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LLiimm aa -- PPeerrúú -- 22001133
Contenido
Capítulo Materia Página
Presentación
1 Estudios y Proyectos de Inversión 1
2 Período de Diseño 8
3 Proyección Poblacional 79
4 Consumo de Agua 119
5 Volumen de Almacenamiento 135
6 Captación de Fuentes de Agua 160
7 Canales 170
8 Línea de Conducción 203
9 Línea de Impulsión 299
10 Redes de Distribución 449
PRESENTACION
Una de las especialidades muy importante del Ingeniero Sanitario, tal vez la de mayor
desarrollo profesional, consiste en el diseño, construcción, operación y mantenimiento
de los sistemas de abastecimiento de agua potable y alcantarillado sanitario; estos
aspectos de la ingeniería se han venido modificando sustancialmente por la
implementación de diferentes metodologías para el análisis, como la aplicación de la
teoría del ciclo de proyectos a partir de los ochenta del siglo pasado, así como los
adelantos tecnológicos que se van introduciendo en el mercado para un mejor análisis
de soluciones integrales en los sistemas.
Desde que inicie mi labor de docente en los cursos de abastecimiento de agua los
temas de enseñanza se encontraban en diferentes libros, documentos técnicos, tesis,
especificaciones técnicas, catálogos de materiales y equipos, y a partir de la década
pasada en Internet; esta situación no permite tener un texto básico de enseñanza
sobre aspectos teóricos, sino recurrir a toda la bibliografía existente para desarrollar los
temas acorde a las necesidades de nuestros profesionales.
Los aspectos teóricos son básicos para comprender los diferentes temas de ingeniería,
pero existe una mejor comprensión cuando la teoría va acompañada de la parte
práctica; así como los aspectos teóricos están muy dispersos, con la parte práctica la
situación es más complicada porque no existen textos especializados. Esa fue la razón
fundamental para desarrollar el presente libro “Abastecimiento de Agua - Problemas
Resueltos”, cuyas preguntas, en total 206 tanto teóricos y prácticos, corresponden a
las prácticas y exámenes tomados como parte de la evaluación de los cursos de
abastecimiento de agua.
El libro se ha dividido en diez capítulos, los cinco primeros sobre estudios y proyectos
de inversión, período de diseño, proyección poblacional, consumo de agua, y volumen
de almacenamiento corresponden al curso de Abastecimiento de Agua I; y los
siguientes cinco capítulos sobre captación de fuentes de agua, canales, línea de
conducción, línea de impulsión, y redes de distribución pertenecen al curso de
Abastecimiento de Agua II. Ambos cursos se imparte en la Facultad de Ingeniería
Ambiental de la Universidad Nacional de Ingeniería.
La teoría se complementa con problemas de aplicación, por eso en cada capítulo se ha
considerado preguntas sobre teoría y luego, en mayor número, se presentan
problemas con un nivel de explicación y desarrollo fundamentando cada paso que se
sigue para su solución. Esperamos que el texto sea utilizado como complemento de
aprendizaje de los aspectos teóricos.
El autor
CAPITULO 1
ESTUDIOS Y PROYECTOS DE INVERSION
Pregunta Nº 1: ¿Qué condiciones debe cumplir un sistema de abastecimiento de agua
potable, explique brevemente?
Respuesta:
El objetivo de un sistema de abastecimiento de agua potable es proporcionar el
servicio de agua potable al usuario, servicio que debe cumplir diferentes características,
siendo las principales:
Cobertura: el servicio se debe brindar a la mayor cantidad posible de población
mediante una conexión domiciliaria, el ideal es una cobertura de 100%.
Calidad: el agua potable debe cumplir con el Reglamento de Calidad de Agua para
Consumo Humano.
Cantidad: el usuario debe disponer del volumen de agua requerido para satisfacer
sus necesidades sin ninguna restricción, puede consumir el volumen que esta
dispuesto a pagar.
Continuidad: el usuario debe tener la disponibilidad del servicio durante todo el día,
el ideal es una continuidad de 24 horas.
Costo: el costo del agua debe cubrir los costos de la infraestructura y de operación
y mantenimiento, los costos deben ser eficientes, no debe financiar ineficiencias de
la empresa.
Cultura hídrica: el usuario debe hacer un uso racional del agua, sin producir
pérdidas ni generando desperdicios.
ESTUDIOS Y PROYECTOS DE INVERSION 1
Pregunta Nº 2: ¿Qué es un estudio definitivo?, y ¿Qué profesionales intervienen en su
desarrollo?
Respuesta:
Un estudio definitivo es el desarrollo a nivel de ejecución de obra de la alternativa
seleccionada en el estudio de factibilidad, el producto del estudio definitivo es un
expediente técnico. Antes de su desarrollo se tiene que verificar que las condiciones en
que se desarrollo el estudio de factibilidad se mantienen vigentes.
Los profesionales que intervienen son el director del estudio y un especialista en
sistemas de agua potable y un especialista en sistemas de alcantarillado; los
profesionales de apoyo son especialistas en: tratamiento de agua potable, tratamiento
de aguas residuales, estructuras, instalaciones electromecánicas, en aguas
superficiales, en aguas subterráneas, topografía, estudio de suelos, estudios de
impacto ambiental, arqueólogo, costos y presupuestos.
Pregunta Nº 3: En el desarrollo de una Estudio de Factibilidad, uno de los estudios
básicos que debe realizarse es la evaluación del sistema existente de agua potable.
¿En qué consiste dicho estudio?
Respuesta:
En el Estudio de Factibilidad se debe estudiar la oferta del sistema de agua potable,
para lo cual se tiene que evaluar el sistema existente, y consiste básicamente en dos
aspectos que deben ser analizados:
Capacidad hidráulica existente, que consiste en evaluar cada componente del
sistema de agua potable para estimar la capacidad hidráulica que tiene, sea
mediante el caudal, volumen o potencia.
Para la captación, línea de conducción, planta de tratamiento de agua potable,
línea de impulsión, y redes de distribución, interesa conocer el caudal que pueden
soportar cada una de estas unidades.
Para los reservorios apoyados o elevados y las cisternas, se debe conocer el
volumen de cada uno de ellos.
Para la estación de bombeo, en lo que respecta al equipamiento se debe conocer
el punto de operación, caudal de bombeo y altura dinámica, y la potencia de los
equipos.
En cada uno de los componentes se deben evaluar las características hidráulicas
principales que permitan estimar la capacidad hidráulica, como el largo, ancho,
altura, longitud, diámetro, coeficiente de rugosidad, altura disponible, etc., y
utilizando las fórmulas adecuadas se determine su capacidad hidráulica.
ESTUDIOS Y PROYECTOS DE INVERSION 2
Estado de conservación de la estructura, que consiste en evaluar cada unidad
operacional desde el punto de vista estructural, teniendo en cuenta el tiempo que
viene prestando servicios, las labores de mantenimiento correctivo realizado, el
mantenimiento preventivo aplicado, fallas estructurales visibles, fugas en las
estructuras o instalaciones hidráulicas, etc.
Este estudio define las obras de rehabilitación o mejoramiento a realizar en los
componentes, o de ser pertinente se le deja fuera de servicio y se reemplaza por
otra unidad operacional.
Pregunta Nº 4: En que consiste un proyecto, de un ejemplo e indique que personal
profesional interviene.
Respuesta:
Un proyecto es la búsqueda de una solución inteligente al planteamiento de un
problema tendiente a resolver. El proyecto surge como respuesta a una idea que busca
ya sea la solución de un problema (reemplazo de tecnología obsoleta, abandono de
una línea de productos) o la forma para aprovechar una oportunidad de negocio, que
por lo general corresponde a la solución de un problema de terceros (demanda
insatisfecha de algún producto).
Por ejemplo el proyecto de una línea de conducción tiene como objetivo satisfacer la
demanda insatisfecha de la población que no cuenta con el servicio de agua potable o
mejorar el servicio de la población servida; los profesionales que intervienen en el
desarrollo del proyecto son:
Especialista en hidráulica, para el diseño de la línea de conducción.
Especialista en topografía, para realizar el levantamiento topográfico del trazo de la
línea.
Especialista en estudios de suelos, para el estudio de suelos donde estará ubicada
la línea.
Especialista en estructuras, para el diseño de alguna estructura hidráulica que se
requiera en la línea, como cajas rompe presión, cajas de válvula de purga, etc.
Especialista en costos y presupuestos, para el desarrollo de los metrados, precios
unitarios y el presupuesto.
Especialista en impacto ambiental, para desarrollar el estudio de impacto ambiental
sobre la línea.
Especialista en arqueología, para certificar la inexistencia de restos arqueológicos
en la ubicación de la línea.
Pregunta Nº 5: Proponga un esquema de un sistema de abastecimiento de agua
potable, incluyendo todos los posibles componentes.
Respuesta:
ESTUDIOS Y PROYECTOS DE INVERSION 3
Un sistema de abastecimiento con tres fuentes de abastecimiento se muestra en el
siguiente gráfico:
En el esquema se muestra tres tipos de sistemas de abastecimiento que dependen del
tipo de fuente de agua.
El primer sistema es una captación de agua subterránea mediante un manantial, luego
con una línea de conducción se lleva hasta el reservorio, y finalmente con una línea de
aducción se entrega el agua a la redes de distribución.
El segundo sistema es una captación de agua superficial, luego con una línea de
conducción se lleva el agua hasta una planta de tratamiento y con otra línea de
conducción se descarga en un reservorio, y finalmente con una línea de conducción se
distribuye el agua a las redes.
El tercer sistema capta agua subterránea mediante un pozo, y con una línea de
impulsión se lleva el agua hasta el reservorio del segundo sistema.
Pregunta Nº 6: El estudio de factibilidad esta compuesto de diversos estudios,
dependiendo de cada caso particular, uno de ellos es el estudio de mercado. Explique
ESTUDIOS Y PROYECTOS DE INVERSION 4
que comprende dicho estudio.
Respuesta:
El estudio de mercado comprende los siguientes estudios:
Determinación del área de influencia del estudio: viene a ser el área actual que
tiene los servicios, las áreas actuales consolidadas que no cuenta con los servicios,
las áreas que están en proceso de consolidación, y las áreas consideradas como
expansión futura.
Estudio de la demanda: en función del crecimiento poblacional, la cobertura de los
servicios, los consumos medidos y no medidos de agua para los diferentes
usuarios, las variaciones de consumo, las pérdidas de agua, se determina la
demanda futura de la población.
Estudio de la oferta: es la evaluación de todos los componentes existentes de los
sistemas, la evaluación tanto en su capacidad hidráulica como en su estado de
conservación para determinar si se puede seguir utilizando dicha estructura o si es
necesaria su rehabilitación.
Balance de demanda y oferta: se determina las necesidades de ampliación de
cada componente del sistema.
Análisis socio económico: para determinar aspectos sociales y económicos de la
población de la localidad, así como sus ingresos económicos y la capacidad de
pago, y también se debe determinar la predisposición de pago por los servicios.
Pregunta Nº 7: Se va a desarrollar el estudio definitivo de agua potable de una
localidad, la cual tendrá como fuente de abastecimiento aguas subterráneas que se
explotará mediante pozos profundos. Como política de la empresa, se ha establecido
que debe contratarse los profesionales que se harán cargo de dicho estudio. ¿Qué
profesionales se contratará?
Respuesta:
Para el desarrollo del estudio definitivo de agua potable de una localidad, teniendo
como fuente agua subterránea, la empresa debe conformar un equipo de profesionales
integrado por las siguientes especialidades:
Un director del estudio con experiencia en desarrollo de estudios definitivos.
Especialista en diseño hidráulico de sistemas de abastecimiento de agua potable.
Especialista en estudios hidrogeológicos para las aguas subterráneas.
Especialista en diseños electromecánicos de sistemas de abastecimiento de agua
potable.
Especialista en diseño de estructuras hidráulicas.
ESTUDIOS Y PROYECTOS DE INVERSION 5
Especialista en estudios topográficos.
Especialista en estudios de suelos.
Especialista en costos y presupuestos.
Especialista en impacto ambiental.
Especialista en arqueología, para certificar la inexistencia de restos arqueológicos.
Pregunta Nº 8: Para el diseño de una planta de tratamiento de agua potable, se debe
contar con los servicios profesionales de diversos especialistas. ¿Qué especialistas se
necesita?, y ¿Cuál es la función de cada uno de ellos?
Respuesta:
Para el desarrollo del estudio definitivo de agua potable de una planta de tratamiento
de agua potable se requiere conformar un equipo de profesionales integrado por las
siguientes especialidades:
Especialista en tratamiento de agua potable, quien realizará los diseños hidráulicos
de la planta de tratamiento.
Especialista en diseño estructural, quien se encargará de los diseños estructurales
de la planta.
Especialista en diseños electromecánicos, quien desarrollará los diseños eléctricos
que el sistema de tratamiento requiera.
Especialista en estudios topográficos, para realizar los levantamientos topográficos
necesarios.
Especialista en estudios de suelos, para determinar la calidad de suelos y los
parámetros de diseño de las estructuras.
Especialista en costos y presupuestos, para el desarrollo del presupuesto.
Especialista en impacto ambiental, estudiará el impacto que ocasiona la
construcción, operación y mantenimiento de la planta de tratamiento
Especialista en arqueología, para certificar la inexistencia de restos arqueológicos
en la zona de estudio.
Pregunta Nº 9: El estudio de suelos tiene su importancia principalmente cuando se
está desarrollando el estudio definitivo. ¿Cuál es el objetivo principal para realizar
dicho estudio?
Respuesta:
El estudio de suelos se desarrolla en un estudio definitivo para poder definir los
siguientes aspectos:
Para fines de presupuesto: se tiene interés para conocer el tipo de terreno que se
va a encontrar debajo de la superficie, que puede ser normal, rocoso, semirocoso
arenoso, con napa freática, etc., esta información se utiliza para determinar el
análisis de costos unitarios para cada tipo de suelo y definir el costo total de
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