1 sistemas_de_abastecimiento de agua_ica_junio_2013

Diplomado en Ingenieria Sanitaria 08/06/2013
Elaborado: Yuri Marco Sánchez Merlo 1
DIPLOMADO EN INGENIERIA
SANITARIA
1
Junio – Julio del 2013
1. SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA
2. MODELAMIENTO COMPUTARIZADO DE SISTEMAS DE
AGUA – APLICACIÓN DEL WaterCAD V8i
Yuri Marco Sánchez Merlo
SANITARIA
2
1. SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA (8 horas)
A. Introducción y Conceptos Generales
B. Consumo – Demanda
C. Captación Superficial y Subterránea
D. Líneas de Conducción e Impulsión
E. Estaciones de Bombeo de Agua
F. Reservorios
G. Redes de Distribución de Agua

SANITARIA
3
2. MODELAMIENTO COMPUTARIZADO DE SISTEMAS DE
AGUA – APLICACIÓN DEL WaterCAD V8i (24 horas)
Modelamiento de Sistemas de Distribución de Agua
Taller N°1: Análisis Hidráulico en estado Estático (04 horas)
Calibración de Modelos Hidráulicos
Taller N°2: Aplicación sobre Calibración de Modelos Hidráulicos (02 horas)
Dimensionamiento Óptimo de Redes de Distribución de Agua
Taller N°3: Aplicación sobre Dimensionamiento óptimo (02 horas)
Simulación en Periodos Extendidos
Taller N°4: Aplicación sobre SPE (04 horas)
Calidad de Agua en Redes de Distribución de Agua
Taller N°5: Aplicación sobre Calidad de Agua (04 horas)
Ejercicios Adicionales – Aplicando WaterCAD V8i (04 horas)
4
1. SISTEMAS DE
ABASTECIMIENTO
DE AGUA
A. Introducción y
Conceptos
Generales

EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LOS SISTEMAS
DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE
5
1500 a.C. Primeras Tuberías
de distribución de agua –
ciudades de Knossos, Isla de
Creta
4 a 14 d.C. – Distribución de
agua por tubos – ciudad de
Ephesus,Turquia
EVOLUCIÓN HISTÓRICA
6
Entre 312 a.C. – 226 d.C.
11 acueductos romanos: 502 km.

7
1. Captación
2. Pozos de caída
3. Decantación
4. Túnel y pozos de visita
5. Trinchera cubierta
6. Puente en arcos
8
7. Sifón invertido
8. Canal sobre terraplén
9. Arcada
10. Castillo de agua
11. Distribución (tubos de
plomo)

• Siglos antes de Roma: Persia, India, Egipto…
• Mayas y Aztecas (Tenochtitlan: 100-200 mil habitantes en 1519).
9
• 1237 – Primer sistema de abastecimiento de agua de Londres,
Inglaterra.
• 1455 – Primera tubería de fierro fundido en el Castillo de
Dillenburgh, Alemania.
• 1652 - Aductora de fierro fundido en Boston, Estados Unidos.
• 1664 – Palacio de Versalles en Francia - Aductora en Fierro
Fundido en mas de 22 Km.
• 1754 – Pensilvania – Primer sistema de abastecimiento de agua
en Estados Unidos. Elevadoras de agua con bombas accionadas
a vapor.
10

• Siglos antes de Roma: Persia, India, Egipto…
• Incas (579 km de 4 m de profundidad),
• Mayas y Aztecas (Tenochtitlan: 100-200 mil habitantes en 1519).
11
Situación Actual en el Perú

Extensión
1´285,216 km2
CENSO 2007
28´220,764 habitantes
U: 76% R: 24%
U: 30% R: 70%
Situación Actual en el Perú
La
pobreza
extrema
en Lima
no excede
el 2%
Pobreza y Saneamiento en el Perú

Sistema Fluvial
 Vertiente del Pacífico
— Sus aguas vierten al Océano Pacífico
— 53 cuencas: 278 892 km2 (21.7%)
 Vertiente del Atlántico
— Sus aguas vierten al río Amazonas (el más
caudaloso del mundo)
— 32 cuencas: 957 486 km2 (74.5%)
 Vertiente del Titicaca
— Sus aguas vierten al Lago Titicaca (el más alto del
mundo 3800 msnm)
— 9 cuencas: 48 838 km2 (3.8%)
Disponibilidad Hídrica
 Agua superficial
— Cuenca del Pacífico: 1160 m3/s
— Cuenca Atlántica: 119 519 m3/s
— Cuenca del Titicaca: 222 m3/s
 Explotación de aguas subterráneas
— Uso poblacional: 366 535 000 m3/año
— Uso agrícola: 995 317 000 m3/año
— Uso pecuario: 12 021 00 m3/año
— Uso industrial: 137 428 000 m3/año
TOTAL: 1 511 301 000 m3/año
Donde hay menos agua... hay más población !!

Mapa de Disponibilidad Hídrica per cápita-año
Cuencas que ya
están con escasez
de agua
• Baja cobertura y calidad de los
servicios
• Sistemas existentes deficientes y
deteriorados
• Limitados recursos financieros
• Problemas de orden institucional y
de gestión
• Deterioro del medio ambiente
Situación de los
servicios de agua y saneamiento

Organización del Sector
Saneamiento
Nivel Nacional Vice Ministerio de Políticas, normas,
Construcción y financiamiento
Saneamiento
(VIVIENDA)
SUNASS(PCM) Regulación
Nivel Regional Gobierno Inversiones
Regional
Nivel Local Gobiernos locales Prestación de
EPS/JASS servicios
Inversiones
Inversiones hasta el 2015
Plan Nacional de Saneamiento
(*) Porcentaje estimado sobre la población urbana servida con sistemas de alcantarillado
Servicio
Cobertura Inversión
Requerida
(US$ millones)2005 2010 2015
Agua Potable 76% 79% 82% 1,457
Saneamiento 57% 66% 77% 1,455
Tratamiento (*) 22% 54% 100% 1,131
TOTAL 4,042

Concepción de Sistemas de
Abastecimiento de Agua
21
PARTES CONSTITUYENTES DE UN
SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA
CAPTACION
Fuente Subterránea
DE AGUA CRUDA
RESERVORIO
RED DE DISTRIBUCION
CAPTACION
L.C. por gravedad
Línea de Impulsión
Línea de Aducción
L.C. de agua cruda
Pozo Profundo
Estación de Bombeo
Fuente superficial
PLANTA DE TRATAMIENTO
L.C. de agua tratada
L.C. por bombeo
24
Qb = ----- x Qmd
N
Qmd
Qmd
Qmd
Qmd
Qmd
Qmh
Qmd + Qci
Qmín
Qmd + Qci
Qmín
Qmh
Fuente sub -superficial
CAPTACION
DISTRIBUCIONPRODUCCION
22

INDICADORES DE COSTO DE SISTEMA
CONVENCIONAL DE ABASTECIMIENTO DE
AGUA
Parte
constituyente
del Sistema
Captación
Aducción
Bombeo
Tratamiento
Reservorio
Distribución
Costo
P= Población en habitantes
23
Concepción de Sistemas de Abastecimiento de Agua
24
El conjunto de estudios y conclusiones relativas al establecimiento de todas las
políticas, parámetros y ajustes necesarios y suficientes para la caracterización
completa del sistema a proyectar
• Identificación y cuantificación de todos los factores involucrados en el sistema
de suministro de agua
• Diagnóstico del sistema existente
• El establecimiento de parámetros básicos
• Diseño preliminar de las unidades de los sistemas de alternativas seleccionadas
• Elegir los medios alternativos más apropiados
• En comparación técnica, económica y ambiental, entre alternativas;
• Establecer las directrices generales para el proyecto

NORMATIVIDAD EN EL PERÚ (Vigente)
1. Reglamento Nacional de Edificaciones
2. Reglamento para elaboración de proyecto de agua y Alcantarillado para Habilitaciones Urbanas de
Lima y Callao
3. Reglamento de Elaboración de Proyectos Condominiales de Agua Potable y Alcantarillado para
Habilitaciones Urbanas y Periurbanas de Lima y Callao
CTPS.PR-01
Revisión: 01-2005
Resolución Gerencia General N° 136-2005-GG
A nivel Nacional:
1. Reglamento Nacional de Edificaciones
• OS.010 Captación y Conducción de Agua para Consumo Humano
• OS.020 Planta deTratamiento de Agua para Consumo Humano
• OS.030 Almacenamiento de Agua para Consumo Humano
• OS.040 Estaciones de Bombeo de Agua para Consumo Humano
• OS.050 Redes de Distribución de Agua para Consumo Humano
• OS.100 Consideraciones Básicas de Diseño de Infraestructura Sanitaria
•
Para Lima y Callao (SEDAPAL):
PLANIFICACIÓN, DISEÑOY OPERACIÓN SISTEMAS DE
SUMINISTRO DE AGUA
26
Trazado de la Red
Dimensionamiento:
Diámetros y Flujos
Modelamiento Hidráulico

SUMINISTRO DE AGUA
27
Aplicación delWaterCAD
SUMINISTRO DE AGUA
28
Aplicación del Epanet

SUMINISTRO DE AGUA
29
Aplicación de Sistemas de Información Geográfica
Epanet
1. Caracterización del área de estudio
- Las características físicas
- Uso y ocupación
- Aspectos sociales y económicos
- La infraestructura de sistemas y las condiciones sanitarias
2. Análisis del sistema de abastecimiento de agua existente
- Descripción
- Diagnóstico
3. Encuesta de estudios y planes existentes
4. Los estudios demográficos y el uso y ocupación de la tierra
5. Criterios y parámetros de diseño
Actividades a ser realizadas para la Concepción de los
Sistemas de Abastecimiento de Agua
30

6. La demanda de agua
- Estudio de la demanda
- Cálculo de las exigencias
7. Estudio de Fuentes
- Fuentes Superficiales
- Fuentes Subterráneas
8. Selección de las fuentes
9. Diseño preliminar de las unidades de los sistemas
- Captación
- Estaciones de Bombeo de Agua
- Líneas de Conducción e Impulsión
- Plantas de Tratamiento de Agua
- Reservorios
- Red de distribución
31
10. Costo estimado de las alternativas propuestas
11. Análisis de las alternativas propuestas
- AnálisisTécnico
- Análisis económico
- Análisis Ambiental
- Comparación de los aspectos técnicos,económicos y ambientales
12. Diseño elegido
32

OBJETIVO DEL ESTUDIO:
Debemos definir cual es el objeto del estudio:
 Mejoramiento del sistema existente (infraestructura)
 Ampliación de la cobertura
 Mejoramiento de la calidad del servicio
Se debe describir que diseños de ingeniería deberán desarrollarse:
 Diseños Hidráulicos
 Arquitectónicos
 Estructurales
 Electromecánicos
Estudios previos al Diseño de los Sistemas de Abastecimiento
de Agua
33
DEFINICION DEL AREA DE ESTUDIO:
 Ubicación
En que región se encuentra ubicado?
Departamento,provincia,distrito?
Altitud?
En que coordenadas?
 Limites
Por el Norte?
Por el Sur ?
Por el Este ?
Por el Oeste?
 Área Total del Proyecto
Cuantas hectáreas tiene el área de estudio?
de Agua

ALCANCES DEL ESTUDIO:
Describir detalladamente cual es el alcance del servicio contratado,
mediante el cual permitirá el desarrollo del Expediente Técnico para la
ejecución de las obras, identificar que actividades abarca :
 Coordinación con Empresas de Servicios y otras entidades
(infraestructura)
 Recopilación y Evaluación de Información disponible
 LevantamientoTopográfico
 Estudio de Impacto Ambiental
 Estudios de Suelos
 Ingeniería del Proyecto
de Agua
1) EstudioTopográfico
2) Estudio Geotécnico
3) Estudio Impacto Ambiental
4) Estudio Hidrológico
5) Estudio Hidrogeológico
6) Estudio de Intervención Social
7) Planos de Pavimentos y Banquetas
8) Sistemas de Distribución de Agua Existente
9) Información de otros servicios
10) Estudios previos
36
de Agua

Captación
LCAC
LIAC
EB
PTA
Reservorio
LCAP LA
Red de
Distribución
Captación
LCAC
EB
PTA
Reservorio Red de
Distribución
Captación
LCAC
LIAC
EB
PTA
Reservorio
LIAP LA
Red de
Distribución
EB
LCAP

Captación
LIAP
LIAC
EB
PTA
Reservorio
LIAP
LA
Red de
Distribución
Parte Alta
EB
LCAP
EB
Reservorio
LA
Red de
Distribución
Parte Baja

41
1. SISTEMAS DE
ABASTECIMIENTO DE
AGUA
B. Consumo - Demanda
Caudales de Diseño de los Componentes
de un Sistema de Abastecimiento de Agua
Captación
LCAC
LIAC
EB
PTA
Reservorio
LCAP LA
Red de
Distribución
Flujo=????????

43
DEMANDA DE AGUA - DOTACIÓN
 Es el volumen de agua requerido por una persona en
un día (lt/hab/día)
 Establece el parámetro del CAUDAL DE DISEÑO.
 Condiciona la dimensión de las estructuras
hidráulicas: conducción y almacenamiento.
 Se estima sobre mediciones en la población en
estudio o en poblaciones similares que cuenten con
un registro estadístico.
DEMANDA DE AGUA - DOTACION
TIPOS DE CONSUMO
 DOMESTICO
 INDUSTRIAL
 COMERCIAL
 PUBLICO
44

Demanda
46

47
48

Tipo de abonado (doméstico, comercial, industrial, …)
Nivel socioeconómico.
Existencia de depósitos intradomiciliarios.
Época del año.
Día de la semana.
La curva de modulación es diferente para cada abonado, pudiendo
influir los siguiente factores:
Patrones de uso – Curvas de Modulación
DEMANDA DE AGUA - DOTACIÓN
50
FACTORES QUE DETERMINAN LA DEMANDA – DOTACIÓN - CONSUMO

CONSUMO PER CAPITA DE ÁGUA
• Lectura de Hidrómetros – Medidores
• Lectura de macromedidor a la salida de
Reservorio
• Cuando no existe medición
CONSUMO PER CAPITA DE AGUA
• Lectura de Hidrómetros – Medidores
qe = consumo efectivo per cápita (L/(hab.dia))
Vc = volume consumido medido por los micromedidores (L)
NE = número de conexiones medidas
ND = número de dias de medición por los micromedidores (dia)
NH/L = número de habitantes por ligação (hab/lig)

CONSUMO PER CAPITA DE AGUA
Determinación del consumo per cápita (q)
q = consumo per cápita de agua (L/(hab.dia))
qe = consumo efectivo per cápita (L/(hab.dia))
I = Índice de Pérdidas (L)
54

55
56

57
Q = Σ (Npk x Ak x qnk) / (1-B)
f
k=a
Demanda
Donde
Q : demanda de agua
Np : número potencial de conexiones
A : índice de conexión
B : índice de pérdidas de agua
qn : consumo unitario por conexión
a : domestico (una familia)
b : comercial
c : industrial
d : público
e : social
f : doméstico (multi familiar)
Estimar la demanda
por cada componente

Periodo de Déficit
6.0*
9.0*7.0
*
)(
1
XX
X
r
XX
o
o
i






 


r
X
12.1
* )1(6.2 

Sin Déficit Con Déficit
Periodo de Déficit
Demanda
Periodo de Déficit
Demanda

Inicial
Final
Población
Estimamos en base a los censos poblacionales (1972 – 1981 – 1993 – 2007)
• Aritmético
• Geométrico
• Parabólico
• Incremento de Variables
• Racional
• Logístico
• Gráfico
Métodos de Cálculo
Demanda
f
k=a
Consumo (m3/mes/conexión)
Social Doméstico Comercial Industrial Estatal
S-1
S-2
S-3
S-4
S-5
S-6
S-7
S-8
S-9
S-10
S-11
Consumo
•24 horas de servicio
•Conexiones Activas
•Medición efectiva
•Medidores en buen estado
Consumo promedio de últimos 12 o 24
meses
Demanda

f
k=a
Proyección de la Demanda
Pérdidas
Técnicas
Demanda
De acuerdo al Reglamento Nacional de Edificaciones
(OS.050 : Redes de DistribuciónAgua)
Para la Etapa Inicial y Final del Proyecto
Caudal máximo diario K1 = 1,3
Caudal máximo horario K2 = 1,8 a 2,5
Demanda

(OS.070 : Redes de Aguas Residuales)
Para la Etapa Inicial del Proyecto F = K2
Demanda
Para la Etapa Final del Proyecto F = K1 x K2
(OS.070 : Redes de Aguas Residuales)
Demanda

CAPTACION
Fuente Subterránea
DE AGUA CRUDA
RESERVORIO
RED DE DISTRIBUCION
CAPTACION
L.C. por gravedad
Línea de Impulsión
Línea de Aducción
L.C. de agua cruda
Pozo Profundo
Estación de Bombeo
Fuente superficial
PLANTA DE TRATAMIENTO
L.C. de agua tratada
L.C. por bombeo
24
Qb = ----- x Qmd
N
Qmd
Qmd
Qmd
Qmd
Qmd
Qmh
Qmd + Qci
Qmín
Qmd + Qci
Qmín
Qmh
Fuente sub -superficial
CAPTACION
DISTRIBUCIONPRODUCCION
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