01.06-1 Captaciones Agua

8/15/2019 01.06-1 Captaciones Agua

1/27

03/05/2016

1

CURSO:SANEAMIENTO

DOCENTE:

ING° CARLOS LUNA LOAYZA

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA ACADEMICO PROFESIONAL DEINGENIERIA CIVIL

CAPITULO III

ESTUDIO DE FUENTES YCAPTACIONES

DOCENTE:

ING° CARLOS LUNA LOAYZA

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA ACADEMICO PROFESIONAL DEINGENIERIA CIVIL


2/27

03/05/2016

2

5.0 ESTUDIO DE FUENTES Y CAPTACIONES5.1 GENERALIDADES.

Las condiciones fundamentales de una obra de toma,consisten en:

La seguridad de su capacidad hidráulica, con un mínimoriesgo de interrupción, para captar el caudal máimodiario para el final del período de dise!o" #ste $ltimo,normalmente se debe fi%ar en 20 a!os para las obrasci&iles ' en 10 a!os para el e(uipamiento electromecánico"

La confiabilidad ' estabilidad de la calidad de agua" )apa* de captar el caudal de dise!o, a$n en las

condiciones más desfa&orables"

#s necesario conocer el + mínimo disponible del curso deagua, sustentado en datos de aforos '/o plu&iomtricos,obtenidos durante un período

5.0 ESTUDIO DE FUENTES Y CAPTACIONES5.1 GENERALIDADES.

#l caudal en poca de estia%e, debe poder cubrir en ecesoel + dise!o"

-i la corriente fuera de mu' pe(ue!o caudal ' tirante,puede pro'ectarse una presa de deri&ación para

mantener la toma sumergida" -e debe de obtener los registros históricos de ni&eles de

agua con la finalidad de definir:

• Las protecciones necesarias de la boca de captaciónmediante re%as o láminas perforadas,

• La seguridad estructural, mediante un empla*amientode la obra en un fondo estable, ' reali*ar las&erificaciones a la flotación, al &olcamiento"


3/27

03/05/2016

3

5.0 ESTUDIO DE FUENTES Y CAPTACIONES5.2 FUENTES DE AGUA.

NORMATIVIDAD.

#).s

La normati&idad eruana controla la calidad del aguamediante los #stándares de )alidad .mbiental, en la cual seindica las condiciones ' características mínimas (ue deben decumplir los cuerpos de agua con fines de abastecimientohumano"

#n el Decreto Supreo N! 002"200#"MINAM, indica (ue lasfuentes (ue cup$%& co& $%' ECA' (e $% c%te)or*% 1 pue(e&'er ut+$+,%(%' p%r% e$ %-%'tec++e&to u%&o"


Los tipos de fuentes de .gua son:

-uperficiales: íos

Lagos

ares

#mbalses

-ubterráneos: anantes

o*os

alerías filtrantes


4/27

03/05/2016


)aracterísticas de las fuentes de agua para abastecimientohumano:

PARAMETRO AGUA SUPERFICIAL AGUA SU/TERRANEA

4urbiedad

6ísico7

8aría con las estaciones o

rgimen plu&ial de la *ona

ermanece cosntante durante

el tiempo

)olor ara &e* tiene color eenralmente tiene el color

ocasinado por las formaciones

geológicas (ue cru*a

:ure*a

+uimica7

eneralmente son aguas

blandas con dure*as menores

a 250 mg/lt de carbonato de

)alcio ' 1g

eneralmente son aguas duras

cerca a 500 mg/lt

)ontaminación;actereológica

;iologico7

eneralmente tienecontaminación bactereológica

ara &e* presentancontaminación bactereológica"

)audal eneralmente aporta un

ma'or caudal, dependiendo

del mes ' el rgimen plu&ial"

ara&e* ecede los 200 lt/seg

e(uerimiento

de energía

ara &e* se re(uiere energía eneralmente se re(uiere de

energía

4ratamiento enerlamente re(uiere de

tratamiento f ísico '

bactereológico

eneralmente re(uiere de

tratamiento (uímico

5.0 ESTUDIO DE FUENTES Y CAPTACIONES5. TIPOS DE CAPTACION.

Captaciones Superficiales Aguas pluvialesRíos y arroyosLagos y Embalses

Captaciones de Manantese ladera y de fondo

Captaciones de Aguas Subterr!neos"o#os "rofundos


5/27

03/05/2016

5

5.0 ESTUDIO DE FUENTES Y CAPTACIONES5. CAPTACIONES SUPERFICIALES5..1 C%pt%c+& (e %)u%' p$u+%$e'

La captación de estas puedehacerse en los te%ados o áreasespeciales debidamentedispuestas"

#n estas condiciones el aguaarrastra las impure*as dedichas superficies, por lo (ue

para hacerla potable espreciso filtrarla"

La filtración se consiguemediante la instalación de unfiltro en la misma cisterna


%3 E$ c+'ter&% Ve&ec+%&%#s un tipo de al%ibes,denominados así por suorigen, están formados por un

hueco re&estido, relleno dematerial filtrante, con un po*ocentral de toma ' canaleslaterales de entrada donde seproduce una decantaciónelemental"#l agua pasa de los canales alinterior de la masa filtrante,recorrindola de arribahacia aba%o ' entrando en elpo*o por su parte inferior"

C+'ter&%' Ve&ec+%&%'


6/27

03/05/2016

6


-3 E& e$ %$4+-e (e +$tro 'uper+or"La entrada de agua se efect$apor arriba, pasandopor un filtro situado en suparte más alta (uedesemboca en el al%ibepropiamentedicho, de esta forma el agua

no permanece en el filtro mástiempo del necesariopara su filtración"

-u capacidad es casi del 100<de su &olumen"

A$4+-e (e +$tro 'uper+or

5..1 C%pt%c+& (e %)u%' p$u+%$e'c3 E& ,o&%' 6r+(%'.

#s el propio terreno el (ueconstitu'e estas superficies

de recogida"#n este caso, se disponenuna serie de elementos decanali*ación murosinterceptores, conducciones,etc"7 (ue guían el agua hastael al%ibe".ntes de llegar al al%ibe lasaguas pasan al recibidordecantador7, donde (uedandepositadas las impure*as"

Super+c+e (e reco)+(%

5.0 ESTUDIO DE FUENTES Y CAPTACIONES5. CAPTACIONES SUPERFICIALES


7/27

03/05/2016

=

5..1 C%pt%c+& (e %)u%' p$u+%$e'Cr+ter+o (e (+'e7opara dise!ar este tipo de captaciones debemos de tener presente lossiguientes aspectos:• Super+c+e 8ue % % (re&%r

>rea (ue este tipo de captación drena o recolecta, pudiendoconstituirse en las áreas de los techos de las &i&iendas, calles (uepor pendiente colectan o superficies determinadas de drena%e"

• I&te&'+(%( (e $% prec+p+t%c+& e(+% (e $% ,o&%?nformación obtenida de los registros de precipitaciones de lasestaciones meteorológicas más cercanas, a la cual se le da eltratamiento estadístico correspondiente obteniendo la ?ntensidadde precipitación media


5..1 C%pt%c+& (e %)u%' p$u+%$e'Cr+ter+o (e (+'e7o• Coe+c+e&te (e (re&%4e (e$ +$tro

)uando se plantea un material filtrante antes de decepcionar lasaguas plu&iales, se debe de e&aluar el )oeficiente de permeabilidadcon la finalidad de poder no solo determinar el &olumen de agua(ue pasa, sino el periodo de limpie*a de este filtro"

• Vo$ue& % %$%ce&%re acuerdo al caudal captado, se planteará la capacidad dealmacenamiento del tan(ue tipo cisterna enterrado7 (uealmacenara las aguas captadas en la temporada de llu&ias"



8/27

03/05/2016

@

5..1 C%pt%c+& (e %)u%' p$u+%$e'Cr+ter+o (e (+'e7oM9to(o r%c+o&%$.• #l mtodo puede ser aplicado a pe(ue!as cuencas de drena%e

agrícola, aproimadamente si no eceden a 1300 has ó 13 AmB "

• #n el mtodo racional, se supone (ue la máima escorrentíaocasionada por una llu&ia, se produce cuando la duración de sta esigual al tiempo de concentración tc7" )uando así ocurre, toda la

cuenca contribu'e con el caudal en el punto de salida"


5..1 C%pt%c+& (e %)u%' p$u+%$e'Cr+ter+o (e (+'e7oM9to(o r%c+o&%$.

onde:$ % Caudal m!&imo' en m()sC % Coeficiente de escorrentía' *ue depende de la cobertura vegeta+' la

pendiente y el tipo de suelo' sin dimensiones,- % -ntensidad m!&ima de la lluvia' para una duraci.n igual al tiempo

de concentraci.n'y para un período de retorno dado' en mm)/r A % 0rea de la cuenca' en /a

360

CIAQ =



9/27

03/05/2016

C


onde:$ % Caudal m!&imo' en m()sC % Coeficiente de escorrentía' *ue depende de la cobertura vegeta+' la

pendiente y el tipo de suelo' sin dimensiones,- % -ntensidad m!&ima de la lluvia' para una duraci.n igual al tiempo

de concentraci.n'y para un período de retorno dado' en mm)/r A % 0rea de la cuenca' en 1m2

3.60

CIAQ =



Coeficiente de escorrentía' *ue depende de la cobertura vegeta+' lapendiente y el tipo de suelo' sin dimensiones,



10/27

03/05/2016

10

5..1 C%pt%c+& (e %)u%' p$u+%$e'Cr+ter+o (e (+'e7oM9to(o r%c+o&%$."ara poder calculo el caudal m!&imo debemos de determinar primeramentelos siguientes factores:

3iempo de Concentraci.n 4tc51irpic/

Australiana

6eorge Rivero

0.3853

0.0195 L

tc H

=

0 .1 0 .2

58 Ltc

A S =

( )( )0.04

16

1.05 0.2 100

Ltc

p S =

−


5..1 C%pt%c+& (e %)u%' p$u+%$e'Cr+ter+o (e (+'e7o)álculo del coeficiente de permeabilidad del medio filtrante"


Pere6etro' (e c%r)% co&'t%&te.

onde:D E )onducti&idad hidráulica L4F17+ E flu%o de agua por muestra LG4F17L E Longitud de la muestra L7. E >rea de la muestra LB7Hh E )arga hidráulica L7

*

*

Q LK

h=

∆


11/27

03/05/2016

11

5..2 C%pt%c+& (e corr+e&te' (e %)u% (e r*o' o %rro:o'.%3 To%' co& o-r%' tr%&'er'%$e' % u&% corr+e&te (e %)u%.

To% t+po Re4%.Son recomendabe! "ara #ona! mon$a%o!a! ' cuando se cuenta conbuena fundaci.n o terrenos rocosos y en el caso de grandes variaciones de $en pe*ue7os cursosde agua,



To% t+po Re4%.



12/27

03/05/2016

12


To% t+po Re4%.• D+'e7o

)onsisten en un pe(ue!o muro trans&ersal a la corriente, conre%a superior de captación (ue permita el ingreso de las aguas' limite la entrada de los materiales sólidos"La obra de toma debe estar constituida por los siguienteselementos:• Ina re%a de captación dispuesta trans&ersalmente a la

dirección de la corriente"• In canal de captación"• Ina tubería o canal de conducción"• Ina compuerta (ue permita la regulación de caudales"• Ina cámara desarenadora"


5..2 C%pt%c+& (e corr+e&te' (e %)u% (e r*o' o %rro:o'.-3 To%' $%ter%$e'.

• Ap$+c%c+&ara ríos caudalosos, anchos ' de gran pendiente,

preferiblemente con reducidas &ariaciones de ni&el"



13/27

03/05/2016

13



NAME

NAMIN


• D+'e7o• )onsisten en u& c%&%$ (e e&tr%(% (ue impida el acceso de

elementos flotantes"• #l ep$%,%+e&to con&iene (ue sea %$ +&%$ (e $%' cur%' : e& $%

or+$$% e;ter+or, ' en lugares protegidos de erosiones"• La -oc%to% (e-e e't%r u-+c%(% por (e-%4o (e$ NAMIN ' por

encima del probable ni&el de embancamiento"• La -oc%to% co&+e&e 8ue e't9 pro+'t% (e (o' re4%'" Ina de

ellas con 'ep%r%c+& (e -%rr%' (e 2 % 2


14/27

03/05/2016

1

5..2 C%pt%c+& (e corr+e&te' (e %)u% (e r*o' o %rro:o'.c3 To%' $%ter%$e' co& pre'% (er+%(or%.

• Ap$+c%c+&)ursos de agua angostos, ' cuando se presenten pocas deestia%e prolongadasK la presa tiene entonces la finalidad de laele&ación del pelo de agua de modo (ue sta alcance unaaltura adecuada ' constante sobre la boca de captación"





15/27

03/05/2016

15


• D+'e7o• #l muro erte(or (e-er6 per+t+r $% (e'c%r)% a tra&s de l

del agua no captada"• .guas aba%o del muro, $%' e$oc+(%(e' %ue&t%&" ro'ectar

los (+'po'+t+o' p%r% (+'+p%r $% e&er)*% del agua• .guas arriba de la presa, debido a la 'o-ree$e%c+& (e$

pe$o (e %)u%< $%' e$oc+(%(e' 'e re(uc+r6& : 'e pro(uc+r6&'e(+e&t%c+o&e'

• ro'ectar un c%&%$ (e $+p+e,% $%ter%$ (e uerte pe&(+e&tepara for*ar el arrastre del material sedimentado"

• eberán pro:ect%r'e $%' copuert%' (ue permitan reali*arla oper%c+& : %&te&++e&to"


5..2 C%pt%c+& (e corr+e&te' (e %)u% (e r*o' o %rro:o'.(3 To%' co&'tru+(%' e& $%' 6r)e&e' (e$ r*o.

• Ap$+c%c+&-on aconse%ables para el caso de cursos de llanura, cuando el

ni&el de las aguas es suficientemente estable"



16/27

03/05/2016

16



NAME

NAMIN

NAMO


• D+'e7o• #s preferible co$oc%r$% e& tr%o' recto' : e& $% or+$$% (e %:or

prou&(+(%("• #mpla*ar la %-ertur% por (e-%4o (e$ &+e$ (e e't+%4e : % u&%

(+'t%&c+% *&+% (e 0


17/27

03/05/2016

1=

5.. FLU=O A TRAV>S DE ORIFICIOS Y VERTEDORES.D+ere&c+%'


ORIFICIO VERTEDORES

erímetro mo%ado, está conformado erímetro mo%ado es el perímetroor todo el perímetro del orificio de la parte en contacto con el agua

Per&me$romo'ado

T(ran$e)

T(ran$e)

5.. FLU=O A TRAV>S DE ORIFICIOS Y VERTEDORES.D+ere&c+%'


ORIFICIO VERTEDORES


18/27

03/05/2016

1@

5.. FLU=O A TRAV>S DE ORIFICIOS Y VERTEDORES.%." F$u4o e& c%&%$e'


ECUACION DE CONTINUIDAD

ECUACIONES DE MANNING

2 1

3 21

Q AR S n

=

*Q V A=

5.. FLU=O A TRAV>S DE ORIFICIOS Y VERTEDORES.%." F$u4o e& c%&%$e'


Do&(e?+ E )audal mG/s7

8 E 8elocidad m/s7. E >rea mo%ada mB7 E h E 4irante agua m7b E .ncho o solera m7n E ugosidad E erímetro mo%ado m7 E adio hidráulico m7- E endiente fondo canal m/m7

4ubería )J 0"013 a 0"0154ubería 8) 0"0104ubería 8)FI 0"00C

2 1

3 21

Q AR S n

=

*Q V A=

A R

P=


19/27

03/05/2016

1C

5.. FLU=O A TRAV>S DE ORIFICIOS Y VERTEDORES.-." F$u4o e& erte(ore'


5.. FLU=O A TRAV>S DE ORIFICIOS Y VERTEDORES.-." F$u4o e& erte(ore'



20/27

03/05/2016

20

5.. FLU=O A TRAV>S DE ORIFICIOS Y VERTEDORES.c." F$u4o e& or++c+o'


2 2

1 1 2 2

1 22 2

V P V P Z Z

g gγ γ + + = + +

ara calcular el flu%o (ue seproduce a tra&s de unorificio utili*aremos laecuación de ;ernoulli"

#sta se utili*a para flu%osideales"

5.. FLU=O A TRAV>S DE ORIFICIOS Y VERTEDORES.c." F$u4o e& or++c+o'


2

2

2

2

0 0 0 02

2

2 * *

V h

g

V h

g

V g h

+ + = + +

=

=

empla*ando &alores para elpunto 1 ' 2 obtenemos:

onde )d E coeficiente dedescarga

*

2* * *

* * 2 * *

Q V A

Q g h A

Q Cd A g h

=

=

=


21/27

03/05/2016

21

5.. FLU=O A TRAV>S DE ORIFICIOS Y VERTEDORES.(." E4ep$o 01


ise!ar una captación lateral en un río de cauce definido del cualse re(uiere deri&ar un caudal de + E 50 lt/seg, habiendo reali*adolas mediciones de &elocidad obteniendo una &elocidad de 0"60m/seg"

)on tal fin se plantea la construcción de un &ertedor (ue contiene

barras de 10 mm de espesor ' separadas 25 mm lu* libre7"

Ina de las eigencias del unicipio es (ue el ancho del &ertedordebe ser dos &eces su altura "

5.. FLU=O A TRAV>S DE ORIFICIOS Y VERTEDORES.(." So$uc+& 01


)álculo de la sección del &ertedor"

or condición del problema LE2h

*0.050 ³ /

0.083 ²0.6 /

Q V AQ m s

A mV m s

=

= = =

2*

0.083 ²* 0.204

2 2

L h

A m A L h h m

=

= ⇒ = = =


22/27

03/05/2016

22



Mbtenemos los siguientes resultados"

)alculando el n$mero de barras

NJ ;arras E 11

0.204

0.408

h m

L m

=

=

0.025 0.010 0.035

0.40811.66

0.035

espaciamiento barra espacimiento barras

espaciamiento

Barras

espaciamiento

e e e

e m

L m N

e m

−= +

= + =

° = = =



ise!ar una captación en un curso de agua (ue re(uiere unrepresamiento pre&io, discurriendo por el río un caudal total de

100 lt/seg", del cual se debe de deri&ar un caudal de =0 lt/s "La captación debe de ubicarse en la cresta del umbral del &ertedorubicado en la presa, con la finalidad de asegurar (ue no ingresensobrenadantes se colocará unas re%as de fierro de 12"5 mm deespesor espaciados cada 25 mm, teniendo una longitud cada barrade 15 cm")alcular las dimensiones de la *ona de captación ' del canal (uetransporta las aguas hasta la cámara de reunión" .sumir (ue lalongitud del &ertedero es de 1"25 m"


23/27

03/05/2016

23






24/27

03/05/2016

2





)alculamos las dimensiones del &ertedero"

-in contracción

)on contracción

3/ 2

3/ 2

1.84* *

0.10 1.84*1.25*

0.1236 .

Q L H

H

H m

=

=

=

( )

3/ 2

3/ 2

1.84* ´*

´ 0.2*

0.10 1.84 * 0.2* *

0.1253 .

Q L H

L L H

L H H

H m

=

= −

= −

=


25/27

03/05/2016

25



)alculamos las dimensiones de la captación"La captación es del tipo ORIFICIO

>rea libre utili*ada paracaptar el agua (ue pasa

* * 2 * *Q Cd A g H =

700.64* * 2*9.81*0.12

1000

0.06975 ²

A

A m

=

=



)alculamos las dimensiones de la captación")alculo del n$mero de barras

n E 1@ barrase E 1C espacios

)omprobando:

La longitud del umbral es suficiente para los orificios"

* *( 1)

0.071 0.025*0.15*( 1)

17.60 18

espaciamiento barra A e l n

n

n barras

= +

= +

= ≈

18*(0.0125) 19* (0.025)

0.70 ²

A

A m

= +

=


26/27

03/05/2016

26



)alculamos las dimensiones del canal de conducción"

b E 0"15

n E 0"013 )oncreto

ara e&itar sedimentación:

8 O 0"60 m/s

Itili*ando la ecuación de continuidad"*

0.70 ³ / 0.117 ²

0.60 /

Q V A

Q m s A m

V m s

=

= = =



)alculamos las dimensiones del canal de conducción"

Itili*ando la fórmula de anning

*

0.117 ² 0.15 *

0.78 .

A b Y

m Y

Y m

=

=

=

0.1170.068

0.15 2*0.78

A R

P= = =

+

2 / 3 1/ 20.068 *

0.600.013

2.18 /

S

S m Km

=

=


27/27

03/05/2016



esultados obtenidos"18 barras @ 25 mm

0.66 m

L = 1.25 m

S = 0.016 %

CAMARA DE

REUNION

Q



ise!ar una toma dispuesta en un di(ue si se desea captar uncaudal de 15 lt/seg de un río (ue tiene los siguientes aforos:

)audal mínimo del río E 25 lt/seg)audal medio del río E C0 lt/seg)audal máimo del río E 620 lt/seg

.sumir (ue las re%as de captación tiene un diámetro de 20 mm" 'un espaciamiento de 25 mm"

4odas las dimensiones (ue faltan deberán ser asumidas por elpro'ectista, inclu'endo un plano en planta, ele&ación ' seccionestrans&ersales"

01.06-1 Captaciones Agua

Documents

Transcript of 01.06-1 Captaciones Agua