Dentro de la problemática del «saneamiento básico» de comunidades tienen enorme importancia el suministro de agua potable y la recolección de las aguas residuales. Cualquier población, por pequeña que ésta sea, debería contar como mínimo con los servicios de acueducto y alcantarillado, si se espera de ella un desarrollo social y económico y, ante todo, la reducción de las altas tasas de morbilidad y mortalidad en especial de la población infantil. 

El trabajo que deben desarrollar los ingenieros hoy en día no es tanto el diseño y ampliación de redes en grandes ciudades, sino la creación de la necesaria en poblaciones pequeñas, en términos de soluciones adecuadas y acordes con una limitada inversión de capital. Es por esto que los diseños y normas que se incluyen en estas notas son orientados a una solución básica de los servicios referidos.

Con el objeto de suministrar agua potable a una comunidad, es necesaria la construcción de una serie de obras hidráulicas para la captación, el sistema de purificación del agua, la conducción, el almacenamiento y la distribución. Igualmente, para la recolección de las aguas servidas, es necesario proyectar una red de colectores y obras complementarias que conduzcan el agua residual a una planta de tratamiento, y luego las viertan a un cuerpo de agua receptor.

CONTENIDO:

PRÓLOGO:

Como resultado de la consulta de diferentes fuentes y de las experiencias en diseño del autor, se presenta este trabajo que constituye un compendio de los apuntes de clase del Curso de Pregrado de Acueductos y Alcantarillados ofrecido por la ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERIA.

Las normas de diseño utilizadas no son las únicas existentes, por lo que el criterio del ingeniero es fundamental para su selección y aplicación.

En los primeros capítulos se introducen algunos conceptos generales, relativos al diseño de acueductos y alcantarillados, los cuales, debido al alcance del libro, no son tratados en profundidad.

A partir del capítulo 6 se presenta el diseño de acueductos, siguiendo un desarrollo secuencial de las diferentes estructuras hidráulicas necesarias para llevar el agua desde la fuente de abastecimiento hasta el usuario. A partir del capítulo 14 se presenta el diseño de alcantarillados y algunas estructuras anexas. 

Los diseños están orientados a poblaciones rurales, en donde ha de concentrarse el mayor esfuerzo posible del ingeniero para dar soluciones adecuadas a la problemática del saneamiento ambiental.

1. INTRODUCCIÓN

1.1 Generalidades

1.2 Enfermedades hídricas

1.3 Abastecimiento de agua

1.3.1 Esquema convecional de abastecimiento

1.3.2 Fuentes de abastecimiento

1.3.2.1 Sistemas primarios

1.3.2.2 Sistemas principales

1.4 Volumen de agua

2. PERÍODO DE DISEÑO

2.1 Factores determinantes

2.2 Períodos típicos de algunas obras

3. POBLACIÓN DE DISEÑO

3.1 Métodos de estimación de la población futura

3.1.1 Método de comparación gráfica

3.1.2 Crecimiento lineal

3.1.3 Crecimiento geométrico

3.1.4 Crecimiento logarítniico

3.1.5 Métodos estadísticos

3.2 Ejemplo de proyección de población

4. CONSUMO DE AGUA 

4.1 Factores determinantes del consumo

4.2 Clasificación del consumo de agua

4.3 Consumo futuro

4.4 Caudal de diseño

4.5 Variación de los factores de mayoración del caudal máximo diario

para la obtención del caudal máximo horario

4.6 Ejemplo de cálculo de caudal 

5. FUENTES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA 

5.1 Evaluación de la cantidad de agua

5.1.1 Medidor Parshall

5.1.2 Vertederos

5.1.2.1 Vertederos rectangulares

5.1.2.2 Vertederos triangulares

5.1.3 Velocidad superficial

5.1.4 Correntómetros o molinetes

5.1.5 Estaciones de aforo con limnímetro

5.1.6 Trazadores químicos

5.2 Evaluación de la calidad del agua

6. OBRAS DE CAPTACIÓN 

6.1 Captación de agua superficial

6.1.1 Tipos de bocatomas

6.1.1.1 Toma lateral con muro transversal

6.1.1.2 Bocatoma de fondo

6.1.1.3 Bocatoma lateral con bombeo

6.1.1.4 Bocatoma lateral por gravedad

6.1.1.5 Toma mediante estabilización del lecho

6.1.1.6 Toma en embalses o lagos

6.1.1.7 Estaciones de bombeo flotantes y deslizantes

6.1.2 Bocatoma de fondo

6.1.2.1 Diseño de la bocatoma de fondo

6.1.3 Ejemplo  de diseño

6.2 Abastecimiento de agua subterránea

6.2.1 El agua subterránea como recurso natural

6.2.2 Exploración

6.2.3 Evaluación

6.2.3.1 Hidráulica de aguas subterráneas

6.2.3.2 Pruebas de equilibrio

6.2.4 Explotación

6.2.5 Ejemplo de cálculo

6.2.6 Pozos de bombeo en aguas subterráneas

6.2.6.1 Pozos excavados

6.2.6.2 Pozos barrenados o taladrados

6.2.6.3 Pozos hincados

6.2.6.4 Pozos perforados

7. BOMBAS Y ESTACIONES DE BOMBEO 

7.1 Clasificación de las máquinas hidráulicas

7.1.1 Máquinas de desplazamiento positivo

7.1.2 Turbomáquinas

7.1.3 Máquinas gravimétricas

7.1.3.1 Ariete hidráulico

7.1.3.2 Ejemplo de aplicación del ariete hidráulico

7.2 Bombas centrífugas

7.2.1 Elementos constitutivos de las bombas centrífugas

7.2.1.1 Número específico de revoluciones

7.2.1.2 Cavitación

7.3 Diseño de estaciones de bombeo

7.3.1 Ubicación de la estación

7.3.2 Elementos de la estación de bombeo

7.4 Diseño del bombeo

7.5 Ejemplo de diseño

8. CONDUCCIONES

8.1 Conductos cerrados a superficie libre

8.1.1 Conductos prefabricados

8.1.2 Conductos construidos en el sitio

8.2 Especificaciones de diseño: bocatoma-desarenador

8.3 Ejemplo de diseño 

9. DESARENADOR

9.1 Generalidades

9.2 Especificaciones de diseño

9.3 Teoría de la sedimentación

9.4 Ejemplo de diseño del desarenador

10. CONDUCCIÓN: DESARENADOR – TANQUE DE ALMACENAMIENTO

10.1 Características hidráulicas de la conducción

10.1.1 Tubería por debajo de la línea piezométrica (conducción forzada)

10.1.2 Lámina de agua coincidente con la línea piezométrica (conducción libre)

10.1.3 Tubería por encima de la línea piezométrica

10.1.4 Tubería por encima del plano piezométrico estático

10.1.5 Tubería por encima del plano estático de presión absoluta

10.2 Características físicas y accesorios de la conducción forzada

10.2.1 Válvula de purga

10.2.2 Ventosas

10.2.3 Válvulas de control

10.2.4 Materiales y presiones de trabajo

10.3 Cálculo de la línea de conducción

10.3.1 Coeficiente de rugosidad, C

10.3.2 Pérdida de carga unitaria, J

10.3.2.1 Pérdidas de carga localizadas

10.4 Anclajes

10.4.1 Empuje de la tubería

10.4.2 Cálculo del anclaje

10.4.3 Tipos de anclajes

10.4.3.1 Codo en el sentido horizontal

10.4.3.2 Codo en el sentido vertical inferior

10.4.3.3 Codo en el sentido vertical superior

10.5 Dimensiones de las zanjas

10.6 Golpe de ariete

10.6.1 Mecanismo del golpe de ariete

10.6.2 Cálculo de la sobrepresión

10.6.3 Medidas contra el golpe de ariete

10.7 Ejemplo de diseño 

11. CLORACIÓN

11.1 Medios de desinfección

11.2 Caseta de cloración

11.3 Dosificación del cloro

11.3.1 Cloro gaseoso en solución acuosa

11.3.2 Aplicación directa del cloro gaseoso

11.3.3 Aplicación del cloro sólido o líquido

11.3.4 Empleo de tanque con orificios frotantes

11.4 Ejemplo de dosificación

12. TANQUE REGULADOR 

12.1 Generalidades

12.2 Tipos de tanques

12.2.1 Tanque de distribución

12.2.2 Tanque de compensación

12.3 Disposición de accesorios en los tanques reguladores

12.3.1 Tanque superficial

12.3.2 Tanque elevado

12.4 Capacidad del tanque de distribución

12.4.1 Método de la curva integral

12.4.2 Cálculo de la capacidad del tanque alimentado por gravedad

12.4.3 Cálculo de la capacidad del tanque elevado (alimentación por bombeo,

12.4.4 Volumen adicional para incendios

12.4.5 Volumen adicional para emergencias

12.4.6 Dimensionamiento

12.5 Ejemplo de cálculo

13. RED DE DISTRIBUCIÓN 

13.1 Generalidades

13.2 Trazado de la red

13.3 Especificaciones de diseño

13.3.1 Caudal de diseño

13.3.2 Presiones de servicio

13.3.3 Válvulas

13.3.4 Otras especificaciones

13.4 Cálculo hidráulico de la red en malla

13.4.1 Método de Hardy-Cross

13.4.2 Método de longitudes equivalentes

13.4.3 Distribución de caudales iniciales

13.4.4 Trazado de la red principal

13.5 Conexiones domiciliarias

13.6 Ejemplo de diseño

13.6.1 Cálculo de las mallas por el método de Hardy-Cross

13.6.2 Cálculo de las mallas por el método de longitudes equivalentes

14. ALCANTARILLADOS

14.1 Sistemas de alcantarillados

14.1.1 Clasificación de las tuberías

14.1.2 Disposición de la red del alcantarillado

14.2 Otros elementos del alcantarillado

14.2.1 Cambios de dirección en colectores

14.2.2 Caída o cambio de pendiente

14.3 Normas generales de diseño

14.3.1 Localización de los colectores

14.3.2 Convenciones

14.3.3 Profundidad mínima a la clave de los colectores

14.3.4 Cálculo hidráulico de tos colectores

14.3.5 Unión de los colectores

14.3.5.1 Empate por cota clave

14.3.5.2 Empate por la línea de energía para flujo subcrítico

14.3.5.3 Empate por la línea de energía para flujo supercrítico

15. ALCANTARILLADO SANITARIO

15.1 Caudal de diseño

15.1.1 Caudal de aguas residuales domésticas

1 5.1.1.1 Coeficiente de retorno

15.1.1.2 Consumo de agua potable

15.1.1.3 Densidad de población

15.1.4.4 Área de drenaje

15.1.2 Caudal industrial

15.1.3 Caudal comercial

15.1.4 Caudal institucional

15.1.5 Caudal medio diario de aguas residuales

15.1.6 Caudal máximo horario de aguas residuales

15.1.7 Caudal de infiltración

15.1.8 Caudal de conexiones erradas

15.1.9 Caudal de diseño

15.2 Otras especificaciones de diseño

15.2.1 Velocidad

15.2.2 Diámetro mínimo

15.2.3 Diámetro de diseño

15.3 Ejemplo de diseño

16. ALCANTARILLADO PLUVIAL

16.1 Descripción del sistema

16.2 Evaluación del caudal de diseño

16.2.1 El método racional

16.2.1.1 Área de drenaje

16.2.1.2 Intensidad de la lluvia

16.2.1.3 Coeficiente de escorrentía

16.3 Normas de diseño

16.3.1 Velocidad

16.3.2 Diámetro mínimo

16.3.3 Borde libre en los colectores

16.3.4 Tiempo de concentración

16.4 Ejemplo de diseño del alcantarillado pluvial

16.5 Sumideros de aguas lluvias

16.5.1 Clasificación de los sumideros

16.6 Canales de aguas lluvias

16.6.1 Sección hidráulica del canal

16.6.2 Diseño hidráulico del canal

16.6.2.1 Análisis dimensional

16.6.2.2 Velocidades máximas y mínimas

16.6.2.3 Pendiente de los taludes

16.6.2.4 Curvatura

16.6.2.5 Transiciones

16.7 Ejemplo de diseño del canal de aguas lluvias 

17. SIFÓN INVERTIDO

17.1 Generalidades

17.2 Ejemplo de diseño del sifón invertido

BIBLIOGRAFÍA

ÍNDICE DE:

TABLAS

FIGURAS

ALFABÉTICO

Autor: Ing. Ricardo A. López C.

Primera edición: Febrero de 1995

Escuela Colombiana de Ingeniería

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