SISTEMAS DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO

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1 U N I V E R S I D AD N A C I O N A L A G R A R I A L A M O L I N A E S C U E L A D E P O S T G R A D O Doctorado en Recursos Hídricos Facultad de Ingeniería Agrícola Departamento de Recursos Hídricos CURSO (ASIGNATURA) CODIGO SISTEMAS DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO IA8009 CREDITOS PRE-REQUISITOS APROBACION DEL COMITÉ ACADEMICO JUSTIFICACIÓN El curso esta enfocado en los principios de diversas ciencias para planear, diseñar y calculará función de los sistemas de abastecimiento de agua potable y sistemas de alcantarillado de agua potable. Asimismo describirá las actividades más relevantes de la administración, operación y conservación de estos sistemas. OBJETIVOS El alumno explicará las funciones y posición relativa de los elementos de un sistema de abastecimiento de agua potable, así como la importancia de suministrar agua potable a la población; explicará la necesidad de recolectar, retirar y tratar las aguas residuales que generan los asentamientos humanos, describirá las obras principales que integran un sistema de alcantarillado. Asimismo conocerá la situación nacional relativa a estos sistemas. CONTENIDO ANALÍTICO Semana 1: Introducción: Enfermedades hídricas Abastecimiento de aguas ( esquema convencional de abastecimiento, fuentes de abastecimiento) Volumen de agua Semana 2: Periodo de Diseño Factores determinantes Períodos típicos de algunas obras Población de Diseño Métodos de estimación de la población futura - Método de comparación grafica - Crecimiento lineal - Crecimiento geométrico - Crecimiento logarítmico - Métodos estadísticos Semana 3: Consumo de Agua Factores determinantes del consumo Clasificación del consumo de agua Consumo futuro Caudal de diseño Variación de los factores de mayor acción del caudal máximo diario para la obtención del caudal máximo horario. Ejemplo de cálculo de caudal

2 Semana 4: Fuentes de Abastecimientos de Agua Evaluación de la cantidad de agua (Medidor Parshall, Tipos de vertederos) - Velocidad superficial - Correntómetros o molinetes - Estaciones de aforo con limnímetro - Trazadores químicos Evaluación de la calidad del agua Semana 5: Obras de Capacitación Captación de agua superficial - Tipos de bocatomas -Toma lateral con muro transversal -Bocatoma de fondo -Bocatoma lateral con bombeo -Bocatoma lateral por gravedad -Toma mediante estabilización del lecho -Toma en embalses o lagos -Estaciones de bombeo flotante y deslizante Bocatoma de fondo (Diseño de bocatoma de fondo) Abastecimiento de agua subterránea - El agua subterránea como recurso natural - Exploración - Evaluación (Hidráulica de aguas subterráneas, Pruebas de equilibrio) - Explotación - Ejemplo de cálculo - Pozos de bombeo en aguas subterráneas (Pozos excavados, Pozos barrenados o taladrados, Pozos hincados, Pozos perforados) Semana 6: Bombas y Estaciones de Bombeo Clasificación de las máquinas hidráulicas - Máquinas de desplazamiento positivo - Turbomáquinas - Máquinas gravimétricas (Ariete hidráulico, Ejemplo de aplicación del ariete hidráulico) Bombas centrífugas - Elementos constitutivos de las bombas centrífugas (Número específico de revoluciones, Cavitación) Diseño de estaciones de bombeo (Ubicación de la estación, Elementos de la estación de bombeo) Diseño de bombeo Semana 7: Examen Parcial. Semana 8: Conducciones Conductos cerrados a superficie libre (Conductos prefabricados, Conductos construidos en el sitio) Especificaciones de diseño: bocatoma desarenador Desarenador.- Generalidades, Especificaciones de diseño, Teoría de la sedimentación, Ejemplo de diseño del desarenador). Conducción: Desarenador Tanque de Almacenamiento Características hidráulicas de la conducción - Tubería por debajo de la línea piezométrica (Conducción forzada) - Lámina de agua coincidente con la línea piezométrica (conducción libre) -Tubería por encima de la línea piezométrica

3 -Tubería por encima del plano piezométrico estático -Tubería por encima del plano estático de presión absoluta Características físicas y accesorios de la conducción forzada - Válvula de purga -Ventosas -Válvulas de control -Materiales y Presiones de trabajo Cálculo de la línea de conducción - Coeficiente de rugosidad, C - Pérdida de carga unitaria, J Anclajes - Empuje de la tubería - Cálculo de anclaje - Tipos de anclaje (Codo en el sentido horizontal, Codo en el sentido vertical inferior, Codo en el sentido vertical superior) Dimensiones de las zanjas Golpe de ariete (Mecanismo del golpe de ariete, Cálculo de la sobrepresión, Medidas contra el golpe de ariete) Semana 9: Cloración Medios de desinfección Caseta de cloración Dosificación del cloro - Cloro gaseoso en solución acuosa - Aplicación directa del cloro gaseoso - Aplicación del cloro sólido o líquido -Empleo de tanque con orificios flotantes Ejemplo de dosificación Semana 10: Tanque Regulador Tipos de tanques (Tanque de distribución, Tanque de compensación) Disposición de accesorios en los tanques reguladores (Tanque superficial, Tanque elevado) Capacidad del tanque de distribución - Método de la curva integral - Cálculo de la capacidad del tanque alimentado por gravedad - Cálculo de la capacidad del tanque elevado (alimentación por bombeo) - Volumen adicional para incendios - Volumen adicional para emergencias - Dimensionamiento del tanque superficial Semana 11: Red de Distribución Trazado de la red Especificaciones de diseño (Caudal de diseño, Presiones de servicios, Válvulas, Otras especificaciones) Cálculo hidráulico de la red en malla - Métodos de Hardy Cross; Método de longitudes equivalentes; Distribución de caudales iniciales ; Trazado de la red principal. Conexiones domiciliarias - Cálculo de las mallas por el método de Hardy Cross - Cálculo de las mallas por el método de longitudes equivalentes Semana 12: Alcantarillados Sistemas de alcantarillados (Clasificación de las tuberías, Disposición de la red del alcantarillado) Otros elementos del alcantarillado (Cambios de dirección en colectores, Caída o cambio de pendiente)

4 Normas generales de diseño (Localización de los colectores, Convenciones, Profundidad mínima a la clave de los colectores, Cálculo hidráulico de los colectores, Unión de los colectores Empate por cota clave, Empate por la línea de energía para flujo subcrítico, Empate por la línea de energía para flujo supercrítico ) Semana 13: Alcantarillado Sanitario Caudal de diseño -Caudal de aguas residuales domésticas (Coeficiente de retorno, Consumo de agua potable, Densidad de población, Área de drenaje) - Caudal industrial - Caudal comercial - Caudal institucional - Caudal medio diario de aguas residuales - Caudal máximo horario de aguas residuales - Caudal de infiltración - Caudal de conexiones erradas - Caudal de diseño Otras especificaciones de diseño (Velocidad, Diámetro mínimo, Diámetro de diseño) Semana 14: Alcantarillado Pluvial Descripción del sistema Evaluación del caudal de diseño El método racional (Área de drenaje, Intensidad de la lluvia, Coeficiente de escorrentía) Normas de diseño (Velocidad, Diámetro mínimo, Borde libre en los colectores, Tiempo de concentración ) del alcantarillado pluvial Sumideros de aguas lluvias (Clasificación de los sumideros) Canales de aguas lluvias (Sección hidráulica del canal) Diseño hidráulico del canal (Análisis dimensional, Velocidades máximas y mínimas, Pendientes de los taludes, Curvatura, Transiciones) Sifón Invertido del sifón invertido Semana 15: Examen Final. SISTEMA DE EVALUACION - Trabajo encargado y exposición : 40% - Examen de medio curso : 30% - Examen final : 30% REFERENCIA BIBLIOGRAFICA 1) ARTURO, Lauro. Diseño básico de acueductos y alcantarillados. 2 ed. Bogotá: s.n, ) AZEVEDO NETTO, J.M. y ACOSTA ÁLVAREZ, Guillermo. Manual de hidráulica. 6 ed. México: Harla, ) COLOMBIA. MINISTERIO DE SALUD PÚBLICA. Pozos, manantiales y cisternas, normas de construcción y funcionamiento. Bogotá: Ministerio de Salud Pública, ) DA COSTA, José A. Y FALCON MORENO, Eduardo. Manual de métodos cuantitativos en el estudio de aguas subterráneas. 2 ed. México: Centro Regional de Ayuda Técnica AID, ) DELGADO FERNÁNDEZ, Miguel. Obras hidráulicas, maquinaria

5 6) EMPRESA DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS DE BOGOTÁ. Normas de diseño, construcción y materiales de alcantarillados. Bogotá: E.A.A.B., 1985.