Obras de captacin2.4 Obras de captacin de agua subterrneasEl agua subterrnea existe casi en cualquier parte por debajo de la superficie terrestre, la exploracin de la misma consiste bsicamente en determinar en dnde se encuentra bajo las condiciones que le permitan llegar rpidamente a los pozos a fin de poder ser utilizada en forma econmica. La manera prctica de hacer lo anterior incluye la aplicacin de conocimientos tcnicos, experiencia en la perforacin y sentido comn. (Fig. 2.14 Identificacin de las aguas subterrneas).

A continuacin se describe un enfoque para realizar una exploracin del agua subterrnea. Ciertos indicios tiles en la localizacin de abastecimientos de agua subterrnea son por ejemplo, que sta probablemente se encuentra en mayores cantidades bajo los valles que en las partes altas; en las zonas ridas cierto tipo de plantas; nos indican que el agua que las nutre se encuentra a poca profundidad; asimismo en las reas en donde el agua aparece superficialmente como son manantiales, pantanos y lagos, tambin debe existir agua subterrnea aunque no necesariamente en grandes cantidades o de buena calidad; sin embargo, los indicios ms valiosos son las rocas, ya que los hidrlogos y los gelogos las agrupan sin importar que sean consolidadas como las areniscas, calizas, granitos y basaltos; o no consolidadas como las gravas, arenas y arcillas.La grava, la arena, y las calizas, son las mejores conductoras del agua, sin embargo, solo constituyen una parte de las rocas que forman la corteza terrestre y no todas ellas aportan la misma cantidad de agua. La mayor parte de las rocas constituidas de arcilla, lutitas y rocas cristalinas son en general pobres productoras, pero pueden aportar agua suficiente para usos domsticos en las reas en donde no se encuentran buenos acuferos.Los lineamientos generales para realizar una exploracin del agua subterrnea son los siguientes:Primero se elabora un plano geolgico que muestre los diferentes tipos de roca que afloren a la superficie y de ser posible, secciones y explicaciones anexas, deben mostrar justamente cules rocas son probables conductoras de agua y en donde se encuentran por debajo de la superficie.Despus de reunirse toda la informacin respecto a la existencia de pozos, su localizacin, profundidad de perforacin, profundidad a nivel del agua, caudal promedio y el tipo de rocas que se hayan encontrado al perforar. La historia de los pozos en donde el perforista ha tenido el cuidado de registrar la profundidad y el tipo de los diferentes estratos que ha ido encontrando al realizar la perforacin, siempre son de gran utilidad para conocer las condiciones geohidrolgicas de cualquier regin. La historia de un pozo es realmente til cuando incluye lo siguiente: Muestras de las rocas, informacin de cules estratos contienen agua y con qu facilidad la ceden, la profundidad a que se encuentre el nivel esttico del agua en los estratos que la contengan y los datos de las pruebas de aforo y bombeo de cada uno de los acuferos a fin de poder determinar cunta agua pueden aportar y cunto se abate el nivel del agua de acuerdo a los caudales de bombeo.Cuando no hay pozos o no existe la suficiente informacin sobre ellos, es necesario perforar algunos pozos de exploracin, mediante los cuales se obtienen muestras del material encontrado durante el avance de la perforacin, mismo que posteriormente es examinado y analizado para determinar cules estratos son los que contienen agua y de qu tamao son las reas en que se extienden.Los reportes y los planos que sobre las condiciones geohidrolgicas de cualquier regin se elaboren, deben mencionar los lugares en donde puede encontrarse el agua subterrnea, la calidad qumica de sta y en forma muy general que cantidad puede obtenerse, asimismo los lugares en que tienen lugar la recarga y descarga natural de los acuferos.

RECONOCIMIENTOS GEOLGICOS:Mediante los reconocimientos geolgicos es posible obtener conclusiones hidrogeolgicas de una regin, pudindose avanzar en forma rpida gracias al desarrollo que ha tenido a ltimas fechas la fotointerpretacin; sin embargo, en cualquier estudio siempre sern necesarios los reconocimientos de campo, que permiten afinar lo observado en las fotografas. En la exploracin, el gelogo se sirve de la petrografa, de la estratigrafa de la geologa estructural y de la geomorfologa. La petrografa constituye uno de los renglones ms importantes dentro de los reconocimientos geolgicos, ya que mediante ella, es posible determinar la porosidad y la permeabilidad caracterstica de los diferentes tipos de roca, eliminando en funcin de dichas caractersticas, las zonas que no representan condiciones favorables para la localizacin del agua subterrnea. La porosidad determina la cantidad de agua que puede almacenarse y la permeabilidad la facilidad con que sta puede extraerse. La tabla 2.1 muestra una clasificacin general de algunos tipos de rocas en funcin de su porosidad y de su permeabilidad.

La estratigrafa es un instrumento esencial para la prospeccin hidrogeolgica de extensas regiones de rocas sedimentarias o volcnicas. La posicin y el espesor de los horizontes acuferos as como la continuidad de las capas confinantes revisten particular importancia, por lo que el auxilio de la estratigrafa resulta siempre indispensable.La geologa estructural junto con la estratigrafa se utiliza en la localizacin de los horizontes acuferos que hayan sido desplazados por movimientos tectnicos.Los estudios estructurales son tambin utilizados para localizar zonas de fracturacin en rocas compactas pero frgiles; o bien en la localizacin de fallas en materiales no consolidados que en ocasiones pueden formar barreras hidrolgicas, las cuales son importantes en el estudio del movimiento del agua subterrnea.

Las aguas de las capas acuferas del subsuelo se clasifican en:a) aguas freticas y b) aguas artesianas.Las aguas freticas son aquellas que no tiene presin hidrosttica, trabajan por la accin de la presin atmosfrica, circulando el agua en materiales graduados, no confinados, como arenas y gravas, esta agua se localiza a profundidades que van de 1.0 a 30.0 metros .Las aguas artesianas son aquellas que estn confinadas bajo una presin hidrosttica mayor que la atmosfrica, por una capa superpuesta de material relativamente impermeable esta agua se localiza a profundidades que van de 31.0 a 300 metros de profundidad o ms. Desde el punto de vista de calidad las aguas artesianas es la de mejor calidad; en muchos casos potable, en otros muy mineralizada y es la que est menos expuesta a la contaminacin. Se estima que aproximadamente el 90% el agua que se usa para industria y ms o menos el 70% de los abastecimientos pblicos de agua para consumo domstico, procede del bombeo de aguas subterrneas, en nuestro medio.

2.4.1. CAPTACIN DE MANANTIALES:

Generalidades.El principal objetivo es captar y aprovechar los pequeos manantiales, que se encuentran generalmente en las laderas de las montaas, con el fin de llevar el agua a las partes bajas, donde se aprovechar para el consumo humano (figura 2.1.a)Los factores ms importantes que intervienen en la localizacin, direccin y rea de influencia de los afloramientos son: El ciclo hidrolgico de la regin La topografa La geologa de la cuencaLas aguas de manantial generalmente fluyen desde un estrato acufero de arena y grava y afloran a la superficie debido a la presencia de un estrato de material impermeable, tal como arcilla o roca, que les impide fluir e infiltrarse. Los mejores lugares para buscar manantiales son las laderas de montaas. La vegetacin verde en un cierto punto de un rea seca puede indicar la presencia de un manantial en el lugar o aguas arriba. Los habitantes de la zona son los mejores guas, y probablemente, conocen todos los manantiales del rea.El agua de manantial generalmente es potable, pero puede contaminarse si aflora en un estanque o al fluir sobre el terreno. Por esta razn el manantial debe protegerse con mampostera de tabique o piedra, de manera que el agua fluya directamente hacia una tubera, evitando as que pueda ser contaminada.Para proteger el manantial debe excavarse la ladera donde el agua sale y construirse un tanque o caja de manantial, como se muestra en la (Fig. 2.15) El detalle de la figura muestra la unin de la tubera con los codos a 90o, con el fin de permitir que el filtro sea levantado sobre el nivel del agua para su limpieza. Debe tenerse el cuidado de no excavar demasiado en el estrato impermeable, ya que puede provocarse que el manantial desaparezca o aflore en otro sitio.

Caja de manantialAntes de construir el muro de la caja de manantial adyacente a la ladera, es conveniente apilar rocas sin juntear contra el ojo del manantial. Esto es con el fin de construir una cimentacin adecuada del muro posterior para evitar que al salir el agua deslave el material del acufero. Debe tenerse presente que despus de una lluvia el agua puede fluir ms rpidamente por lo que el muro debe quedar firmemente colocado, para ello se pueden emplear rocas de gran tamao combinadas con algunas pequeas, grava e incluso arena para llenar los espacios.La tubera de salida debe estar colocada a cuando menos 10 cm sobre el fondo de la caja y bajo el nivel donde aflora el agua. Si el nivel del agua en la caja del manantial fuera muy alto, los sedimentos podran bloquear el afloramiento del agua. En el extremo de la tubera de salida, localizado en interior de la caja, debe instalarse un filtro para evitar que piedras, ramas u otros objetos obstruyan la tubera. Una manera de hacer este filtro es con un tramo corto de tubera de polietileno, taponado en un extremo y con pequeas perforaciones a su alrededor. Tambin debe instalarse una tubera de demasas de dimetro suficiente para desaguar el gasto mximo en poca de lluvias bajo el nivel de afloramiento del agua. El extremo de la tubera de demasas localizado en el interior de la caja debe quedar cubierto con un filtro adecuado para mantener fuera a los mosquitos y a las ramas. La losa de la caja debe quedar al menos 30 cm arriba del nivel del terreno para evitar que el agua de lluvia entre a la caja. Tambin con esta finalidad, el registro que se construye en el techo de la caja debe tener un reborde de 10 cm. La tapa de registro debe quedar asegurada con bisagras y candado. Una tercera tubera localizada en el fondo de la caja se instala con la finalidad de extraer los sedimentos. Esta tubera debe tener en su extremo un tapn que no pueda retirar cualquier persona sin herramientas. Si no es posible hacer una excavacin suficiente para que el fondo de la caja del manantial est 10 cm por debajo de la tubera de salida, entonces puede usarse una tubera de 5 cm de dimetro y conducir el agua a otra caja localizada a una distancia no mayor de 50 m a la cual se le llama trampa de sedimentos (Fig.2.16). Esta caja tambin debe tener losa, tubera de demasas a prueba de mosquitos y tubera de salida a 10 cm del fondo con filtro. Si el manantial tiene un rendimiento menor a 5 litros por minuto la trampa se puede construir para varios manantiales, como se muestra en la (Fig. 2.16). Esta caja debe contar con registro

Tres manantiales protegidos conectados a una trampa de sedimentos.

Los manantiales pueden ser de afloramiento, de emergencia, de grieta o filn segn los intersticios de donde proviene el agua y de tipo artesiano segn su origen Fig. 2.17.

La captacin se puede hacer mediante cajas cerradas de concreto reforzado o mampostera denominadas cajas colectoras. El agua se debe extraer solamente con una tubera que atraviese la caja. Se debe excavar lo suficiente para encontrar las verdaderas salidas del agua, procurando que la entrada del agua a la caja de captacin se efecte lo ms profundo posible, se debe de dotar a la caja de un vertedor de demasas (Fig. 2.18 a y b).

Caja colectora para captar las aguas de manantial

Caja colectora

Recomendaciones para evitar la prdida del manantial o bien la disminucin del gasto:

Limpiar con todo cuidado la zona de afloramientos, quitando rboles, basuras, lodo, hierbas, etc.Conducir el agua por medio de tubera perforada de barro o de concreto sin juntear (Galera Filtrante), localizada a un nivel inferior al que tengan los brotes de agua, basta una caja colectora de mampostera, la cual debe tacharse con una losa de concreto.Al construir las cajas colectoras los muros no se deben desplantar a mucha profundidad, ya que al afectar excavaciones en la zona de afloramiento se notan cambios en el rgimen hidrulico.Debe evitarse el uso de explosivos que casi siempre hacen perder el afloramiento y a veces es imposible volver a localizarlos. Debe evitarse el bombeo que se hace para trabajar en seco, pues aleja algunas corrientes de agua y aunque en ocasiones vuelven a aparecer en la superficie, pueden cambiar la localizacin del manantial.Hay que tener presente que la colocacin de tuberas, materiales graduados, cajas colectoras, etc., debe hacerse precisamente sobre el manantial y no construir la conduccin hasta tener una idea del gasto efectivo.

Aguas freticas

Como ya sabemos, estas aguas se caracterizan por estar a la presin atmosfrica, esta agua no tienen presin hidrosttica y circular en materiales granulares no confinados como arena, grava etc. Estas aguas se captan mediante pozos noria, mediante galeras filtrantes, mediante sistemas de puyones o de pozos Ranney.2.4.2. POZOS SOMEROSLos pozos someros a cielo abierto (norias) Son aquellos que permiten la explotacin del agua fretica y/o sublvea. Se construyen con picos y palas; tienen dimetros mnimos de 1.5 m. y no ms de 30 m. de profundidad.Para permitir el paso del agua a travs de las paredes de los pozos someros se dejan perforaciones de 25mm de dimetro con espaciamiento entre 15 y 25 cm, centro a centro. Si las paredes del pozo son de mampostera de piedra o tabique, se dejan espacios sin juntear en el estrato permeable para permitir el paso del agua (Fig. 2.19).

Pozos somerosLos pozos someros (hasta 30 metros de profundidad) pueden tener las siguientes desventajas para servicio pblico. Da un rendimiento variable por la fluctuacin considerable del nivel freticoCalidad sanitaria del agua probablemente deficiente.Para estos pozos excavados a cielo abierto existe el procedimiento tipo " indio " (por tener su origen en la India). En estos pozos, la cimbra se forma previamente en el exterior y en el sitio de la construccin, se arma el refuerzo y se va colocando el ademe o pared, mismo que por su propio peso y con el auxilio de la excavacin se va hundiendo a medida que se profundiza el pozo. El ademe se forma en anillos de 1.00 a 1.50 m. de altura, con el dimetro requerido y espesor mnimo de 0.30 m. dependiendo ste ltimo del peso que debe tener los anillos para vencer la friccin entre el concreto y el suelo (Figura 2.20).

Pozo tipo noria

2.4.3. CAPTACIN POR GALERAS FILTRANTES.Una galera filtrante se utiliza principalmente para captar el agua sublvea de corrientes superficiales, construyndose de preferencia en los mrgenes, paralelamente a la corriente o transversalmente, tambin cuando el agua subterrnea est a profundidad moderada. Estas obras, en lo general, deben proyectarse de acuerdo con la posicin y forma del acufero, con el corte geolgico y con las curvas de nivel del terreno y de la superficie exterior del nivel fretico, a fin de orientar la galera con la direccin de la mayor pendiente de la superficie formada por el nivel de saturacin.Las galeras filtrantes son excavaciones en tneles o a cielo abierto, revestidas o no, que penetran en la zona de saturacin del terreno para captar y colectar por gravedad el agua del subsuelo.

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