Modulo Didactico Sistemas de Abastecimiento de Agua

7/27/2019 Modulo Didactico Sistemas de Abastecimiento de Agua

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I

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNADEscuela de Ciencias Agrcolas, Pecuarias y del AmbienteContenido didctico del curso Sistemas de Abastecimiento de Agua

Aspectos de propiedad intelectual y versionamiento

El contenido didctico del curso acadmico Sistemas de Abastecimiento de Agua sedisea en su primera versin en el ao 2011 por Diana Marcela Fuquene Yate,Ingeniera Qumica de la Fundacin Universidad de Amrica, Especialista en Ingeniera

Ambiental de la Universidad Nacional de Colombia y magster en Ingeniera Ambientalde la Universidad Nacional de Colombia.

Para la presente actualizacin se recibieron los aportes disciplinarios, didcticos ypedaggicos del Ingeniero Omar Javier Ramrez.

Para citar este material por favor hacerlo de la siguiente manera:

Fuquene Yate, Diana Marcela (2011). Sistemas de Abastecimiento de Agua . Mdulodidctico. Bogot. Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD.


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III


Captulo 3. SISTEMAS DE DISTRIBUCIN DE AGUA POTABLE...............................................32

Leccin 11. Red de distribucin......................................................................................................33

Leccin 12. Tuberas y accesorios ..................................................................................................35

Leccin 13. Conexiones domiciliarias............................................................................................37

Leccin 14. Instalaciones hidrulicas.............................................................................................39

Leccin 15. Condiciones de operacin y mantenimiento............................................................42

UNIDAD 2 CONDICIONES DE CALIDAD Y CANTIDAD EN SISTEMAS DEABASTECIMIENTO DE AGUA ................................................................................................. 47

Captulo 4. CALIDAD DEL AGUA POTABLE....................................................................................47

Leccin 16. Conceptos de qumica y microbiologa bsica........................................................47

Leccin 17. Parmetros fisicoqumicos y microbiolgicos del agua potable............................51

Leccin 18. Anlisis fsico................................................................................................................54

Leccin 19. Anlisis qumico............................................................................................................57

Leccin 20. Anlisis microbiolgico................................................................................................60

Captulo 5. MEDICIN DE CAUDALES............................................................................................64

Leccin 21. Fundamentos de mecnica de fluidos e hidrulica .................................................64

Leccin 22. Estaciones hidrolgicas...............................................................................................68

Leccin 23. Mtodos de aforo de aguas superficiales .................................................................71

Leccin 24. Mtodos de aforo de aguas subterrneas ................................................................76

Leccin 25. Evaluacin de la calidad del agua cruda y potable .................................................80


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IV


Captulo 6. MUESTREO DE AGUA POTABLE................................................................................84

Leccin 26. Sitios de muestreo .......................................................................................................84

Leccin 27. Tcnicas de muestreo .................................................................................................88

Leccin 28. Muestreos fisicoqumicos............................................................................................92

Leccin 29. Muestreos microbiolgicos.........................................................................................96

Leccin 30. Interpretacin de datos de laboratorio ......................................................................99

UNIDAD 3 SISTEMAS DE BOMBEO DE AGUA POTABLE Y AGUAS SUBTERRANEAS 103

Captulo 7. PRINCIPIOS DE LOS SISTEMAS DE BOMBEO......................................................103

Leccin 31. Conceptos y trminos utilizados en sistemas de bombeo ...................................104

Leccin 32. Hidrulica de bombas y sistemas de bombeo ......................................................106

Leccin 33. Clases de equipos para bombeo de agua potable ...............................................110

Leccin 34. Esquemas de sistemas de bombeo ........................................................................113

Leccin 35. Curvas caractersticas ...............................................................................................116

Captulo 8. ELEMENTOS DE ESTACIONES DE BOMBEO........................................................121

Leccin 36. Bombas........................................................................................................................122

Leccin 37. Crcamo ......................................................................................................................126

Leccin 38. Tuberas de succin e impulsin .............................................................................129

Leccin 39. Accesorios...................................................................................................................135

Leccin 40. Instrumentacin de estaciones de bombeo ...........................................................137


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V


Captulo 9. AGUAS SUBTERRANEAS............................................................................................139

Leccin 41. Fundamentos de hidrologa y geologa ..................................................................140

Leccin 42. Acuferos......................................................................................................................145

Leccin 43. Hidrodinmica del agua subterrnea ......................................................................148

Leccin 44. Pozos ...........................................................................................................................152

Leccin 45. Condiciones de operacin y mantenimiento..........................................................156

Bibliografa............................................................................................................................. 160

Glosario .................................................................................................................................. 162


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VI


Lista de Figuras

Figura 1. Georeferenciacin con el API v3 de Google Maps................................................................ 6

Figura 2. Caracterizacin probabilstica de los caudales promedios de estiaje ..............................10

Figura 3. Participacin departamental en la demanda potencial de agua en Colombia ................12

Figura 4. Sistema por gravedad ..............................................................................................................34

Figura 5. Nivel de servicio con conexin domiciliaria fuera de la vivienda.......................................38

Figura 6. Instalaciones de agua ..............................................................................................................39

Figura 7. Escherichia coli.........................................................................................................................52

Figura 8. Cultivo de estreptococos fecales ............................................................................................53

Figura 9. reas del conducto en flujos confinados y a superficie libre.............................................65

Figura 10. Estacin de aforo de la red de la Diputacin Floral de Gipuzkoa...................................69

Figura 11. Mtodo volumtrico................................................................................................................72

Figura 12. Secciones de control artificiales para aforar corrientes naturales ..................................72

Figura 13. Mtodo de velocidad rea o aforo con flotadores ..........................................................73

Figura 14. Venturmetro............................................................................................................................76

Figura 15. Medidor de orificio con las tomas de radio.........................................................................77

Figura 16. Distintos tipos de orificio, de acuerdo a la forma del agujero..........................................78

Figura 17. Tubo de Pitot ...........................................................................................................................79

Figura 18. Medidor de flujo, tipo turbina.................................................................................................80

Figura 19. Posibles sitios de monitoreo .................................................................................................86

Figura 20. Muestreo manual de agua en las playas vizcainas ...........................................................88

Figura 21. Muestreo automtico de agua ..............................................................................................89

Figura 22. Parmetros hidrulicos en una conduccin con superficie libre ...................................105

Figura 23. Sistema de bombeo sin tratamiento ..................................................................................114Figura 24. Sistema de bombeo con tratamiento .................................................................................115

Figura 25. Curvas caractersticas de una bomba ...............................................................................117

Figura 26. Curvas del sistema y puntos de operacin de la bomba ................................................117

Figura 27. Curvas del sistema de acuerdo a la antigedad de las tuberas ..................................118


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VII


Figura 28. Curvas del sistema y punto de operacin de la bomba para un sistema de tuberas enserie ...........................................................................................................................................................119

Figura 29. Curvas del sistema y puntos de operacin de la bomba para un sistema de tuberas

en paralelo con descargas al mismo nivel ...........................................................................................120Figura 30. Curvas del sistema y puntos de operacin de la bomba para un sistema de tuberasen paralelo con descargas a distinto nivel ...........................................................................................120

Figura 31. Curvas del sistema y puntos de operacin de la bomba para un sistema de extraccinde agua subterrnea ...............................................................................................................................121

Figura 32. Dimensionamiento de la cmara de succin ....................................................................128

Figura 33. Trazado de isoyetas .............................................................................................................143

Figura 34. Trazado de los polgonos de Thiessen .............................................................................144

Figura 35. Tipos de Acuferos................................................................................................................146


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VIII


Lista de Tablas

Tabla 1. Normas de calidad de agua ........................................................................................................ 7

Tabla 2. Reduccin por irregularidad temporal.....................................................................................11

Tabla 3. Bacterias y protozoos que causan enfermedades asociadas con el agua .......................14

Tabla 4. Requisitos del nivel del servicio de agua para promover la salud ......................................16

Tabla 5. Distribucin de la Superficie de rea, Poblacin y Agua Disponible para DiferentesRangos de Altura en Colombia................................................................................................................20

Tabla 6. Cobertura de Agua Segura para Consumo en la Parte Urbana de una Muestra de 641

municipios de Colombia en 1997............................................................................................................21Tabla 7. Tecnologas de tratamiento de aguas usadas en reas urbanas de Colombia ...............22

Tabla 8. Periodo de diseo de la captacin de agua superficial ........................................................24

Tabla 9. Periodo de diseo de la captacin de agua subterrnea ....................................................25

Tabla 10. Periodo de diseo de las aducciones o conducciones ......................................................26

Tabla 11. Criterios de calidad para destinacin del recurso para consumo humano y domstico,mg/L.............................................................................................................................................................27

Tabla 12. Procesos de purificacin de agua .........................................................................................28

Tabla 13. Dimetros internos mnimos en la red matriz ......................................................................35

Tabla 14. Dimetros mnimos de la red menor de distribucin ..........................................................36

Tabla 15. Dimetros comunes comerciales para las tuberas de una red de distribucin .............36

Tabla 16. Tiempo lmite para reparaciones ...........................................................................................45

Tabla 17. Diferencias y similitudes de las clulas procariotas y eucariotas .....................................49

Tabla 18. Clasificacin de las aguas duras ...........................................................................................58

Tabla 19. Descripcin de los sitios de monitoreo.................................................................................86

Tabla 20. Ejemplos de seleccin de sitios de monitoreo de acuerdo al objetivo del programa demonitoreo....................................................................................................................................................87

Tabla 21. Posibles parmetros a analizar de acuerdo al objetivo del programa de monitoreo ....95

Tabla 22. Resultados ordenados en forma creciente ..........................................................................99

Tabla 23. Resultados de Q .....................................................................................................................100

Tabla 24. Resultados de las mediciones de alcalinidad ....................................................................101


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IX


Tabla 25. Alturas mximas de succin .................................................................................................129

Tabla 26. Dimetro de la tubera de succin en funcin a la velocidad ..........................................130

Tabla 27. Valores del coeficiente C de Hazen - Williams..................................................................131

Tabla 28. Valores aproximados de K (prdidas de carga locales) ..................................................136Tabla 29. Periodo de diseo para las obras de captacin de agua subterrnea ..........................152


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Introduccin

El agua es un elemento esencial para la existencia de los seres vivos y para el bienestar del entorno ambiental en el que estos desarrollan sus actividades sociales yproductivas; el desarrollo de estas actividades, impacta directa o indirectamente lasfuentes proveedoras de agua.

En este sentido, los cientficos de diversos pases advierten que es importante para laslabores de planificacin sostenible del recurso hdrico conocer la cantidad de agua

disponible ofrecida por la fuente de agua, los niveles de demanda y las condiciones deinteraccin hidrulica necesarias para mantener la salud de la fuente abastecedora deagua. (IDEAM 2007)

Pero en Colombia, la Defensora del Pueblo revel un informe que concluye que el 89por ciento de los municipios y ms de la mitad de la poblacin total del pas afrontaproblemas en materia de abastecimiento de agua potable. La investigacin tambinrevela que hay ms de 14 millones de habitantes que en estos momentos viven en sitioscon ndice de escasez que llegan a los niveles medio y alto.

La Defensora advirti que en los prximos aos seguir aumentando la demanda deagua para los usos humanos y econmicos, y lo grave es que la oferta aprovechable delrecurso puede verse reducida si continan las tendencias actuales de deforestacin y laausencia casi total de tratamiento de las aguas residuales. (Caracol, Marzo de 2009)

Es por esto que para el tecnlogo e ingeniero ambiental es prioritario adquirir conocimientos que le permitan llevar diseos de sistemas de abastecimiento de aguaque afecten de manera positiva en la salud pblica de los habitantes y su medioambiente.


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En este mdulo didctico se describen las etapas necesarias para el abastecimiento deagua potable, desde su nacimiento, recoleccin y conduccin hasta su entrega al

consumidor final, teniendo en cuenta no slo los conceptos bsicos de la hidrulica, sino la necesidad o no de realizar un tratamiento al agua, para lo cual se distribuye elcontenido del curso Sistemas de Abastecimiento de Agua en tres unidades,equivalentes a nueve captulos (tres por unidad) y 45 lecciones (cinco por captulo)

En la Unidad 1 se desarrolla el tema de sistemas de abastecimiento de agua como unsistema o un conjunto de sistemas acoplados que permiten transportar agua en forma

de flujo continuo desde el lugar en el que sta es accesible en la naturaleza hasta elpunto de consumo, se reconocen las entidades territoriales, la georeferenciacin, lanormatividad, las condiciones de oferta y demanda del recurso y las enfermedadesoriginadas por el uso de agua de mala calidad.

En la Unidad 2 se desarrolla el tema de condiciones de calidad y cantidad en lossistemas de abastecimiento de agua haciendo nfasis en la calidad del agua potable, suafectacin por la variacin de los caudales y la importancia de realizar un muestreo queasegure la cadena de custodia de la muestra, con el fin de evitar errores en esta partedel proceso de medicin.

En la Unidad 3 se desarrolla el tema de sistemas de bombeo del agua potable y aguassubterrneas como eje principal para transportar el agua de un lugar a otro, seidentifican sus elementos constitutivos, se reconocen los elementos y procesos queintervienen en una estacin de bombeo y se comprende la importancia y aplicabilidad

del sistema.

Bienvenidos!


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UNIDAD 1 SISTEMAS DEABASTECIMIENTO DE AGUA

Captulo 1 Conceptos bsicos

Leccin 1 Entidades territoriales Leccin 2 Georeferenciacin

Leccin 3 Normatividad

Leccin 4 Oferta y demanda del recurso

Leccin 5 Enfermedades de origen hdrico

Captulo 2 Sistemas de tratamiento de agua potable

Leccin 6 Poblacin y consumo de agua

Leccin 7 Fuentes de abastecimiento

Leccin 8 Obras de captacin y aduccin conduccin Leccin 9 Sistemas y obras de tratamiento y almacenamiento

Leccin 10 Condiciones de operacin y mantenimiento

Captulo 3 Sistemas de distribucin de agua potable

Leccin 11 Red de distribucin

Leccin 12 Tuberas y accesorios

Leccin 13 Conexiones domiciliarias

Leccin 14 Instalaciones hidrulicas

Leccin 15 Condiciones de operacin y mantenimiento


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UNIDAD 1

SISTEMAS DEABASTECIMIENTO DE AGUA

Captulo 1. CONCEPTOS BASICOS

Empecemos este mdulo definiendo un acueducto como un sistema o un conjunto desistemas acoplados que permiten transportar agua en forma de flujo continuo desde ellugar en el que sta es accesible en la naturaleza hasta el punto de consumo.

A continuacin el estudiante encontrar los conceptos bsicos para entender elfuncionamiento de los sistemas de abastecimiento de agua.

Leccin 1. Entidades territoriales

Se entiende como una entidad territorial las personas jurdicas de derecho pblico, quecomponen la divisin poltico administrativa del Estado, gozando de autonoma en lagestin de sus intereses. Son entidades territoriales los departamentos , municipios, distritos y los territorios indgenas y eventualmente, las regiones y provincias (BRCINVESTOR SERVICES S.A 2007)

Revisar el siguiente video con el fin de entender mejor las entidades territoriales.

http://www.youtube.com/watch?v=rp4NAqLxl60&feature=related
http://www.todacolombia.com/departamentos/departamentoscolombianos.htmlhttp://www.todacolombia.com/departamentos/departamentoscolombianos.htmlhttp://www.fcm.org.co/index.php?id=208http://www.fcm.org.co/index.php?id=208http://www.colombiaya.com/info-colombia.htmlhttp://www.colombiaya.com/info-colombia.htmlhttp://geographiando.hrev.org/2011/06/07/territorios-indigenas-en-colombia-actualizacion-mapas/http://geographiando.hrev.org/2011/06/07/territorios-indigenas-en-colombia-actualizacion-mapas/http://www.youtube.com/watch?v=rp4NAqLxl60&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=rp4NAqLxl60&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=rp4NAqLxl60&feature=relatedhttp://geographiando.hrev.org/2011/06/07/territorios-indigenas-en-colombia-actualizacion-mapas/http://www.colombiaya.com/info-colombia.htmlhttp://www.fcm.org.co/index.php?id=208http://www.todacolombia.com/departamentos/departamentoscolombianos.html


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Leccin 2. Georeferenciacin

La georreferenciacin es el proceso de determinar la ubicacin (latitud1

, longitud2

) de unlugar en la tierra (JORGE IVN MEZA 2011). Bsicamente es una tcnica geogrfica,que consiste en asignar mediante cualquier medio tcnico apropiado, una serie decoordenadas geogrficas procedentes de una imagen de referencia conocida, a unaimagen digital de destino.

El nivel de precisin alcanzado en la georeferencia depende en gran medida de lafuente de informacin geogrfica utilizada (mapas temticos, cartografa oficial, puntosde GPS, entre otros) y de la escala a la cual se vaya a realizar el trabajo. La elaboracinde mapas a partir de imgenes involucra conocer la localizacin geogrfica de loselementos y caractersticas de la Tierra, transformar estas localizaciones sobre la Tierraa una posicin sobre un mapa plano requiere el uso de una proyeccin de mapa a unasimbolizacin grfica de estos elementos.

La tierra se puede considerar un volumen esfrico no uniforme, aunque se puede

aproximar a una figura geomtrica, a la que se denomina Geoide, pero para su mejor concepcin se le intenta adaptar a una figura ms uniforme como es la de un elipsoide.El elipsoide WGS843, es uno de los ms utilizados en la actualidad ya que se conformoa partir de datos procedentes de los satlites que constituyen el Sistema dePosicionamiento Global GPS. Con WGS84, se logra obtener un nico sistema dereferencia en coordenadas geogrficas para todo el mundo. Los grandes distribuidoresde cartografa privados y pblicos se han acogido a este sistema rpidamente (MIGUELROMERO FERNNDEZ 2011)

1 Distancia desde cualquier punto de la superficie terrestre al ecuador, medida en grados de meridiano.2 Distancia de cualquier punto de la Tierra respecto del meridiano cero, que pasa por Greenwich, medidaen grados de paralelo.3 World Geodetic System 84, desarrollado por el Departamento de Defensa de los EEUU. Tiene comoorigen el centro de masas de la Tierra. Su popularidad se debe a que es el utilizado por el sistema deposicionamiento global por satlite GPS.


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En la Figura 1 se presentar el programa API Javascript versin 3 de Google Maps (dar click en la Figura para ingresar al programa) con el fin de que ustedes encuentren lacorrespondiente ubicacin en trminos de latitud y longitud de diferentes lugares.

Figura 1. Georeferenciacin con el API v3 de Google Maps

Fuente: Desarrollado por el Ing. Jorge Ivn Meza 2011

Para verificar la correcta utilizacin del programa, verifique la ubicacin de lossiguientes sitios:
http://demo.jorgeivanmeza.com/GMaps/GeocodeAPI3Demo/0.1/demo.html


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1. Madrid, Espaa: latitud 40.416, longitud -3.7002. Santa Marta, Colombia: latitud 11.247, longitud -74.2013. Amazonas, Colombia: latitud -.442, longitud -71.572

Tenga en cuenta que para buscar la latitud y longitud del sitio, deben colocar el nombrede la ubicacin a localizar y dar click en Buscar

Leccin 3. Normatividad A continuacin se presenta una tabla con las normas de calidad del agua vigentes:

Tabla 1. Normas de calidad de agua

Nombre DescripcinNTC 813 Norma oficial para la calidad del agua en ColombiaDecreto 2105 del 26de Julio de 1983 Potabilizacin del agua

Decreto 475 del 10de Marzo de 1998

Decreto del Ministerio de Desarrollo Econmico por lel cual seexpiden normas tcnicas de calidad del agua potable

Decreto 1575 del 09de Mayo de 2007

Decreto del Ministerio de Proteccin Social por el cual seestablece el sistema para la proteccin y control de la calidad delagua para consumo humano

Resolucin 2115 del22 de Junio de 2007

Por medio de la cual se sealan las caractersticas, instrumentosbsicos y frecuencias del sistema de control y vigilancia para lacalidad del agua para consumo humano

Resolucin 0811 del05 de Marzo de2008

Por medio de la cual se definen los lineamientos a partir de loscuales la autoridad sanitaria y las personas prestadoras,concertadamente definirn en su rea de influencia los lugares ypuntos de muestreo para el control y la vigilancia de la calidaddel agua para consumo humano en la red de distribucin

Fuente: Autor 2011
http://maps.google.com/maps/api/staticmap?&zoom=7&size=300x450&sensor=false&markers=color:blue%7Clabel:X%7C5.07,-75.52056http://maps.google.com/maps/api/staticmap?&zoom=7&size=300x450&sensor=false&markers=color:blue%7Clabel:X%7C5.07,-75.52056http://maps.google.com/maps/api/staticmap?&zoom=7&size=300x450&sensor=false&markers=color:blue%7Clabel:X%7C5.07,-75.52056http://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacg/e/cd-cagua/normas/lac/05.COL/01.norma.pdfhttp://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacg/e/cd-cagua/normas/lac/05.COL/01.norma.pdfhttp://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacg/e/cd-cagua/normas/lac/05.COL/02.reglamento.pdfhttp://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacg/e/cd-cagua/normas/lac/05.COL/02.reglamento.pdfhttp://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacg/e/cd-cagua/normas/lac/05.COL/02.reglamento.pdfhttp://cra.gov.co/apc-aa-files/37383832666265633962316339623934/decreto475de1998.pdfhttp://cra.gov.co/apc-aa-files/37383832666265633962316339623934/decreto475de1998.pdfhttp://cra.gov.co/apc-aa-files/37383832666265633962316339623934/decreto475de1998.pdfhttp://cra.gov.co/apc-aa-files/37383832666265633962316339623934/decreto1575de2007.pdfhttp://cra.gov.co/apc-aa-files/37383832666265633962316339623934/decreto1575de2007.pdfhttp://cra.gov.co/apc-aa-files/37383832666265633962316339623934/decreto1575de2007.pdfhttp://www.minambiente.gov.co/documentos/res_2115_220707.pdfhttp://www.minambiente.gov.co/documentos/res_2115_220707.pdfhttp://www.minambiente.gov.co/documentos/res_2115_220707.pdfhttp://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacg/e/cd-cagua/normas/lac/05.COL/res0811.pdfhttp://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacg/e/cd-cagua/normas/lac/05.COL/res0811.pdfhttp://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacg/e/cd-cagua/normas/lac/05.COL/res0811.pdfhttp://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacg/e/cd-cagua/normas/lac/05.COL/res0811.pdfhttp://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacg/e/cd-cagua/normas/lac/05.COL/res0811.pdfhttp://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacg/e/cd-cagua/normas/lac/05.COL/res0811.pdfhttp://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacg/e/cd-cagua/normas/lac/05.COL/res0811.pdfhttp://www.minambiente.gov.co/documentos/res_2115_220707.pdfhttp://www.minambiente.gov.co/documentos/res_2115_220707.pdfhttp://cra.gov.co/apc-aa-files/37383832666265633962316339623934/decreto1575de2007.pdfhttp://cra.gov.co/apc-aa-files/37383832666265633962316339623934/decreto1575de2007.pdfhttp://cra.gov.co/apc-aa-files/37383832666265633962316339623934/decreto475de1998.pdfhttp://cra.gov.co/apc-aa-files/37383832666265633962316339623934/decreto475de1998.pdfhttp://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacg/e/cd-cagua/normas/lac/05.COL/02.reglamento.pdfhttp://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacg/e/cd-cagua/normas/lac/05.COL/02.reglamento.pdfhttp://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacg/e/cd-cagua/normas/lac/05.COL/01.norma.pdfhttp://maps.google.com/maps/api/staticmap?&zoom=7&size=300x450&sensor=false&markers=color:blue%7Clabel:X%7C5.07,-75.52056http://maps.google.com/maps/api/staticmap?&zoom=7&size=300x450&sensor=false&markers=color:blue%7Clabel:X%7C5.07,-75.52056http://maps.google.com/maps/api/staticmap?&zoom=7&size=300x450&sensor=false&markers=color:blue%7Clabel:X%7C5.07,-75.52056


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Leccin 4. Oferta y demanda del recurso hdrico

Segn el IDEAM (2010), los seres humanos utilizan intensivamente el recurso hdricotanto para sus necesidades biolgicas y culturales bsicas como para las diferentesactividades econmicas. Cada uno de los diferentes usos tiene unos requerimientos decalidad o caractersticas fsico qumicas y biolgicas particulares, por lo cual en anlisisde oferta y demanda no puede realizarse exclusivamente en trminos cuantitativos derendimientos o caudales.

En el caso colombiano slo una fraccin relativamente pequea de las necesidadeshdricas de la agricultura es atendida por distritos de riego que toman el recursodirectamente de cursos o cuerpos de agua. Los grandes distritos, pese a que enColombia constituyen un nmero y una cobertura relativamente pequea, se concentranen cultivos agroindustriales de alta significacin para la economa nacional.

El agua utilizada por usos domiciliarios e industriales y que constituye una proporcinmnima respecto a la empleada por los distritos de riego y consumos pecuarios, a

diferencia de estos ltimos, retorna los volmenes usados al sistema hdrico, pero concaractersticas de calidad sensiblemente inferiores afectando la disponibilidad delrecurso aguas abajo.

Por su parte, aunque algunas industrias intensivas en el uso de agua toman el recursode agua subterrnea y fuentes diferentes a los acueductos urbanos, una parte de lasindustrias utiliza agua potable y tratada suministrada por las empresas de acueductomunicipal.

Como indica el IDEAM (2011), la excesiva presin sobre una fuente de agua puedeconducir a su desaparicin, en este sentido es importante para la planificacinsostenible del recurso hdrico conocer la cantidad de agua disponible, los niveles dedemanda y las restricciones de uso necesarias para mantener la salud de la fuenteabastecedora de agua. Esto indica, que adems de ofrecer agua para el consumo


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humano y el abastecimiento de las actividades productivas, es necesario que lascorrientes abastecedoras mantengan un remanente de agua para atender losrequerimientos hdricos de los ecosistemas asociados a sus cauces, preservando as su

biodiversidad, productividad y estabilidad.

La alta variabilidad temporal de las fuentes abastecedoras tambin afecta ladisponibilidad real de agua. Una corriente con un rgimen hidrolgico muy inconstantees poco confiable como fuente abastecedora de agua por lo que la irregularidadtemporal debe ser tenida en cuenta al estimar la oferta neta de una corriente de agua.El clculo se realiza de acuerdo con la siguiente ecuacin:

Donde,

On: Oferta hdrica neta, m3 Ot: Oferta hdrica superficial total, m3 Re: Factor de reduccin para mantener el rgimen de estiaje 4 Rit: Factor de reduccin por irregularidad temporal de la oferta hdrica

Tal como se aprecia en la anterior ecuacin, el clculo de la oferta neta requiereconocer la oferta hdrica total, la cual se obtiene a partir de la siguiente ecuacin:

Donde,

Qo: Caudal modal de la fuente abastecedora, m 3/sT: Cantidad de segundos en un ao

4 Aguas bajas


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Para definir el factor de reduccin con el fin de mantener el rgimen de estiaje, Re, seconstruye la curva de densidad de densidad probabilstica (CDP) de los caudales deestiaje Qmin. De esta curva se extrae el caudal de estiaje con el 97.5% de probabilidad

de excedencia Q min 97,5% de modo que la reduccin para mantener el rgimen de estiajese realiza tal como se presenta en la siguiente figura.

Figura 2. Caracterizacin probabilstica de los caudales promedios de estiaje

Fuente: Estudio Nacional del Agua ENA 2008

En cuanto a la aplicacin de la reduccin, R it, la reduccin por irregularidad temporal sededuce utilizando mapas de coeficiente de variacin, los cuales se construyen para losperiodos de referencia. La reduccin por irregularidad temporal de la oferta hdrica sedebe estimar a travs de un funcional de la forma:


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Donde Cv, Cs, representan los coeficientes de variacin y de asimetra de los caudalespromedio anuales y el radio de correlacin de los caudales diarios. La estructura

explcita de la ecuacin anterior es de antemano desconocida, por ello como primeraaproximacin para obtener Rit se recomienda aplicar la tabulacin de la siguiente tabla.De acuerdo con (Domnguez, Rivera, Vanegas, & Moreno 2008), los porcentajes dereduccin fueron tomados de la comparacin entre las magnitudes de los coeficientesde variacin de la escorrenta anual y la desviacin estndar de los caudales diariosalrededor de la media anual multianual. Este anlisis mostr que la variabilidad de loscaudales diarios es del doble de la magnitud de la variabilidad de la escorrenta

promedio anual, lo que permite asegurar que los valores de C v para caudales anualessirven como indicador de la variabilidad diaria. Se observ que a Cv mayores a 0.6 lescorresponde una variabilidad diaria mayor al 100%, debido a que esta variabilidad arrojadespliegues en ambos sentidos, hacia los mximos y hacia los mnimos, se aplic unvalor de reduccin correspondiente a la mitad de la variabilidad total en caudalesdiarios, esto observando que la reduccin por estiaje ya toma medidas sobre loscaudales necesarios para garantizar caudales mnimos. Para los C v menores a 0.6 seasignaron reducciones siguiendo el mismo principio.

Tabla 2. Reduccin por irregularidad temporal

CV Rit, [%]0 0.2 15

0.2 0.3 250.3 0.4 350.4 0.6 40

>0.6 50

Fuente: Dominguez, Rivera, Vanegas & Moreno 2008

La demanda potencial de agua estimada para los diferentes sectores de uso:domstico, agrcola, industrial, comercial e institucional, se estima para la unidadadministrativa municipal permitiendo ser agregados, de tal forma, que pueda tener el
http://www.siac.gov.co/documentos/DOC_Portal/DOC_Agua/MapaEscorrent%C3%ADa-Municipios%20-%20cargar.jpghttp://www.siac.gov.co/documentos/DOC_Portal/DOC_Agua/MapaEscorrent%C3%ADa-Municipios%20-%20cargar.jpghttp://www.siac.gov.co/documentos/DOC_Portal/DOC_Agua/MapaEscorrent%C3%ADa-Municipios%20-%20cargar.jpg


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comparativo del porcentaje de participacin de cada sector en la demanda totalestimada por departamento (SIAC5 2011)

Los departamentos de Colombia con mayor demanda de agua para el desarrollo de susactividades socio econmicas son Magdalena, Atlntico, Bolvar y Cundinamarca. Lacapital de Colombia se ubica en un sexto lugar con aproximadamente el 6% (IDEAM 2008)

Figura 3. Participacin departamental en la demanda potencial de agua en Colombia

Fuente: Estudio Nacional del Agua 2008

5 Sistema de Informacin Ambiental de Colombia


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Leccin 5. Enfermedades de origen hdrico

Segn la Organizacin Mundial de la Salud OMS (2011), el agua, el saneamiento y lahigiene tienen consecuencias importantes sobre la salud y la enfermedad.

Las enfermedades relacionadas con el uso de agua incluyen aquellas causadas por microorganismos y sustancias qumicas presentes en el agua potable; enfermedadescomo la esquistosomiasis, que tiene parte de su ciclo de vida en el agua; la malaria,cuyos vectores estn relacionados con el agua; el ahogamiento y otros daos, yenfermedades como la legionelosis transmitida por aerosoles que contienenmicroorganismos.

La baja calidad del agua sigue siendo una gran amenaza para la salud humana. Lasenfermedades diarreicas representan 4,3% (62,5 millones de AVAD 6) de la cargamundial total de aos de vida ajustados en funcin de la discapacidad (OMS 2002).Las observaciones indican que 88% de esa carga se puede atribuir al abastecimientoinseguro de agua y al inadecuado saneamiento e higiene, que afecta principalmente a

los nios de los pases en desarrollo.

Las enfermedades transmitidas por medio del agua contaminada pueden originarse por agua estancada con criadero de insectos, contacto directo con el agua, consumir aguacontaminada microbiolgica o qumicamente y usos inadecuados del agua. Lasenfermedades transmitidas por medio de aguas contaminadas, insectos y bacterias son:Clera, tifoidea y paratifoidea, disentera bacilar y amebiana, diarrea, hepatitisinfecciosa, parasitismo, filariasis, malaria, tripanosomiasis, oncocercosis,schistosomiasis, tracoma, conjuntivitis, ascariasis, entre otras. El agua de piscinatambin puede transmitir enfermedades como pie de atleta, garganta sptica,infecciones del odo y ojos.

6 Aos de Vida Ajustados en funcin de la Discapacidad


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La enfermedad transmitida, los sntomas y su tratamiento dependen del tipo demicroorganismo presente en el agua y de su concentracin.

Las bacterias y los protozoos ms comunes seguidas por la enfermedad/infeccincausada y los sntomas son:

Tabla 3. Bacterias y protozoos que causan enfermedades asociadas con el agua

Bacteria Enfermedad/Infeccin

Sntomas

Aeromonas sp Enteritis Diarrea muy lquida, con sangre

y mocoCampylobacter jejuni Campilobacteriosis

Gripe, diarreas, dolor de cabezay estmago, fiebre, calambres ynuseas

Escherichia coliInfecciones del tractourinario, meningitisneonatal, enfermedadesintestinales

Diarrea acuosa, dolores decabeza, fiebre, uremia, daoshepticos

Plesiomonasshigelloides Plesiomonas-infeccin

Nuseas, dolores de estmago ydiarrea acuosa, a veces fiebre,dolores de cabeza y vmitos

Salmonella typhi Fiebre tifoidea FiebreSalmonella sp. Salmonelosis

Mareos, calambres intestinales,vmitos, diarrea y a veces fiebreleve

Streptococcus sp. Enfermedad (gastro)intestinalDolores de estmago, diarrea yfiebre, a veces vmitos

Vibrio El Tor (aguadulce) Clera (forma leve) Fuerte diarrea

Protozoo Enfermedad/Infeccin

Sntomas

Amoeba Disenteria ameboide

Fuerte diarrea, dolor de cabeza,dolor abdominal, escalofros,fiebre; si no se trata puedecausar abscesos en el hgado,perforacin intestinal y muerte

Cryptosporidiumparvum Criptosporidiosis

Sensacin de mareo, diarreaacuosa, vmitos, falta de apetito

Giardia lamblia Giardiasis Diarrea, calambres abdominales,flatulencia, eructos, fatiga


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Protozoo Enfermedad/Infeccin

Sntomas

Toxoplasma gondii ToxoplasmosisGripe, inflamacin de lasglndulas linfticas;

en mujeres embarazadas, abortoe infecciones cerebrales.

Fuente: Contaminacin, purificacin y agua. Modificado por el autor 2011

Las principales enfermedades que causa el agua son las diarreicas, especialmente enlos pases que el tratamiento de las aguas servidas es inadecuado. Los desechoshumanos se evacan en letrinas abiertas, canales y corrientes de agua, o se esparcenen las tierras de labranza causando contaminacin microbiolgica de coliformes fecales.Segn las estimaciones, todos los aos se registran 4.000 millones de casos deenfermedades diarreicas, que causan 3 a 4 millones de defunciones, sobre todo entrelos nios.

Captulo 2. SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUA

POTABLE

La purificacin del agua es uno de los problemas de las ingenieras civil y ambiental dems urgente solucin. El objetivo inmediato es proveer a toda la sociedad de aguapotable, porque de esta manera cada comunidad satisface un requerimientofundamental para su bienestar y comodidad. En Colombia existen ms de milmunicipios, muchos de ellos sin ningn sistema de purificacin del agua (Romero Rojas

Jairo 2002)

Leccin 6. Poblacin y consumo de aguaLa cantidad de agua que se provee y que se usa en las viviendas es un aspectoimportante de los servicios de abastecimiento de agua domiciliaria que influye en lahigiene y, por lo tanto, en la salud pblica (OMS 2003)


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La necesidad bsica de agua incluye el agua que se usa en la higiene personal, no

resulta significativo establecer una cantidad mnima ya que el volumen de agua queusen las viviendas depender de la accesibilidad, la que se determina principalmentepor la distancia, el tiempo, la confiabilidad y los costos potenciales. La accesibilidad sepuede categorizar en trminos del nivel de servicio.

La Tabla 4 resume el grado en el que los diferentes niveles del servicio pueden atender los requisitos para mantener una buena salud y las intervenciones que garantizaran los

mximos beneficios. Tambin indica la cantidad de agua que se usa en los diferentesniveles del servicio. Las cantidades estimadas de agua en cada nivel pueden ser menores si el abastecimiento de agua es intermitente, lo que incrementar el riesgo deque ingrese agua contaminada a los sistemas de abastecimiento de agua. Si el accesoes ptimo pero el abastecimiento es intermitente, la operacin de los sistemas desaneamiento relacionados con el abastecimiento de agua podra verse afectada ygenerar mayores riesgos de salud (OMS 2003)

Tabla 4. Requisitos del nivel del servicio de agua para promover la salud

Nivel delservicio

Medicin delacceso

Necesidadesatendidas

Nivel del efecto en lasalud

Sin acceso(cantidadrecolectadageneralmentemenor de 5 l/r/d)

Ms de 1.000 m

30 minutos detiempo total derecoleccin

Consumo no sepuede garantizar

Higiene no esposible (a no ser que se practique enla fuente)

Muy alto


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Nivel delservicio

Medicin delacceso

Necesidadesatendidas

Nivel del efecto en lasalud

Acceso bsico (lacantidadpromedio nopuede superar 20l/r/d)

Entre 100 y 1.000m de 5 a 20minutos de tiempototal de recoleccin

Consumo sedebe asegurar Higiene el lavadode manos y lahigiene bsica de laalimentacin esposible; es difcilgarantizar lalavandera y elbao a no ser quese practique en lafuente

Alto

Accesointermedio(cantidadpromedio deaproximadamente50 l/r/d)

Agua abastecida atravs de un grifopblico (o dentro de100 m 5 minutosdel tiempo total derecoleccin)

Consumo asegurado Higiene la higiene bsicapersonal y de losalimentos estasegurada; se debeasegurar tambin lalavandera y elbao

Bajo

Acceso ptimo(cantidadpromedia de 100l/r/d y ms)

Agua abastecida demanera continua atravs de variosgrifos

Consumo se

atienden todas lasnecesidadesHigiene se debenatender todas lasnecesidades

Muy bajo

Fuente: Organizacin Mundial de la Salud OMS 2003

Los beneficios a la salud pblica que ofrece el uso de mayores volmenes de agua

generalmente dan como resultado dos mejoras principales. La primera se refiere a lasuperacin de la falta de acceso bsico debido a las distancias y al tiempo derecoleccin del agua que dan lugar al uso de volmenes inadecuados para la higienebsica personal y para el consumo humano. Otra mejora significativa para la saludocurre cuando se dispone de agua en la vivienda. Otros beneficios derivados de mejorar el acceso incluyen la disposicin de ms tiempo, por ejemplo, para el cuidado de nios


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y la preparacin de alimentos y actividades productivas. Si bien los beneficios para lasalud debido al mayor acceso al agua podran parecer limitados, se debe tener encuenta los beneficios de tener ms tiempo, inclusive para la educacin, ya que pueden

ser importantes para el desarrollo. Tambin puede haber otras mejoras en niveles msaltos del servicio relacionadas con el mayor acceso, el control de la calidad del aguapotable y un mejor nivel socioeconmico.

Si no se logra un nivel bsico de acceso al servicio, no se podr asegurar la higiene yse podran poner en riesgo los requisitos para el consumo. Por lo tanto, proveer un nivelbsico de acceso es la ms alta prioridad para los sectores de agua y de salud.

En la poblacin que recibe niveles bsicos de servicio, los beneficios para la saludpblica se logran principalmente mediante la proteccin de las fuentes de agua, lapromocin de buenas prcticas de higiene, el manejo y tratamiento domiciliario del aguay otras conductas clave de higiene en situaciones crticas (especialmente el lavado demanos y cara)

Todo individuo tiene derecho al agua, lo que implica el acceso a la cantidad mnimanecesaria para satisfacer sus necesidades bsicas. El progreso para lograr este nivel deservicio en todo el mundo est relacionado con beneficios significativos para la salud ysigue siendo uno de los principales intereses en las iniciativas de poltica internacional atravs de los objetivos de la Declaracin del Milenio y de las actividades de monitoreo atravs del Programa Conjunto de Monitoreo de la OMS y de la UNICEF.

En los casos en los que no se ha logrado el acceso universal a un nivel bsico del

servicio, las iniciativas de las polticas debern centrarse en aumentar la cantidad deviviendas con este nivel de servicio. Para obtener los mximos beneficios para la saludse debern asignar recursos para asegurar que todas las viviendas tengan acceso afuentes mejoradas de agua y en algunos casos para mejorar directamente el acceso enel nivel domiciliario (generalmente a travs de tuberas). Tambin se pueden obtener beneficios significativos al lograr que las viviendas con acceso a fuentes mejoradas


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tengan conexin domiciliaria. Comparativamente, los beneficios para la salud que ofreceel acceso a fuentes mejoradas fuera de la vivienda podran ser limitados. El avance delas polticas de todos los pases debera apuntar hacia la conexin domiciliaria,

principalmente en aquellos pases que han atendido las necesidades bsicas. Losbeneficios para la salud, entre otros, que ofrece el abastecimiento mejorado de aguason significativamente mayores cuando hay una continuidad en el acceso al aguapotable segura dentro de la vivienda. En este caso, el nivel del servicio se consideraptimo.

En la prctica no es fcil distinguir en el nivel domiciliario entre el uso casero del agua y

el uso productivo, principalmente en las comunidades urbanas pobres. El uso casero delagua forma parte de las estrategias de supervivencia de los pobres en el niveldomiciliario. El aseguramiento de la calidad adecuada del servicio para mantener el usoproductivo de pequea escala tambin puede generar beneficios sociales y de saludsignificativos, por ejemplo, en la produccin de alimentos. Por lo tanto, el acceso alagua de calidad adecuada para la actividad productiva de pequea escala en talesreas es importante en la lucha contra la pobreza y puede dar lugar a beneficiosindirectos pero significativos para la salud (OMS 2003)

Leccin 7. Fuentes de abastecimientoSegn Luis Daro Sanchez 7, Por su topografa y geografa, Colombia tiene unaprecipitacin promedia anual de 3.000mm y el 88% del territorio presenta valores arribade 2.000mm. Estos valores estn por encima del promedio para Amrica Latina de1.600mm/ao y del promedio global de 900mm/ao (Ministerio del Medio Ambiente,1996). Como se aprecia en la Tabla 5, la zona templada entre 1.000 y 3.000 metrossobre el nivel del mar (msnm) representa el 35% de la superficie del pas, con un 34%de oferta de agua y soporta el 66% de la poblacin. De otra parte el 38% de laagricultura y una significante parte de las factoras estn en esta zona. Para el ao 2016si el patrn presente de incremento de la demanda persiste y se reduce la oferta debido

7 Tecnologas en abastecimiento de agua para pequeos sistemas de suministro de agua. InstitutoCinara, Universidad del Valle, Cali Colombia


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a la pobre proteccin de las reas de captacin, el 19% de las municipalidadescolombianas y el 38% de la poblacin sufrira de desabastecimiento de agua.

Tabla 5. Distribucin de la Superficie de rea, Poblacin y Agua Disponible paraDiferentes Rangos de Altura en Colombia

Altura (msnm) rea Superficial (%) Poblacin (%) Oferta de Agua (%)>3.000 9 1 4

1.000 3.000 35 66 34


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rea rural. El 55% de los sistemas de suministro de agua tienen algn tipo detratamiento, pero solo en el 28% se considera que existe un adecuado proceso detratamiento del agua. La situacin se toma ms preocupante si consideramos solo los

pequeos sistemas (poblacin menor a 12.500 habitantes) y en las reas rurales endonde solo el 30% tienen algn tipo de tratamiento, considerndose adecuado solo enel 9% de los sistemas. En 1997, Colombia tena 1.068 municipios, basados sobre unabase de que 641 de estos municipios tenan ejecutados sus proyectos, el Ministerio deSalud encontr que solo el 49% (315) tenan adecuados sistemas de tratamiento. Deotra parte solo el 40% (256) suministraban agua continuamente las 24 horas al da. Conestos datos se ha estimado que el 70% de la poblacin urbana tienen acceso a agua

segura para el consumo pero sin hacer referencia a la limitada cobertura en las reasurbanomarginales en la mayora de las ciudades. Los asentamientos rurales no fueronincluidos en estos anlisis y la situacin en las pequeas municipalidades se mantienesimilar a lo encontrado en 1992, como se puede apreciar en la Tabla 6.

Tabla 6. Cobertura de Agua Segura para Consumo en la Parte Urbana de una Muestrade 641 municipios de Colombia en 1997

Rango de

Poblacin

Poblacin Urbana en

el Rango

Cobertura de Agua Segura para

Consumo (%)500.000 8.017.571 100TOTAL 21.379.3801 70

Fuente: Ministerio de Salud 19981. Colombia tena 1.068 municipios en 1996 con una poblacin urbana de

27.769.687 y una poblacin total de 39.511.000 (DANE, 1999)2. Las limitaciones en cobertura y calidad de los servicios en las reas urbano

marginales no han sido consideradas en este valor.

La tabla 7 ilustra el tipo de tecnologas usadas en el agua a nivel nacional y no estasplantas de tratamiento. Este resumen presenta que solo el 42% (395) estaban utilizando


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laboratorio, 24% dentro de la planta y 18% por fuera de la planta. Esto indica que nohay un programa regular de vigilancia del agua a nivel nacional y no es claro como estainfraestructura se desempea. Sin embargo, en una muestra de 85 plantas se encontr

que el 29% tienen problemas para obtener los reactivos qumicos y el 31% no tienenequipos de control de sus procesos de tratamiento (Cinara, 1998)

Tabla 7. Tecnologas de tratamiento de aguas usadas en reas urbanas de Colombia

Tecnologa de Tratamiento de Agua Nmero PorcentajeFiltracin Rpida (202 tipo compacto) 789 84Filtracin Lenta en Arena (FLA) 113 12Filtracin en Mltiples Etapas (FLA + Prefiltracin en Grava) 19 2Otras 15 2

TOTAL 936 100

Fuente: Ministerio de Salud 1998

La gran mayora de estas plantas son basadas sobre filtracin rpida de agua, la cuales qumicamente coagulada. La filtracin rpida ha evolucionado rpidamente durantelas recientes dcadas y es empleada ampliamente. Los ingenieros en Amrica Latinahan hecho importantes contribuciones en el desarrollo de las unidades de proceso

involucrados y en la simplificacin de equipos, facilitando las labores de operacin ymantenimiento y reduciendo los costos de inversin y de operacin (Arboleda, 1993; DiBernando, 1993). Sin embargo, la operacin y mantenimiento limita su aplicacin. Enefecto, los requerimientos para administracin, compra, transporte, almacenamiento y ladosificacin adecuada de componentes qumicos, limitan fuertemente la ampliaaplicacin de este tipo de tecnologa en comunidades rurales y pequeos municipios.

La filtracin lenta en arena ha sido cuidadosamente aplicada en la parte norte deEuropa y norte de Amrica, pero tratando aguas superficiales con bajos niveles decontaminacin (Rachwal et al, 1988; Sims y Slezak, 1991). Sin embargo, en pases de

Amrica Latina, como Brasil (Hespanol, 1969; Di Bernardo, et al., 1999), Per(Canapea, 1982; Pardn, 1989) y Colombia, la experiencia con FLA no ha sidosatisfactoria porque la tecnologa no fue usada en armona con las condiciones locales.


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La filtracin en mltiples etapas, FiME, una combinacin de FLA con filtros de grava, esuna tecnologa emergente que vienen a superar partes de las limitaciones de FLA. Eldesarrollo de FiME empez en Amrica Latina alrededor de 1980 con resultados

promisorios (Pardn, 1989; Galvis et al, 1989) y ha sido gradualmente introducidadentro de los sistemas de suministro de agua en Colombia y otros pases de Amrica.

Leccin 8. Obras de captacin y aduccin conduccinPara el Reglamento Tcnico del Sector Agua Potable y Saneamiento Bsico RAS, enel Titulo A, se entiende por Sistemas de Acueducto, el conjunto de instalaciones queconducen el agua desde su captacin en la fuente de abastecimiento hasta la

acometida domiciliaria en el punto de empate con la instalacin interna del predio aservir y comprende los siguientes componentes: la(s) fuente(s) de abastecimiento, la(s)captacin(es) de agua superficial y/o agua subterrnea y sus anexidades, la(s)aduccin(es) y conduccin(es), las redes de distribucin, las estaciones de bombeo ylos tanques de compensacin, por lo que este captulo se basa en lo establecido eneste documento.

Para la captacin de agua potable es necesario pensar en que esta sea superficial,cuando el recurso utilizado se encuentra por encima de la corteza terrestre (ros, lagosde agua dulce, embalses, etc.) o subterrnea, cuando el recurso se encuentra profundo(Universidad Nacional sede Manizales, curso de Acueductos y Alcantarillados, 2011)

Con el fin de que ustedes conozcan ms informacin sobre la captacin de aguapotable visite los siguientes links:

http://ag.arizona.edu/azaqua/AquacultureTIES/publications/Spanish%20WHAP/GT3%20Water%20Harvesting.pdf

http://www.dailymotion.com/video/x8280d_4-captacion-curso-aom-agua-potable-sin-planta-trat_tech
http://ag.arizona.edu/azaqua/AquacultureTIES/publications/Spanish%20WHAP/GT3%20Water%20Harvesting.pdfhttp://ag.arizona.edu/azaqua/AquacultureTIES/publications/Spanish%20WHAP/GT3%20Water%20Harvesting.pdfhttp://ag.arizona.edu/azaqua/AquacultureTIES/publications/Spanish%20WHAP/GT3%20Water%20Harvesting.pdfhttp://www.dailymotion.com/video/x8280d_4-captacion-curso-aom-agua-potable-sin-planta-trat_techhttp://www.dailymotion.com/video/x8280d_4-captacion-curso-aom-agua-potable-sin-planta-trat_techhttp://www.dailymotion.com/video/x8280d_4-captacion-curso-aom-agua-potable-sin-planta-trat_techhttp://www.dailymotion.com/video/x8280d_4-captacion-curso-aom-agua-potable-sin-planta-trat_techhttp://www.dailymotion.com/video/x8280d_4-captacion-curso-aom-agua-potable-sin-planta-trat_techhttp://ag.arizona.edu/azaqua/AquacultureTIES/publications/Spanish%20WHAP/GT3%20Water%20Harvesting.pdfhttp://ag.arizona.edu/azaqua/AquacultureTIES/publications/Spanish%20WHAP/GT3%20Water%20Harvesting.pdf


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Para el caso de las obras de captacin de agua superficial, los periodos mximos dediseo que se deben utilizar, se especifican en la Tabla 8:

Tabla 8. Periodo de diseo de la captacin de agua superficial Nivel de complejidad del Sistema Periodo de diseoBajo 15 aosMedio 20 aosMedio alto 25 aos

Alto 30 aos

Fuente: RAS Titulo A 2000

Para los niveles de complejidad medio alto y alto, las obras de captacin de aguasuperficial debern ser analizadas y evaluadas teniendo en cuenta el perodo de diseomximo, llamado tambin horizonte de planeamiento de proyecto; y si tcnicamente esposible, se debern definir las etapas de construccin, segn las necesidades delproyecto, basados en la metodologa de costo mnimo.

La obra de captacin de agua superficial debe disearse tomando en cuenta lossiguientes parmetros:

Para los niveles bajo y medio de complejidad , la capacidad de las estructuras de tomadebe ser igual al caudal mximo diario (QMD), ms la prdidas en la aduccin y lasnecesidades en la planta de tratamiento si existe almacenamiento; o igual al caudalmximo horario si no existe almacenamiento.

Para el nivel medio alto de complejidad , la capacidad de las estructuras de captacin

debe ser igual a dos veces el caudal mximo diario (QMD).

Para el nivel alto de complejidad , la capacidad de las estructuras de captacin debenser igual a 2.5 veces el caudal mximo diario (QMD).


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Para el caso de obras de captacin de agua subterrnea, el perodo mximo de diseoque se debe utilizar, se especifica en la Tabla 9:

Tabla 9. Periodo de diseo de la captacin de agua subterrneaNivel de complejidad del Sistema Periodo de diseoBajo 15 aosMedio 15 aosMedio alto 20 aos

Alto 25 aos


Para los niveles de complejidad medio alto y alto, las obras de captacin de aguasubterrnea debern ser analizadas y evaluadas teniendo en cuenta el perodo dediseo mximo, llamado tambin horizonte de planeamiento de proyecto; y se deberndefinir las etapas de construccin de los pozos profundos, segn las necesidades delproyecto, basados en la metodologa de costo mnimo.

Para la captacin de agua subterrnea, el diseador debe realizar todos los estudiosprevios que garanticen un conocimiento pleno de las caractersticas de la zona decaptacin, la geologa, la geotecnia, la topografa, la hidrologa, la hidrogeologa, lacalidad del agua en la zona de captacin y la capacidad del acufero.

La capacidad de la fuente subterrnea debe ser como mnimo igual al caudal mximodiario (QMD) cuando se tenga almacenamiento, y al caudal mximo horario (QMH)cuando no se tenga almacenamiento. En ambos casos deben considerarse las prdidasque ocurran en el sistema de acueducto.

El periodo mximo de diseo de las aducciones 8 o conducciones es funcin del nivel decomplejidad del sistema y se debe aplicar el establecido en la Tabla 10.

8 Se define lnea de aduccin en un sistema de acueducto como el conducto que transporta el agua de labocatoma, desde la cmara de derivacin, hasta el desarenador. Puede ser un canal abierto o un canalcerrado (tubera). Empresa de Servicios Pblicos de Yumbo ESP, 2011


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Tabla 10. Periodo de diseo de las aducciones o conducciones

Nivel de complejidad del Sistema Periodo de diseoBajo 15 aosMedio 20 aosMedio alto 25 aos

Alto 30 aos


Para los niveles de complejidad medio, medio alto y alto, las aducciones oconducciones debern ser analizadas y evaluadas teniendo en cuenta el perodo dediseo, para definir las etapas de construccin, segn las necesidades del proyecto,

basadas en la metodologa de costo mnimo.

Para calcular el caudal de diseo de las obras de aduccin o conduccin deben tenerseen cuenta los siguientes requisitos:

1. Para los niveles bajo y medio de complejidad , la aduccin o conduccin debedisearse para el caudal mximo diario, (QMD) del ao horizonte del proyecto, si

se cuenta con almacenamiento; en caso contrario, debe disearse para el caudalmximo horario (QMH). En caso de sistemas con bombeo, debe disearse parael caudal medio diario y en los das de mayor consumo se aumentar el tiempode bombeo.

2. Para los niveles medio alto y alto de complejidad , la aduccin o conduccindebe disearse para el caudal mximo diario (QMD) del ao horizonte delproyecto ms las prdidas en la conduccin o aduccin y las necesidades en laplanta de tratamiento. En estos casos se supone que existe almacenamiento.

3. En todos los casos debe adicionarse el caudal estimado para el consumo deagua de lavado, de filtros y sedimentadores y el consumo interno de la planta


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4. En el caso de aducciones en canales abiertos deben calcularse las prdidas por evaporacin y si el canal no est revestido tambin deben considerarse prdidaspor infiltracin.

Leccin 9. Sistemas y obras de tratamiento y almacenamientoSegn Romero9, la calidad del agua cruda oscila grandemente de una fuente a otra; por ello, el tipo de tratamiento requerido para producir agua potable tambin vara.Dependiendo de la calidad del agua cruda, el grado de complejidad del tratamiento esdiferente. El diseo de una planta de tratamiento eficiente y econmica requiere unestudio de ingeniera cuidadoso basado en la calidad de la fuente y en la seleccinapropiada de los procesos y operaciones de tratamiento ms adecuados y econmicospara producir agua de la calidad requerida. Como no existe una norma o frmula quepermita determinar el tipo de planta requerido para tratar un agua, es necesario realizar los estudios de tratabilidad. Se han formulado criterios generales de tratamiento deagua cruda, segn la calidad de la fuente, los cuales sirven como gua. El Decreto 1594de 1984 establece los que se mencionan en la Tabla 11.

Tabla 11. Criterios de calidad para destinacin del recurso para consumo humano ydomstico, mg/L

Parmetro Requiere tratamientoconvencional*Requiere slodesinfeccin

Amonaco (como N) 1.0 1.0 Arsnico 0.05 0.05Bario 1.0 1.0Cadmio 0.01 0.01Cianuro 0.2 0.2Cinc 15.0 15.0

Cloruros 250.0 250.0Cobre 1.0 1.0Color (unidades) 75 20Fenoles 0.002 0.002Cromo hexavalente 0.05 0.05Difenil policlorados ND** NDMercurio 0.002 0.002

9 Romero Rojas Jairo Alberto. Purificacin del agua. 2002


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Parmetro Requiere tratamientoconvencional*Requiere slodesinfeccin

Nitratos (como N) 10.0 10.0Nitritos (como N) 1.0 1.0

pH (unidades) 5.0 9.0 6.5 8.5Plata 0.05 0.05Plomo 0.05 0.05Selenio 0.01 0.01Sulfatos 400.0 400.0SAAM 0.5 0.5Turbiedad - 10Coliformes totales NMP/100ml 20000 1000Coliformes fecales NMP/100ml 2000 -

Fuente: Romero Rojas Jairo 2002

* Tratamiento convencional: Coagulacin, floculacin, sedimentacin, filtracin ydesinfeccin.

** ND: No Detectable

El mtodo que se ha de utilizar en la purificacin depende bsicamente de lascaractersticas del agua cruda. La seleccin del proceso de tratamiento se hace con

base en la experiencia y en estudios de tratabilidad realizados en el laboratorio o conplantas piloto.

En la Tabla 12 se resumen los procesos de purificacin de agua ms usados en laactualidad.

Tabla 12. Procesos de purificacin de agua

Proceso PropsitoTRATAMIENTO PRELIMINARCribado Remocin de desechos grandes que pueden obstruir odaar los equipos de la plantaPretratamiento qumico Remocin eventual de algas y otros elementos acuticosque causan sabor, olor y color Presedimentacin Remocin de grava, arena, limo y otros materialessedimentables

Aforo Medida del agua cruda por tratar


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Proceso PropsitoTRATAMIENTO PRINCIPAL

Aireacin Remocin de olores y gases disueltos; adicin de oxgenopara mejorar sabor

Coagulacin / floculacin Conversin de slidos no sedimentables en slidossedimentablesSedimentacin Remocin de slidos sedimentables

Ablandamiento Remocin de durezaFiltracin Remocin de slidos finos, floc en suspensin y la mayorade los microorganismos

Adsorcin Remocin de sustancias orgnicas y color Estabilizacin Prevencin de incrustaciones y corrosinFluoruracin Prevencin de caries dentalDesinfeccin Exterminio de organismos patgenos

Fuente: Romero Rojas Jairo 2002

El agua debe purificarse para que est siempre libre de todo organismo patgeno, esdecir, que sea biolgicamente segura. La desinfeccin es efectiva para dicho propsitosi el agua carece de material suspendido. La posibilidad de que los microorganismospatgenos, especialmente los virus, se encuentren embebidos dentro de unrecubrimiento protector del material que produce turbiedad en el agua hace necesario,

para una buena desinfeccin, la remocin previa de la turbiedad.

El objetivo de los tanques de almacenamiento de agua tratada es compensar ladiferencia de volumen entre el consumo y el suministro del a la poblacin; este tanquedebe tener las siguientes condiciones:

1. Tapa de entrada mnima de 60cm con el fin de tener acceso al interior del tanquepara las labores de inspeccin y mantenimiento.

2. Escalera de fcil acceso.3. Impedir la entrada de aguas lluvias al interior del tanque.4. Borde libre para mantener aire a incluir vlvulas de entrada y salida de aire.5. Un sitio adecuado para colgar una lmpara con el fin de alumbrar el interior del

tanque.6. Vlvulas para controlar la entrada de agua y evitar y controlar los reboses.


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7. En el fondo del tanque se debe ubicar una tubera de salida para poder realizar los lavados y mantenimientos del tanque. Teniendo en cuenta que el volumenmnimo del tanque debe ser de 2 3 veces el dimetro de la tubera de salida

para impedir el ingreso de vorticidad a la tubera.

Leccin 10. Condiciones de operacin y mantenimientoSegn el RAS, los procedimientos y medidas pertinentes a la operacin continua ypermanente de los diferentes componentes de un sistema de agua potable ysaneamiento bsico seguirn los requerimientos establecidos en los Planos deConstruccin y los Manuales de operacin que deben tener disponibles en todomomento los operadores de las Entidades Prestadoras de los servicios municipales deacueducto, alcantarillado y aseo para cada uno de sus componentes, con el fin debrindar a los usuarios el respectivo servicio con los patrones de calidad y continuidadexigidos en el presente Reglamento Tcnico.

Una vez que la red de distribucin, o su ampliacin, entre en operacin, y durante todoel perodo de vida til del proyecto, deben verificarse las presiones en diferentes puntos

de la red, teniendo en cuenta los Manuales de Operacin y Mantenimiento.

Una vez que la red de distribucin se encuentre en operacin y durante todo el perodode vida til de sta, deben verificarse la calidad del agua en la red, teniendo en cuentalo establecido en el Captulo III del Decreto 475 de 1998 del Ministerio de Salud Pblica,o el que lo reemplace.

Romero, indica que dependiendo de las caractersticas propias de cada diseo, existencuatro factores principales que determinan si una planta posee las condicionesrequeridas para una operacin y mantenimiento ptimo, estos son:

1. Confiabilidad2. Flexibilidad3. Mano de obra


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Mantenimiento preventivo : Conjunto de actividades, recursos y ayudas programadospara identificar o prevenir defectos, reemplazar rutinariamente elementos fungibles,registrar e informar daos mayores en la planta de tratamiento y para conservarla, por lo

menos, durante su vida econmicamente til.

Mantenimiento correctivo : Conjunto de actividades, recursos y ayudas destinados areparar defectos y daos mayores para restablecer la produccin normal de la planta detratamiento.

Entre los principales factores por considerar para un mantenimiento satisfactorio, se

tienen los siguientes:

1. La responsabilidad del mantenimiento debe estar claramente definida y asignadaa personal competente.

2. Los recursos financieros deben estar claramente definidos y asegurada sudisponibilidad oportuna.

3. Se debe contar con el tipo y la cantidad de herramientas, repuestos y equiposapropiados para proveer el mantenimiento.

4. Todas las actividades de mantenimiento preventivo deben ser planeadas yprogramadas.

5. Debe existir un sistema de control y registro apropiado de las labores demantenimiento.

Captulo 3. SISTEMAS DE DISTRIBUCIN DE AGUAPOTABLE

En este captulo se establecen los criterios bsicos y requisitos mnimos que debencumplir las redes de distribucin de agua en los diferentes procesos involucrados en sudesarrollo, tales como la conceptualizacin, el diseo, la construccin, la puesta en


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marcha, la operacin y el mantenimiento, con el fin de garantizar seguridad, durabilidad,funcionalidad, calidad, eficiencia, sostenibilidad y redundancia en las captaciones dentrode un nivel de complejidad determinado. Para lo cual se revisara lo exigido por el RAS

en el Titulo B

Leccin 11. Red de distribucinSegn el RAS, la red de distribucin de agua potable se divide en cuatro segn el nivelde complejidad del sistema, as:

La red de distribucin primaria o red matriz de acueducto, es el conjunto de tuberasmayores que son utilizadas para la distribucin de agua potable, que conforman lasmallas principales de servicio del municipio y que distribuyen el agua procedente de laslneas expresas o de la planta de tratamiento hacia las redes menores de acueducto.Las redes matrices son los elementos sobre los cuales se mantienen las presionesbsicas de servicio para el funcionamiento correcto del sistema de distribucin general.

Las redes de distribucin secundarias y terciarias son el conjunto de tuberas

destinadas al suministro en ruta del agua potable a las viviendas y demsestablecimientos municipales pblicos y privados.

En algunas ciudades de nivel de complejidad alto , se consideran como redes dedistribucin secundaria a las tuberas de dimetros comprendidos entre 75mm (3pulgadas) y 300mm (12 pulgadas), y como redes de distribucin terciarias lascomprendidas entre 38mm (1.5 pulgadas) y 50mm (2.5 pulgadas), las cuales sealimentan desde las redes matrices y reparten agua en ruta.

En los municipios de los niveles de complejidad bajo, medio, medio alto , seconsidera que las redes de distribucin secundaria comprenden los dimetros entre38mm (1,5 pulgadas) a 100mm (4 pulgadas); y las tuberas matrices, los dimetros de150mm (6 pulgadas) en adelante y sobre stas deben garantizarse las presionesmnimas para que el sistema opere adecuadamente.


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El dimensionamiento de la red de distribucin debe justificarse con estudios econmicoscomparativos que permitan determinar los dimetros ptimos de cada una de las

tuberas de la red, compatibles con los requisitos tcnicos, las etapas de construccin yla viabilidad econmico financiera del proyecto. Para todos los niveles de complejidaddel sistema debe hacerse un diseo optimizado de la red de distribucin. En la Figura 4se presenta un ejemplo de una red de distribucin por gravedad.

Figura 4. Sistema por gravedad

Fuente: Gua de orientacin en saneamiento bsico para alcaldas de Municipios ruralesy pequeas comunidades 2009


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Los estudios econmicos comparativos deben hacerse no slo con el objeto de lograr la

optimizacin de la red de distribucin tomada aisladamente, sino con miras a encontrar una solucin global de costo mnimo del conjunto de los componentes que integran elsistema. En particular, debe ponerse especial atencin a aquellos sistemas que operenpor bombeo. Debe escogerse el sistema de distribucin cuyos costos de tuberas ycostos de bombeo, incluida su operacin en el largo plazo, sean los mnimos.

Para ver de manera grafica como se distribuye el agua potable a los hogares a travs

de la red de distribucin de agua potable, revise el siguiente video:

http://www.youtube.com/watch?v=-59xMQ30G1Q

Leccin 12. Tuberas y accesoriosPara aquellos casos de los niveles bajo y medio de complejidad en los cuales exista unared matriz y para los niveles medio alto y alto de complejidad, los dimetros mnimospara la red matriz se describen en la siguiente Tabla.

Tabla 13. Dimetros internos mnimos en la red matriz

Nivel de complejidad del Sistema Dimetro mnimoBajo 64mm (2.5 pulgadas)Medio 100mm (4 pulgadas) Medio alto 150mm (6 pulgadas)

Alto 300mm (12 pulgadas o ms segn diseo)

Fuente: RAS Titulo B 2000

El valor del dimetro mnimo de las redes menores de distribucin depende del nivel decomplejidad del sistema y del uso del agua, tal como se muestra en la Tabla 14.
http://www.youtube.com/watch?v=-59xMQ30G1Qhttp://www.youtube.com/watch?v=-59xMQ30G1Qhttp://www.youtube.com/watch?v=-59xMQ30G1Q


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Tabla 14. Dimetros mnimos de la red menor de distribucin

Nivel de complejidad del Sistema Dimetro mnimoBajo 38.1mm (1.5 pulgadas)Medio 50.0mm (2.0 pulgadas) Medio alto 100mm (4 pulgadas) Zona comercial e industrial63.5mm (2 pulgadas) Zona residencial

Alto 150mm (6 pulgadas) Zona comercial e industrial75mm (3 pulgadas) Zona residencial


En la Tabla 15 se indican los dimetros que pueden ser utilizados para el diseo y/o la

construccin de una red de distribucin, acogindose a las limitaciones establecidas enlas Tablas 13 y 14.

Tabla 15. Dimetros comunes comerciales para las tuberas de una red de distribucin

Milmetros Pulgadas38.1 1.550.0 263.5 2.575.0 3100 4150 6200 8250 10300 12350 14400 16450 18

500 20550 22600 24675 27700 28750 30900 361000 401050 42


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Milmetros Pulgadas1200 481500 60


La lista de dimetros dada en la tabla anterior corresponde a los dimetros nominalesde las tuberas comerciales que pueden ser admitidas para el diseo o la construccinde un sistema de distribucin de agua potable. Sin embargo, los clculos hidrulicos dela red de distribucin deben hacerse con los dimetros reales internos de las tuberas ymateriales escogidos.

Leccin 13. Conexiones domiciliariasEn el manual de abastecimiento de agua potable del Programa de Agua Potable y

Alcantarillado de Estados Unidos se establece que las conexiones domiciliarias sontuberas y accesorios que se instalan desde la red de distribucin hacia cada vivienda,para que las familias puedan utilizar el agua en la preparacin de sus alimento ehigiene.

La conexin domiciliaria consta de las siguientes partes:

1. Elemento de toma . Que puede constar de una t o una abrazadera.

2. Elemento de conduccin . Que va desde la toma hasta la vivienda.

3. Elemento de control . Constituido por una vlvula de compuerta o de paso a laentrada de la vivienda.

4. Conexin al interior . Es la distribucin interna de la vivienda.

Las conexiones domiciliarias conectadas a una red pblica pueden estar ubicadas fuerade la vivienda (un punto de agua al exterior de la vivienda, ver Figura 5) o dentro de lavivienda (conexin con mdulos sanitarios)


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Figura 5. Nivel de servicio con conexin domiciliaria fuera de la vivienda

Fuente: Gua de orientacin en saneamiento bsico para alcaldas de Municipios ruralesy pequeas comunidades 2009

El nivel de servicio debe ser de acuerdo a las necesidades de las familias, pero se ve

influenciado por la capacidad de la fuente, el monto de la inversin disponible, loscostos de operacin y mantenimiento y la capacidad tcnica y econmica de losusuarios.

El nivel de servicio con conexin domiciliaria dentro de la vivienda es el que proporcionamayor garanta sanitaria al usuario, ya que disminuye el requerimiento dealmacenamiento intra domiciliario del agua y los riesgos de contaminacin asociados aesa prctica (Gua de orientacin en saneamiento bsico para alcaldas de Municipios

rurales y pequeas comunidades)

Para aprender cmo se realiza la operacin y el mantenimiento de las conexionesdomiciliarias, revise el siguiente video:

http://www.youtube.com/watch?v=rtGWAM2io9U
http://www.youtube.com/watch?v=rtGWAM2io9Uhttp://www.youtube.com/watch?v=rtGWAM2io9Uhttp://www.youtube.com/watch?v=rtGWAM2io9U


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Leccin 14. Instalaciones hidrulicas

Las instalaciones hidrulicas son un conjunto de tuberas y conexiones de diferentesdimetros y diferentes materiales; para alimentar y distribuir agua dentro de laconstruccin, esta instalacin surtir de agua a todos los puntos y lugares de la obraarquitectnica que lo requiera, de manera que este liquido llegue en cantidad y presinadecuada a todas las zonas hmedas de esta estalacin tambin constara de mueblesy equipos. (Ing. Jeannette Mnica, Instalaciones hidrulicas). En la Figura 6 se presentaun ejemplo de las instalaciones que se pueden realizar en una casa.

Figura 6. Instalaciones de agua

Fuente: Ing. Jeannette Mnica, Instalaciones hidrulicas

Para continuar con las especificaciones que deben tener las instalaciones hidrulicas noremitimos al Titulo B del RAS, donde se aclara que una acometida es la tubera que va


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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNADEscuela de Ciencias Agrcolas, Pecuarias y del AmbienteContenido didctico

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