suministro de agua al ganado lo da en la carne producida. La seguridad de los ocupantes de un edificio y la protección del valor material de las estructuras combustibles y del contenido de los locales, tanto de los edificios resistentes al fuego como de los que no lo son, aumenta cuando disponen de instalaciones de bocas de riego y mangueras y cuando un sistema de sprinklers está siempre a punto de dispararse a cada aumento peligrosos de temperaturas. Al proyectar un edificio el arquitecto y el ingeniero asumen la labor de prever los necesarios suministros de agua en las cantidades, caudales, presiones y temperaturas adecuadas, con posibilidades de adaptación a cambios y ampliaciones. El agua para beber debe ser agradable al paladar y bacteriológicamente pura. Es esencial que los elementos químicos que contiene sean controlados o modificados para que pueda destinarse al uso propuesto y no produzca obturaciones o corrosiones en las tuberías y otros elementos de la instalación.
TABLA 1.1 Agua en distintos estados físicos, consumida, utilizada o condensada en los edificios o en su proximidad. USO
CALIDAD DESEADA
A.- Agua que se consume 1. Para beber y cocinar 2. Baños 3. Lavado de ropa 4. Riego y bebida del ganado 5. Procesos industriales 6. Vapor para aumentar la humedad relativa del aire B.- Agua que circula 1. Agua caliente para calefacción 2. Agua fría para refrigeración 3. Agua de refrigeración de los condensadores 4. Agua para piscinas 5. Vapor para calefacción, después, agua condensada
Potable Potable Blanda No contaminada Según las necesidades
Observación: El agua que se va añadiendo a las insta laciones debe ser blanda o neutra; la de las piscinas; potable
C.- Agua generalmente en reposo 1. Agua en depósitos para protección contra incendios No requiere cualidades especiales 2. Agua en la red de alimentación de las bocas contra incendios. 3. Agua en las tuberías de las instalaciones de sprinklers D.- Agua condensada 1. Vapor condensado para reducir la humedad relativa del aire.
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Observación.- Para los usos citados en la sección A, la circulación muchas veces es continua. La sección B comprende usos en los cuales se añade agua intermitentemente o en cantidad relativamente pequeña. Las partidas C2 y C3 requieren tuberías que suministren un caudal suficiente, en caso de emergencia, aunque ésta no sea frecuente. Naturalmente, la partida D1 se refiere sólo a las humedades eliminadas del aire por condensación y no requiere suministro.
1.1.2 El Agua Elemento Vital El agua es un elemento indispensable para la vida. Cubre casi cuatro quintas partes de la superficie terrestre y en el hombre, representa aproximadamente el 70% del peso total del cuerpo. Para la salud humana, depende no solo de la cantidad, sino también de la calidad del agua que se utiliza. Según la Organización Mundial de la Salud “casi la cuarta parte de las camas disponibles en todos los hospitales del mundo están ocupadas por enfermos cuyas dolencias se deben a la insalubridad del agua”. Esto quiere decir que cuando el agua, por el contacto con la tierra o con el hombre ha modificado su composición, puede convertirse en un peligro y ocasionar grandes daños. 1.1.3 Fuentes naturales y cualidades del agua Durante el ciclo que recorre el agua desde que baja de las nubes a la superficie de la tierra, se acumula en torrentes, ríos y lagos, y vuelve por evaporación a las nubes, el agua cambia de cualidades. El proceso de la evaporación, concebido como una ebullición a baja temperatura, es virtualmente una destilación. Es evidente que el agua más pura está en el inaccesible vapor de las nubes. Si fuese posible recoger esta agua por condensación del vapor en un recipiente esterilizado, inmediatamente debajo de las nubes, la mayoría de los problemas del agua desaparecerían. Por el contrario, cuando el vapor de las nubes se condensa para dar lugar a la lluvia, las gotas atraviesan las partes densas de la atmósfera y absorbe gases que le dan acidez. El agua que se capta en la superficie de la tierra, aunque blanda, tiene una acción corrosiva sobre el hierro, a causa del anhídrido carbónico libre y el oxigeno que dan lugar a la acidez. Raramente el agua de lluvia se capta directamente para los servicios de abastecimiento, sino que antes de ser recogida con esta finalidad recorre la superficie de la tierra en torrentes y ríos, se acumula en lagos y aún penetra en el interior de la misma. Cuando el agua corre sobre la tierra recoge impurezas orgánicas que pueden ser peligrosas para la salud. Acumula materias en suspensión, adquiere olores y en verano adquiere temperaturas indeseablemente elevadas. Debajo de la superficie de la tierra hay una masa de agua, en reposo o en movimiento. El nivel de su superficie se llama nivel freático. Cuando el agua de la superficie penetra en el suelo para unirse a esta masa, cambian generalmente sus condiciones químicas. Aunque puede continuar ácida e impura. Sobre todo cuando es de procedencia superficial, generalmente incorpora minerales de los que hay en la tierra y toma químicamente carácter básico (alcalino). En este estado de dureza no corroe los metales pero deposita su contenido mineral dentro de las tuberías, llegando a veces a obstruirlas completamente. Durante el proceso de descenso del agua a través del suelo pueden ocurrir otros cambios, esta vez favorables. Un largo recorrido del suelo a través del suelo generalmente corrige la impureza orgánica y hace que el agua sea sanamente potable y no necesite un tratamiento de purificación por el cloro. El agua entonces, además, se refresca, haciéndose en verano más agradable para ser bebida que las aguas superficiales.
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Cuando el agua llega al mar su elevado contenido mineral la hace inaprovechable para casi todos los usos normales, a menos que se corrija por desalinación. En las regiones donde las precipitaciones atmosféricas son abundantes, las aguas superficiales y las poco profundas están en general en buenas condiciones. En las regiones en donde las precipitaciones son menores, los niveles freáticos son más bajos y el agua ha tenido ocasión de absorber más materia mineral mientras desciende a estos niveles. En las regiones de la costa muchas veces las aguas tienen un pH bajo. Estas aguas atacan las tuberías de hierro. El oxido de hierro resultante, de un volumen muchas veces mayor que el del hierro, puede obstruir las tuberías en pocos años. También atacan el zinc contenido en los tubos de latón produciendo finalmente orificios. Los tubos de cobre o de plástico son los más adecuados, y hay que pensar en un tratamiento neutralizador de la acidez. Las aguas duras (las que tienen una dureza total de más de 65 mg. de CaCO3, por litro) necesitan un tratamiento de corrección; en caso contrario formarán depósitos cálcicos en el interior de todas las tuberías, sean del material que sean, hasta obstruirlas. Estos problemas varían de grado en cada caso, y hay muchos suministros que no necesitan tratamiento. 1.1.4 Contaminaciones El agua de lluvia en su caída hacía la tierra arrastra partículas de polvo y gases. Al caer, escurre en la superficie arrastrando materias orgánicas en descomposición, deshechos de diversas naturalezas (humanos, animales, industriales, etc.), sales diversas y numerosas bacterias. Después formará arroyos que irán a los ríos, lagos y lagunas. Puede infiltrarse en la tierra, arrastrando numerosos organismos, muchos de ellos nocivos. Si penetra a grandes profundidades, su paso a través de la tierra la filtra purificándola, de modo que al incorporarse a las corrientes profundas, carece de materia orgánica y queda libre de bacterias, pero en cambio, puede recoger, si el terreno es rico en minerales, substancias que la hagan inadecuada para las necesidades humanas. El aspecto del agua no basta para conocer si es apropiada para el uso humano, especialmente en bebida, pues puede contener sales nocivas que actúen como venenos, aunque sea lentamente, o bacterias y parásitos que produzcan enfermedades y que no son apreciables a simple vista. ¡Cuántas sorpresas ofrecen los exámenes químicos y bacteriológicos en aguas de aspecto límpido, sin olor alguno y aún de sabor agradable! Las impurezas perjudiciales para la salud no suelen examinarse en los análisis químicos generales. Las autoridades sanitarias del país tienen estricta jurisdicción sobre el uso de aguas que pudieran contaminarse. Efectuarán frecuentes análisis gratuitos para determinar las propiedades biológicas de tales aguas y permitirán su uso o exigirán un tratamiento para la corrección de sus impurezas. Los problemas se presentan cuando las fuentes de donde procede el agua están contaminadas por pozos negros, fosas sépticas o sistemas de alcantarillado deficientes, o por la proximidad de depósitos de materia orgánica o de campos de pastos de ganado. Actualmente los detergentes son una fuente de contaminación cuando las redes de desagüe están próximas a las fuentes. Cuando se trata de zonas de población densa, la separación entre las redes de desagüe y las instalaciones de abastecimiento de aguas es muy importante para la salubridad de la comunidad. Cuando las poblaciones crecen en volumen y actividad, las ciudades y comarcas que antes se servían de fuentes y pozos encuentran que los lagos son abastecimientos mejores que aquéllos.
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El agua tomada de ríos y lagos tiende a enturbiarse (sedimentos), es caliente en verano, y está expuesta a contener bacterias perjudiciales. Muchas veces tiene olor y color y es ácida. El proceso del tratamiento, propio para una ciudad, comprende seis operaciones y 3 adiciones de productos químicos. El mezclado se hace después de las dos primeras adiciones de correctivos. El alumbre produce una coagulación que capta materias en suspensión, cuerpos extraños, y algunas impurezas. La sedimentación permite que los sólidos pesados se depositen en el fondo y la filtración separa el material coagulado. El cloro mata las bacterias y la combinación de amoníaco y cloro produce una continuación del proceso de esterilización con un mínimo de sabor químico desagradable. El sulfato férrico, la cal y la sosa ayudan el proceso de coagulación. Finalmente el agua pasa por un sistema de tuberías subterráneas que la enfría, en verano, hasta temperaturas más aceptables. El objeto de la mayoría de sistemas de tratamiento de las agua públicas es el de proporcionar una agua agradable, de buen sabor, libre de bacterias perjudiciales, de materias en suspensión, sin color, olor ni gustos extraños. Algunos sistemas regulan el pH y otros reducen el grado de dureza. El agua resulta por lo tanto un producto controlado. Podemos decir que para los muy diversos usos del agua en una gran ciudad no es posible suministrar un producto que satisfaga a todos los usuarios. Por ejemplo, si la ciudad entrega un agua blanda, aunque medianamente ácida, pueden producirse corrosiones en las tuberías. Si esta acidez se corrige con una adición de cal para darle una naturaleza alcalina, la mayor dureza que entonces tendría el agua podría causar daños en las calderas de calefacción o industriales, a no ser que los usuarios efectuasen tratamientos de corrección siempre costosos. No se puede establecer de una forma precisa cuál es el término medio más conveniente, y siempre habrá usuarios que tendrán que efectuar por su cuenta un tratamiento de corrección del agua que reciben.
TABLA 1.2 Problemas que se presentan en los suministros de aguas y su corrección en las instalaciones particulares. DEFECTO Dureza
Corrosión
Polución
Color
Sabor y Olor*
CAUSA EFECTO PERJUDICIAL Sales de calcio y magnesio en Obstrucción de tuberías por la corriente subterránea incrustación, destrucción de calderas por el fuego; inconveniente para el lavado de la ropa y la preparación de alimentos Acidez, arrastre de oxígeno y Cierre de las tuberías por la anhídrido carbónico (pH bajo) herrumbre, destrucción de los tubos de latón Contaminación a causa de Enfermedades materia orgánica o de aguas residuales Hierro y Manganeso Manchas de color en muebles y ropas. Materia Orgánica
No agradable
Enturbiamiento
Limo o materia arrastrados en No agradable su recorrido superficial o a poca profundidad *Estos problemas no son frecuentes en los suministros particulares con pozos profundos
CORRECIÓN Intercambio de Iones (Zeolita)
Aumentar los contenidos alcalinos (neutralizador) Cloración con hipoclorito de sodio o con el gas cloro. Precipitación por fibración a través de la zeolita de manganeso (filtro oxidante) Filtración a través de carbón activado. Filtración
Insertar fig.1.4 G.F. pag.15 1.1.5 Caracteres que debe satisfacer el agua potable para consumo humano
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El agua pura es un producto artificial. Las aguas naturales siempre contienen materias extrañas en solución y suspensión en proporciones muy variables. Estas substancias pueden modificar considerablemente las propiedades, efectos y usos del agua. El exceso de carbonatos y bicarbonatos de calcio y magnesio produce incrustaciones en tuberías. Causa dureza en el agua que, entre otros inconvenientes, obliga a consumos elevados de jabón. El exceso de sales (cloruros y sulfatos) produce sabor desagradable y limita su uso. Sin embargo, hay poblaciones que consumen agua con 2000 mgs/lt., que actuarían como laxante en personas no acostumbradas a ingerir tales cantidades. El fierro colorea el agua, le da un sabor desagradable y se incrusta en las tuberías. Los nitratos, arriba de 50 mgs./lt., pueden producir alteraciones de la sangre en niños de corta edad. Los fluoruros arriba de 1.5 mgs. /lt., suelen provocar la aparición de manchas oscuras, y su ausencia predispone a la picadura de los dientes. La turbiedad es objetable por su apariencia y también por que las substancias que la producen crean problemas en el lavado de ropa, en la fabricación de hielo y de refrescos o en otros usos. Substancias como el Plomo, el, Arsénico, o el Cromo pueden ser tóxicas. Las aguas que contienen bacterias patógenas producen enfermedades. La Dirección de Ingeniería Sanitaria, en su Reglamento Federal sobre Obras de Provisión de Agua Potable, dice: “Se considera agua potable toda aquella cuya ingestión no cause efectos nocivos a la salud” Por estas razones la Secretaría de Salud ha fijado las cantidades máximas aceptables de las substancias que puede contener el agua para ser considerada potable. Los límites “tolerables” aparecen en la siguiente tabla:
FISICOS: CONCEPTO Turbiedad Máxima Olor Sabor Color Máximo Temperatura pH
VALORES 10 (Escala de Sílice) Inodora Agradable 20 (Escala platino-cobre) 10º a 15º C De 6.0 a 8.0
QUIMICOS: CONCEPTO Nitrógeno (N) amoniacal, hasta Nitrógeno (N) proteico, hasta Nitrógeno (N) de nitritos (con análisis bacteriológico Oxígeno (O) consumido en medio ácido, hasta Oxígeno (O) consumido en medio alcalino, hasta Sólidos totales, de preferencia hasta 500, pero tolerándose, Alcalinidad total, expresada en CaC3 hasta Dureza total, expresada en CaCO3, hasta Dureza permanente o de no-carbonatos expresada en CaCO3, Cloruros expresados en CI, hasta Sulfatos expresados en SO4, hasta Magnesio, expresado en Mg., hasta Zinc, expresado en Zn, hasta Cobre, expresado en Cu, hasta Fluoruros, expresados en Fl, hasta Fierro y Manganeso, expresados en Fe y Mn, hasta Plomo, expresado en Pb, hasta
Miligramos por Litro o P.P.M. 0.50 0.10 5.00 3.00 3.00 1000 P.P.M. 400 P.P.M. 300 P.P.M. 150 P.P.M. 250 P.P.M. 250 P.P.M. 125 P.P.M. 15.00 3.00 1.50 0.30 0.10
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Arsénico, expresado en As, hasta Selenio, expresado en Se, hasta Cromo hexavalente, expresado en Cr., hasta Compuestos fenólicos, expresados en fenol, hasta Cloro libre, en aguas cloradas, no menos de
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0.05 0.05 0.05 0.001 0.20
El agua potable estará libre de gérmenes patógenos procedentes de contaminación fecal humana. Se considerará que una agua está libre de esos gérmenes patógenos cuando la investigación bacteriológica de como resultado final: a).- Menos de (20) organismos de los grupos coli y coliforme por litro de muestra, definiéndose como organismos de los grupos coli y coliforme todos los bacilos aerobios o anaerobios facultativos no esporógenos, Gram negativos, que fermenten el caldo lactosado con formación de gas. b).- Menos de (200) colonias bacterianas por c.c. de muestra, en la placa de agar incubada a 37º C por 24 horas. c).- Ausencia de colonias bacterianas licuantes de la gelatina, cromógenas o fétidas, en la siembra de un c.c. de muestra en gelatina incubada a 20º C por 48 horas.
1.2 DIFERENTES FORMAS DE SUMINISTRO DE AGUA A LOS EDIFICIOS TANTO EN ZONA URBANA COMO RURAL 1.2.1 Ciclo Hidrológico Las aguas naturales disponibles en el medio ambiente son: aguas meteóricas, superficiales y subterráneas. Aguas naturales.- Son aquellas que se localizan en la Tierra y que el hombre dispone para su vida, y necesariamente para sus actividades. Se encuentra en estado líquido como en ríos, lagos, lagunas y mares; en estado sólido como en los volcanes y en estado gaseoso en la atmósfera, en forma de vapor de agua. Aguas meteóricas.- Son aquellas procedentes directamente de la atmósfera en forma de lluvia. Estas aguas se captan antes que lleguen a la superficie terrestre, por medio de áreas expuestas a la precipitación pluvial, para luego almacenarlas en cisternas. Por lo tanto para su captación es necesario tener áreas muy grandes y sólo es suficiente para pequeñas poblaciones en donde no hay otro recurso. Aguas superficiales.- Son aquellas que se encuentran en el seno de los ríos, lagos, lagunas o las de una cuenca de embalse, presas, etc. Las aguas de los ríos en su recorrido, se ven transformando de diversas maneras, ya que debido a su gran poder disolvente, recogen materias de los diferentes suelos por los cuales pasan, que hace efectiva la modificación, además de recibir en su seno materias variadas, como deshechos de poblaciones e industrias; generalmente estas aguas se encuentran contaminadas. Aguas subterráneas.- Son las aguas que se filtran en el terreno pudiendo aflorar en forma de manantiales. Se pueden captar por medio de galerías filtrantes, pozos poco profundos y pozos profundos. También esta agua sufre modificaciones, ya que al atravesar las capas terrestres absorbe ácido carbónico, se mineraliza, pierde oxígeno etc. Las aguas naturales están sujetas a una circulación permanente, así como a cambios continuos en su estado físico. Del agua que se precipita sobre el suelo, una parte se evapora de los sitios DOCENTE: ARQ. MARCO ANTONIO RENTERIA JARDON
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donde cae, otra escurre sobre el terreno pasando a incrementar las corrientes superficiales y otra se infiltra constituyendo las aguas subterráneas. Las aguas superficiales, posteriormente pueden evaporarse o infiltrarse. Del agua infiltrada, una parte queda cerca de la superficie y se evapora directamente, otra, es aprovechada por las raíces de las plantas regresando a la atmósfera por el proceso de transpiración y la parte restante incrementa el caudal de las aguas subterráneas. El ciclo del agua se completa con la evaporación de las aguas de los océanos, con la circulación del vapor de agua en la atmósfera hasta formar nubes, y con la condensación de éstas en forma de precipitaciones. 1.2.2 Abastecimiento Fuentes de abastecimiento atmosféricas. Las aguas de lluvia están menos expuestas a contaminación con bacterias y parásitos. No constituyen fuentes de aprovechamiento constante, por lo cual deben colectarse en épocas de lluvias y almacenarse durante la sequía (Deberán desecharse las primeras aguas). Se aprovechan en regiones donde la calidad del agua, es poco adecuada para el uso doméstico, o bien, no existe otra fuente de abastecimiento. Fuentes de abastecimiento subterráneas Las aguas subterráneas se localizan en una zona con cavidades conectadas entre sí. Son constituidas por el agua precipitada sobre la tierra como lluvia, granizo o nieve que se filtra a través de la tierra. Esta zona comprende: zona de saturación y zona de aireación, que quedan separadas por el nivel freático. En la zona de saturación, las cavidades están llenas de agua bajo presión hidrostática y reciben el nombre de aguas subterráneas, las que a su vez se dividen en freáticas y artesianas. En la zona de aeración, las cavidades están llenas principalmente de gases atmosféricos y agua, pero no bajo presión hidrostática sino sostenida por atracción molecular, razón por la cual se llama agua suspendida. Comprende, de la superficie a la profundidad: el agua del suelo aprovechada por las plantas; el agua vadosa o intermedia que es casi estacionaria o que se mueve hacía la zona de saturación por gravedad; y el agua capilar por arriba del nivel freático, como una continuación de la zona de saturación. La profundidad del nivel freático depende de la topografía y estructura del subsuelo. El nivel (freático) permanece (o se encuentra) sensiblemente paralelo a la superficie del suelo y su profundidad varía desde unos centímetros hasta cientos de metros. Las aguas de la zona de saturación constituyen las fuentes subterráneas de abastecimiento. 1.2.3 Contaminación de Fuentes Las aguas freáticas están muy expuestas a la contaminación de bacterias, parásitos o substancias químicas, por la facilidad de filtración hasta ellas, del contenido de: letrinas, pozos negros, fosas sépticas, depósitos de basura o de estiércol, etc. El arrastre de las bacterias o parásitos depende entre otros factores, de la inclinación del terreno, del nivel de las aguas subterráneas, y de la permeabilidad del suelo, de tal manera que desde el punto de vista sanitario, deben determinarse las distancias máximas de migración y la dirección de las corrientes subterráneas.
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Por ejemplo: una letrina debe estar separada como mínimo de la fuente de suministro de agua, de 7.5 a 15 mts. Y de 1.5 a 3 mts. Sobre el nivel de las aguas subterráneas. 1.2.4 Aforos en corrientes pequeñas y manantiales El método más simple es: 1º - Recibir el agua en un recipiente de volumen conocido (tambor, barril, bote alcoholero, etc.) 2º- Tomar el tiempo en segundos que tarda el recipiente en llenarse totalmente. Cálculo: Si un tambor de 200 lts. de capacidad se llena en 50 segundos, el gasto (Q) será: Q = 200 lts./ 50 seg. = 4.0 lts./seg. Para determinar el gasto en: Litros por minuto (lts. /min.) Multiplíquese x 60 Litros por hora (lts. /hrs.) Multiplíquese x 3600 Litros por día (lts. /Día) Multiplíquese x 86400 Nota: En caso de corrientes de caudal y velocidad muy reducidas, utilice botes alcoholeros de 18 lts. De capacidad. 1.2.5 Aforos en norias o pozos excavados 1º - Se procede a sacar el agua contenida en la noria por medio de bombeo, baldeo u otro medio. 2º - Se toma el tiempo que tarda el agua en recuperar su nivel normal en la noria. Ejemplo: Supongamos que tenemos una noria con las siguientes medidas: d = 2.50m.; h = 2.00 m.
El volumen del pozo será: V = 0.785 (*) x (diámetro) x (diámetro x altura). V = 0.785 x (2.50) x (2.50 x 2.00) = 9.80 m3 = 9800 lts. Si el agua tarda 4 horas en recuperar su nivel en la noria, el gasto (Q) por hora será: Q = 9800 lts./4 hrs. = 2450 lts./ hr también: 2450 lts./hr. Q = ------------------ = 0.681 lts./seg. 3600 seg./hr. (*) Un valor constante ( π /4 = 3.1416/4 = 0.785)
1.2.6 Aforos en función de velocidad y área El gasto aproximado de una corriente media, lo podemos conocer determinando la velocidad y el área transversal en un tramo dado de la corriente.
Determinación de la velocidad: Sobre una de las orillas de la corriente, se marcan a una distancia fija, dos puntos de referencia A y B. Se suelta un flotador (tapón de corcho, pelota de hule taquetes de madera, etc.), a
la altura del punto A aproximadamente en la mitad de la corriente y se toma el tiempo que tarda el flotador en llegar desde A hasta B. Ejemplo: Si la distancia entre A y B es de 10 mts. Y el tiempo empleado por el flotador en recorrerla, fue de 20 seg.
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Distancia 10 m. Velocidad = ----------------------; V = ------------- = 0.50 m./seg Tiempo 20 seg. Determinación del área transversal En corrientes regulares tanto en anchura como en profundidad se procede de la siguiente manera: Se escoge una sección (F-F) intermedia entre los puntos A y B midiéndose el ancho de la corriente en dicha sección. Se efectúa un sondeo a lo largo de la sección (F-F), introduciendo en diferentes puntos: varas, palos o escalas con divisiones métricas.
Ejemplo: Supongamos que los datos son: Ancho de la corriente en F-F = 4.00 m Profundidad media = 1.00 + 1.20 + 0.80 / 3.00 = 1.00 m. El área transversal media será: Am = 4.00 m. x 1.00 m: = 4.00 m2 Finalmente el gasto de la corriente será: Q = área transversal media x velocidad Q = 4.00 m2 x 0.50 m. /seg. = 2.00 m3/seg. = 2000 lts/seg. Nota: En corrientes irregulares, el área transversal media empleada en el cálculo del gasto, se obtiene promediando las áreas transversales determinadas en las secciones AA y B-B.
1.2.7 Sistemas de suministro público de aguas. En la mayor parte de las ciudades del país los sistemas de abastecimiento es a base de aguas subterráneas tomadas de pozos profundos. El agua se toma del fondo del pozo, a gran profundidad, por medio de un sistema escalonado de bombas de turbina, se lleva luego a unos depósitos de presión, a unos 5.5 kg./cm2. Cuando se abren los grifos de las casas el aire a presión que ha quedado en la parte superior de los depósitos impele el agua hacia las tuberías. Pocas instalaciones de este tipo no efectúan ningún tratamiento, muchas, cuando hay muestras de impurezas bacteriológica la corrigen por cloración.
1.2.8 Desalinación El agua de las procedencias convencionales tiene un volumen limitado. Dentro de un tiempo relativamente corto no se podrá contar con que los procesos naturales mantengan los caudales de ríos y lagos y se conserve un nivel freático adecuado. Hace unas pocas generaciones, en una sociedad agraria sin una industria como la que ahora conocemos, el agua era relativamente abundante. El ganado bebía directamente en los ríos, y una cantidad entre 35 y 50 litros diarios por persona era suficiente para el uso doméstico en una sociedad que tomaba el agua de pozos poco profundos contiguos a las casas. Actualmente la cantidad de agua necesaria para el solo uso doméstico se estima generalmente en unos 500 litros diarios por persona, y en las ciudades la cantidad total se acerca muchas veces a los 1200 litros por día e individuo. Este aumento en la demanda per cápita junto con el rápido aumento de la población ha creado una situación que los técnicos encuentran crítica. Una gran fuente en potencia parece ser el uso del agua del mar. Desalar esta agua para hacerla aprovechable es mucho más caro que efectuar un tratamiento para corregir el agua superficial o subterránea. DOCENTE: ARQ. MARCO ANTONIO RENTERIA JARDON
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1.2.9 Instalaciones de suministro de agua en circuito cerrado. Con este nombre o con una terminología similar se designa una nueva forma de aprovechamiento que puede revolucionar la conservación de nuestras disponibilidades de agua. El impulso que ha conducido a la realización más significativa en la reutilización del agua ha sido resumido de la mejor manera posible: “Las cambiantes condiciones económicas de los abastecimientos de aguas y el control de la polución de los mismos nos llevan de una manera inescapable al establecimiento de sistemas de suministro del agua hasta que se pierda por evaporación, transpiración u otras inevitables pérdidas. Una pequeña comunidad se dio cuenta de esta realidad cuando tuvo que hacer frente a una situación en la cual el costo del abastecimiento de aguas y de la eliminación de las aguas residuales los haría prohibitivos en un futuro próximo a menos que se idease y realizase un sistema de relacionar estas operaciones vitales.” 1.2.10 Suministros particulares de agua En zonas rurales o suburbanas donde el progreso de la construcción es más rápido que el desarrollo de los suministros municipales o de las compañías suministradoras, puede recurrirse a los suministros particulares. El delicado tratamiento necesario para el uso de las aguas superficiales o las procedentes de los pozos excavados de tipo antiguo hace que se prefieran las aguas de pozos hincados o barrenados. El agua de estas procedencias tiene por lo menos las ventajas de pureza, frescor, y estar exenta de enturbiamiento, olor y mal sabor. Es posible que se encuentren algunos de estos defectos, además de acidez o dureza. En la tabla 1.2 del tema 1.1.4 CONTAMINACIONES se relaciona los posibles problemas, con sus causas, efectos y corrección. Cuando un cliente proyecta construir en un emplazamiento apartado, el arquitecto o ingeniero deberá advertirle sobre los problemas de abastecimiento de agua, si es posible, antes de la compra del terreno. Los aparatos necesarios para la corrección y bombeo precisos del agua pueden adquirirse, pero la cantidad de agua debe averiguarse sobre el terreno y la profundidad y costo de los pozos son consideraciones importantes. 1.2.11 Conducción Las obras destinadas al transporte de agua potable por gravedad reciben el nombre de acueducto, los que, cuando trabajan a presión y su sección es circular, se denominan tuberías. Estas pueden ser de varios materiales pero por su mayor duración y resistencia, se prefieren las de fierro galvanizado, fierro fundido o asbesto cemento y P.V.C. (cloruro de polivinilo). Aunque las tuberías siguen comúnmente el perfil del terreno, es necesario tener en cuenta que en ningún caso deben quedar a mayor altura que la línea de pendiente piezométrica, pues se producirán presiones negativas y, en caso de fisuras, se tendrán entradas de agua, aire, etc. En los puntos bajos deben instalarse válvulas de desagüe para poder vaciar la tubería y extraer sedimentos. En los puntos altos se pondrán válvulas de aire para evitar taponamientos. Las presiones excesivas pueden evitarse intercalando, en los puntos adecuados, cajas rompedoras de presión.
1.2.12 Regularización y Almacenamiento La regularización tiene por objeto transformar el régimen de alimentación de agua, que generalmente es constante, en régimen de demanda que es variable en todos los casos. Se
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almacena agua, cuando la demanda es menor que el gasto de llegada, la cual se utilizará cuando la demanda sea mayor. El almacenamiento también se hace para disponer de una determinada cantidad de agua como reserva, con objeto de no suspender el servicio en caso de desperfectos en la captación o en la conducción así como para satisfacer demandas extraordinarias (incendios). La localización de los depósitos se hará tomando en cuenta la presión que deberá tener el agua para poder llegar a todos los puntos de la red de distribución, con la presión adecuada. Por lo anterior, los depósitos se situarán en lugares naturalmente altos, o tendrán que elevarse en forma artificial. Por su posición con respecto a la superficie del terreno, se clasifican en: a) Superficiales b) Elevados Los depósitos superficiales se construyen de mampostería de piedra o de tabique y concreto simple o reforzado. Los de mampostería tienen la desventaja de ser bastante permeables, por lo que hay necesidad de impermeabilizarlos. Los elevados se construyen de concreto armado, o metálicos. Los depósitos se cubrirán para evitar la polución del agua que contengan; se colocarán cercas perimetrales para evitar el acceso del público y de animales. Los tanques superficiales se protegerán de los escurrimientos de agua de lluvias construyendo zanjas o cunetas interceptoras. 1.2.13 Distribución Los sistemas de distribución de agua potable, deberán proyectarse y construirse para suministrar en todo tiempo la cantidad suficiente de agua en cualquier sector de la red, manteniendo presión adecuada en todo el sistema. También deben permitir la circulación continua del agua en la red, evitándose los ramales con punta muerta que dan lugar a presiones bajas y a estancamientos del agua con acumulación de sedimentos y de bacterias. Cuando las localidades se encuentran a lo largo de un río, de una carretera, o por otra causa tienen forma alargada, por restricciones de carácter económico, la red sólo se proyectará para circulación continua en las zonas de mayor densidad de habitantes, reservando los ramales con punta muerta para el resto, dejando preparadas en estos puntos las conexiones para futuras ampliaciones. Para evitar corrosiones de la tubería e incrustaciones en sus paredes, debe seleccionarse el material de la misma. Las corrosiones implican destrucción de la tubería y, con ello, exponen el agua a contaminaciones que modifican su calidad; las incrustaciones estorban el libre flujo del líquido, al reducir el diámetro interno de la tubería No se permitirá colocar líneas de agua potable y de aguas servidas en la misma cepa. Los cruceros de agua potable y alcantarillado (conexiones cruzadas), ofrecen peligros de contaminación, por lo que, a más de separarlos, deberá emplearse en ambas líneas material durable y resistente a la corrosión con juntas herméticas. También debe evitarse reunión de agua procedente de sistemas que conduzcan agua de calidad diferente. Por ejemplo: entre un sistema público y un abastecimiento privado (noria o pozo), a
DOCENTE: ARQ. MARCO ANTONIO RENTERIA JARDON
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menos que pueda garantizarse que la calidad del agua del último, es igual o superior a la del sistema público. La tubería de una red de distribución de una red de distribución nueva deberá desinfectarse, antes de ponerse en uso, llenándola con agua conteniendo 50 p.p.m. de cloro y dejándola reposar aproximadamente 12 horas. Después de ese tiempo déjese correr el agua ½ hora para eliminar el exceso de cloro.
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