Generalidades

CAPITULO IIESTUDIOS DE CAMPOII.1.- INVESTIGACIONES PRELIMINARES EN LAS LOCALIDADESEl concepto estudio, se puede definir como el conjunto de conocimientos tcnicos y estadsticos que es necesario obtener de una localidad para poder efectuar un proyecto. Un estudio para proyectos de agua potable deber contener todos los datos bsicos de la localidad o localidades por abastecer, as como tambin datos regionales, principalmente del municipio a que pertenezcan, programndolo en los siguientes aspectos:

a) Estudios de campob) Estudios preliminaresc) Estudios de gabineteUn estudio debe ser lo ms completo posible, los tcnicos que lo realizan debern procurar obtener la informacin tcnica y estadstica justa, verdica y suficiente, tomando en cuenta las limitaciones que se tengan de tiempo y el tipo de localidad por considerar en el proyecto.

a) Estudios de campo

Los estudios de campo debern ser realizados por tcnicos experimentados: la investigacin se deber efectuar directamente en la localidad y fuera de ella, procurando obtener los datos bsicos tanto locales como regionales en dos aspectos:

Investigaciones preliminares.- relacionadas con el problema que se trata de resolver, reuniendo las solicitudes que se hayan hecho para la construccin de las obras de abastecimiento de agua potable y los datos socioeconmicos de la localidad. Estudios complementarios.- Debern ser programados por un Ingeniero Civil, utilizando los servicios de tcnicos especializados en: Anlisis de calidad del agua, Geohidrologa, Hidrometra, Topografa y Fotogrametra, etc.

b) Estudios preliminares

Las investigaciones preliminares comprenden dos etapas que se mencionan a continuacin:

Informacin previa.- Es indispensable conocer inicialmente, en todo estudio, que solicitudes se han realizados previamente a las autoridades estatales y municipales para la construccin de obras de abastecimiento de agua potable.En algunas ocasiones es necesario tener el pleno consentimiento de la comunidad para la ejecucin de las obras, expresando en una solicitud en la que se manifieste, adems la aportacin de fondos en efectivo, mano de obra no especializada y materiales de la regin.

Investigacin directa.- Esta investigacin se har en la localidad, para lo cual el Ingeniero se pondr en contacto y solicitar la ayuda de las autoridades locales y municipales para el mejor desempeo de su labor; para lograr lo anterior se obtendrn los siguientes datos:1) Informacin general: Datos histricos, sucesos que han influido en su evolucin Localizacin geogrfica Categora poltica Orografa Hidrografa Meteorologa, temperatura, precipitacin pluvial, clima, direccin de los vientos dominantes, etc. Comunicaciones y transportes, tarifas de fletes, etc. Descripcin de la localidad, zonas residenciales, comerciales e industriales, colonias, barrios, calles, edificaciones, etc.2) Servicios pblicos: Abastecimiento de agua pblico, poblacin servida, caractersticas de la fuente de abastecimiento y estado de conservacin de las obras. Alcantarillado, tipo de sistema y lugar de vertido. Caractersticas de energa elctrica Pavimentos, banquetas y guarniciones. Mercados y rastros. Otros servicios como: correos, telfono, telgrafo, bancos, hoteles, cines, campos deportivos, etc. Instituciones educativas, culturales y servicios asistenciales, escuelas, bibliotecas, hospitales, clnicas, etc.3) Aspectos demogrficos y econmicos: Datos censales de la localidad y de poblacin flotante. Obtencin de planos de predios habitados por frente de manzana, nmero de habitantes por predio, etc. Actividades de la poblacin econmicamente activa, agricultura, ganadera, industria y comercio. Materiales de construccin, lugar de abastecimiento y costos. Salarios y obreros disponibles.4) Reconocimiento de las fuentes probables de abastecimiento: Fuentes de abastecimiento superficiales Fuentes de abastecimiento subterrneas.Esta investigacin se refiere a la localizacin de las fuentes probables de abastecimiento por utilizar, para lo cual el Ingeniero deber hacer una descripcin detallada de cada una de ellas.

5) Estadstica de enfermedades. Las de origen hdricoTerminadas las investigaciones preliminares o al mismo tiempo, el Ingeniero o Ingenieros responsables del proyecto, procedern a efectuar la programacin de los estudios complementarios y los estudios de gabinete, estos ltimos se vern en el capitulo III.

II.1.- ESTUDIOS DE LA CALIDAD DEL AGUAPara poder determinar la calidad del agua es necesario someterla a diferentes tipos de anlisis, dentro de los cuales se encuentran los siguientes:

Anlisis fsicos u organolpticos Anlisis qumicos Anlisis biolgicos Anlisis RadiolgicosA continuacin se describe brevemente cada uno de ellos.

Anlisis fsicos u organolpticos

Los anlisis fsicos tambin reciben el nombre de organolpticos porque se relacionan con los sentidos de la vista, el olfato y el gusto.

Los anlisis fsicos que se realizan al agua son turbiedad, color, olor, sabor y temperatura.

Anlisis qumicosLos anlisis qumicos tienen por objetivo verificar si la cantidad de elementos qumicos son los permitidos por la Ley General de Equilibrio Ecolgico y de Proteccin al Ambiente y la NOM-127-SSA1-1994.

Anlisis bacteriolgicos

En los anlisis bacteriolgicos se determina el ndice de contaminacin representado por el grupo de bacilos coli, los cuales se han tomado como ndice de contaminacin porque se encuentran siempre en el intestino humano y de algunos animales domsticos, es muy resistente debido a que cuando los dems bacterias patgenas mueren ellos siguen viviendo.

Anlisis microscpicos

En los anlisis microscpicos se hace la identificacin y el conteo de microorganismos del plancton, que comprende principalmente plantas y animales tales como algas y protozoarios; todos estos microorganismos se encuentran en aguas naturales sobre todo en lagos, en embalses y mares y aunque no es peligrosa, su presencia puede ser molesta porque es causa frecuente de mal olor y mal sabor del agua. En general los anlisis microscpicos del agua explican la presencia de olores y sabores inconvenientes y el grado de contaminacin de sta.

Anlisis Radiolgicos

Es muy importante tomar en cuenta la determinacin de elementos radioactivos en las aguas que sean utilizadas para los abastecimientos de agua potable en las poblaciones, debido a que con el avance de la energa nuclear se ha impuesto el uso de elementos radioactivos que generan basuras radioactivas, como consecuencia de investigaciones cientficas y como residuos de procesos industriales que en muchos casos son vertidos en ros contaminando las fuentes de abastecimiento.

La radioactividad ejerce un mayor peligro sobre las glndulas sexuales y los gametos, ocasionando modificaciones en las clulas reproductoras lo suficientemente intensas para modificar un gen o inclusive matarlo.

La Ley General de Equilibrio Ecolgico y la Proteccin del Ambiente ha formulado los criterios ecolgicos de calidad del agua, en el que se precisan los niveles de los parmetros y de las sustancias que se pueden encontrar en el agua, dichos parmetros constituyen la calidad mnima requerida para el uso o aprovechamiento del agua como fuente de abastecimiento de agua potable, debiendo ser sometida a tratamiento cuando no se encuentre dentro de las disposiciones sanitarias para considerarse como agua potable.

Los criterios ecolgicos de calidad del agua en las fuentes de abastecimiento para agua potable se enfocan principalmente a la proteccin de la salud del ser humano, basndose en las propiedades carcinognicas, txicas u organolpticas de las sustancias, as como los efectos que estas pueden producir a los organismos que se encuentran presentes en el agua, en este caso, los criterios no se refieren a la calidad que debe tener el agua para ser ingerida, sino a los niveles permisibles en el cuerpo de agua o alumbramiento que se pretende utilizar para proveer agua para consumo humano.

A continuacin se presenta el criterio ecolgico de calidad del agua para uso como fuente de abastecimiento de agua potable, publicado en la Gaceta Ecolgica de la extinta S.E.D.U.E. del mes de enero de 1990.

Sustancia o ParmetroNiveles mximos en mg/l, excepto la indicada en otra unidadObservaciones

Acenafteno0.20

cido 2, 4 dicloro fenoxiacetico0.10

Acrilonitrilo0.00061 y 2

Acroleina0.30

Alcalinidad (como CaCO3)400.00

Aldrin0.000031

Aluminio0.02

Antimonio0.10

Arsnico0.051 y 2

Asbesto (fibras/l)3000.001 y 2

Aspectos estticos3

Bario1.00

Benceno0.011 y 2

Bencidina0.0000011 y 2

Berilio0.000071 y 2

Bifenilas policlorados0.00000081 y 2

BHC1 y 4

BHC (Lindeno)0.0032

BIS (2-Cloroetil) Eter0.00032

BIS (2-Cloroisopropil) Eter0.032

BIS (2-Ethilexil) Etalato32.00

Boro1.001

Bromoformo0.0021 y 2

Bromuro de metilo0.002

Cadmio0.011

Carbono orgnico:

Extractable en alcohol

Extractable en cloroformo1.50

3.00

Cianuro (como CN-)0.20

Clordano (Metabolitos)0.0031 y 2

Cloro residual0.20 1.50

Cloro benceno0.02

2 Clorofenol0.03

Cloroformo0.031 y 2

Cloruros (como Cl-)250.00

Cloruro de metileno0.0022

Cloruro de metilo0.0022

Cloruro de vinilo0.022

Cobre1.0

Sustancia o ParmetroNiveles mximos en mg/l, excepto la indicada en otra unidadObservaciones

Coliformes fecales (NMP/100 al)1000.00

Color (escala Pf-Co)75.00

Cromo Hexavalente0.05

DDD0.00000021 y 2

DDE1

DDT0.0011 y 2

Dicrobencenos0.40

1, 2 dicloroetano0.0051

1, 1 dicloroetileno0.00031

1, 2 dicloroetileno0.00031

2, 4 diclorofenol0.03

1, 2 dicloropropano

1, 2 dicloropeopileno0.09

Dieldrin0.00000021 y 2

Dietilftalato0.40

Dimetilfenol313.00

Dinitro-o-cresol0.01

2, 4 Dinitrotolueno0.0011 y 2

2, 6 Dinitrotolueno

Endosulfano (alfa y beta)0.071

Endrin0.001

Etilbenceno1.40

Fenol0.30

Fierro0.30

Fluoranteno0.04

Fluoruros (como F-)1.50

Fosfatos (como PO4)0.10

Fsforo elemental

Gases disueltos

Grasas y aceitesAusente

Halometanos0.0021 y 2

Heptacloro0.00011 y 2

Haxaclorobenceno0.000012

Hexaclorociclopentadueno0.001

Hexacloroetano0.021 y 2

Hidrocarburos arometicos

Poli nucleares0.000031 y 2

Isoforona5.20

Sustancia o ParmetroNiveles mximos en mg/l, excepto la indicada en otra unidadObservaciones

Manganeso0.10

Materia flotante

Mercurio (Hg)0.0011

Metoxicloro0.03

Haftaleno

Nquel0.01

Nitratos (NO3) como N5.00

Nitritos (NO2) como N0.05

Nitrobenceno20.00

2 Nitrofenol y 4 Nitrofenol0.07

Nitrgeno amoniacal

N-Nitrosodifenilamina0.051 y 2

N-Nitrosodimetilamina0.000011 y 2

N-Nitrososi N Propilamina1

Oxgeno disuelto4.005

OlorAusente

Paration0.00003

Pentaclorofenol0.03

Potencial de hidrgeno (PH)5.00 9.006

Plata0.05

Plomo0.05

Sabor Caracterstico

Selenio (como Selenato)0.01

Slidos disueltos500.00

Slidos totales1000.00

Sustancias activas azul de metilo0.50

Sulfatos (SO4)500.00

Sulfuros (como H2S)0.20

Talio0.01

Temperatura (C)Condiciones naturales+2.5

2, 3, 7, 8 Tetraclorodibenzo- P Dioxina0.00000000011 y 2

1, 1, 2, 2 Tetracloroetano0.0021 y 2

Tetracloroetileno0.0081 y 2

Tetracloruro de carbono0.0041 y 2

Tolueno14.30

Toxafeno0.000007

Sustancia o ParmetroNiveles mximos en mg/l, excepto la indicada en otra unidadObservaciones

1, 1, 1 Tricloroetano18.401 y 2

1, 1, 2 Tricloroetano0.0061 y 2

Tricloroetileno0.011 y 2

Turbiedad (escala de slice)Condiciones naturales

Zinc5.00

Radioactividad

Alfa total (Bq/l)

Beta total (Bq/l)0.10

1.00

Observaciones

1. La sustancia presente, persistencial, bioacumulacin o riesgos de cncer; por lo que debe reducirse a un mnimo la exposicin humana.

2. El nivel ha sido extrapolado mediante el empleo de un modelo matemtico, por lo que en revisiones posteriores podr ser modificado a valores menos estrictos.

3. El cuerpo de agua debe estar libre de sustancias atribuibles a aguas residuales u otras descargas que.

a. Formen depsitos que cambien adversamente las caractersticas fsicas del agua

b. Contengan materia flotante como partculas, aceites u otros residuos que den apariencia desagradable

c. Produzcan color, olor, sabor y turbiedad

d. Propicien vida acutica indeseable o desagradable

4. Los datos indicados para BJC involucran la mezcla de ismeros, alfa, beta y delta

5. Para oxgeno disuelto, los niveles establecidos deben considerarse como mnimo

6. Para potencial de hidrgeno (PH) los niveles establecidos deben considerarse como mnimos y mximos

Adems de la Ley de Equilibrio Ecolgico, existen las normas de calidad de agua para uso y consumo humano de la extinta S.S.A. publicadas en el Diario Oficial de la Federacin el da 18 de enero de 1988 y que a continuacin se transcribe solamente el Capitulo I del Ttulo Tercero.

T I T U L O T E R C E R O

Agua y hielo para uso y consumo humano y para refrigerar

C A P I T U L O I

Agua

Artculo 209.- Se considera agua potable apta para consumo humano, toda aquella cuya ingestin no cause efectos nocivos a la salud. Se considera que no causa efectos nocivos a la salud, cuando se encuentra libre de grmenes patgenos y de sustancias txicas y cumpla, adems con los requisitos que se sealan en este Ttulo y en la norma correspondiente.

Artculo 210.- Para considerar que el agua es potable, la investigacin bacteriolgica se realizar de acuerdo a las normas respectivas y deber dar como resultado lo siguiente:

1. El nmero de organismos coliformes totales, deber ser, como mnimo, de dos organismos en 100 ml, segn las tcnicas del nmero ms probable (NMP) o de la de filtro y membrana.

2. No contendr organismos fecales.

Aparte de lo anterior, se podrn realizar, a satisfaccin de las autoridades sanitarias, todas las pruebas que se consideren necesarias, a fin de identificar otros riesgos a la salud.

Artculo 211.- Los requisitos organolpticos y fsicos, se establecern atendiendo a las siguientes caractersticas: aspecto, ph, sabor, olor, color, turbiedad del agua y, en su caso, los dems que seala la norma.

Artculo 212.- Se considera que el agua es potable, en lo relativo a las caractersticas organolpticas y fsicas, cuando se encuentre dentro de los lmites siguientes:

I. Aspecto:Liquido

II. Ph:de 6.90 a 8.50

III. Sabor:Caracterstico

IV. Olor:Caracterstico

V. Color:Hasta 20 unidades de la escala de platino de cobalto,

o su equivalente en otro mtodo, y

VI. Turbiedad:Hasta 10 unidades de la escala de slice, o su

Equivalente en otro mtodo

Artculo 213.- El contenido, expresado en miligramos por litro, de elementos, iones y sustancias, no exceder los lmites permisibles que a continuacin se expresan:

Alcalinidad total expresada como CaCO3400.00

Aluminio0.20

Arsnico0.50

Bario1.00

Cadmio0.005

Cianuro expresado como: in CN0.05

Cobre1.50

Cloro libre: En agua clorada

En agua sobre clorada 0.20

1.00

Cromo hexavalente0.05

Dureza de calcio expresada como CaCO3300.00

Fenoles o compuestos fenlicos0.001

Fierro0.30

Fluoruros expresado como elemento1.50

Magnesio125.00

Manganeso0.15

Mercurio0.001

Nitratos expresado como Nitrgeno5.00

Nitritos expresado como Nitrgeno0.05

Nitrgeno protico0.10

Oxgeno consumido en medio cido3.00

Plomo0.05

Selenio0.05

Sulfatos, expresado como in250.00

Zinc5.00

SAAM (Sustancias activas azul de metileno)0.50

ECC (Extractable carbn Cloroformo)0.30

ECA (Extractables carbn Alcohol)1.50

Los dems que seale la norma correspondiente

Artculo 214.- En materia de agua para consumo humano, se determinar en la norma:

I. El tratamiento a que deber sujetarse en los sistemas pblicos de abastecimiento, para asegurar su potabilidad.

II. El tipo, contenido y periodicidad de los anlisis y exmenes necesarios para vigilar su potabilidad.

III. Las tcnicas para la toma, conservacin, transporte y manejo de muestras, as como los mtodos para realizar las determinaciones necesarias para verificar su potabilidad.

IV. Los mtodos de prueba de equipos y aparatos purificadores de tipo domstico, y

V. Los dems aspectos, condiciones, requisitos y caractersticas que la Secretara juzgue necesarios para que el agua pueda ser destinada para consumo humano.

Artculo 215.- Para los efectos de este reglamento, se entiende por sistema de abastecimiento, el conjunto intercomunicado o interconectado de fuentes, obras de captacin, plantas potabilizadoras, tanques de almacenamiento y regulacin, lneas de conduccin y distribucin, que abastece de agua para consumo humano a una o ms localidades, sean de propiedad pblica o privada.

Artculo 216.- La Secretara establecer los requisitos sanitarios que deban cumplir las construcciones, instalaciones y equipos de los sistemas de abastecimiento para proteger la salud de la poblacin.

Artculo 217.- Los gobiernos de las entidades federativas otorgarn, de conformidad con los requisitos que fije la Secretara, la autorizacin de responsable de control de calidad sanitaria de agua.

Artculo 218.- Los propietarios u organismos y entidades responsables de sistemas de abastecimiento, debern cumplir con las disposiciones que emita la Secretara sobre potabilidad, agua y control de la misma y con los requisitos sanitarios que establezca para los propios sistemas de abastecimiento.

Artculo 219.- El responsable de control de calidad sanitaria del agua deber cumplir con lo sealado en el artculo 101 de este reglamento.

Artculo 220.- La autoridad sanitaria, en el mbito de su competencia, vigilar la potabilidad y otorgar Certificado de condicin sanitaria de agua a los sistemas de abastecimiento en operacin, sean pblicos o privados, que renan los requisitos sanitarios y mantengan la condicin del agua abastecida dentro de los lmites permisibles.

Dicho certificado tendr vigencia de un ao, pudiendo prorrogarse por perodos iguales, pero se cancelar si el agua resultara no apta para el consumo humano y hasta en tanto se alcancen de nuevo los lmites permisibles autorizados.

Artculo 221.- Los sistemas privados de abastecimiento o establecimientos, debern disponer del Certificado de condicin sanitaria de agua, dentro de los quince das iniciales de su operacin.

Artculo 222.- Cuando el agua de algn sistema de abastecimiento no rena las caractersticas de potabilidad, la autoridad sanitaria a fin de proteger la salud de los usuarios, proceder a ordenar que el consumo se suspenda o se condicione, hasta que se le d al agua el tratamiento adecuado o, en su caso, se localice otra fuente apropiada.

Artculo 223.- Queda prohibido contaminar o modificar la composicin bacteriolgica y fsico qumica del agua de un sistema de abastecimiento, hacindola impropia para consumo humano.

Artculo 224.- Corresponde a la Secretara y a los gobiernos de las entidades federativas, en sus respectivos mbitos de competencia, vigilar la potabilidad del agua cuando se destine para uso y consumo humano.

Artculo 225.- La Secretara determinar las caractersticas y restricciones sanitarias de uso de los equipos y aparatos purificadores de agua de tipo domstico. Al efecto, se incorporarn en la norma correspondiente, los mtodos de prueba a que debern someterse previamente a su autorizacin.

Artculo 226.- La autoridad sanitaria divulgar la informacin necesaria para que la poblacin atienda eficazmente a la conservacin intra domiciliaria de la potabilidad del agua.

Artculo 227.- En materia de agua para uso humano, la Secretara vigilar y en su caso establecer:

I. Sus caractersticas acordes con el tipo de uso y, en su caso, a las restricciones de uso correspondiente.

II. Las normas a que deber sujetarse su tratamiento para evitar riesgos y daos a la salud pblica.

III. Los criterios sanitarios que deben satisfacer las construcciones, instalaciones y equipos para su conduccin, tratamiento y distribucin, en su caso.

IV. El tipo, contenido, mtodos y periodicidad de los anlisis y exmenes necesarios para determinar y vigilar sus caractersticas, y

V. Los dems aspectos, condiciones, requisitos y caractersticas que la Secretara juzgue necesarios para que el agua pueda ser destinada para uso humano.

II.3.- HIDROMETRA Y APARATOS DE MEDICINLa hidrometra es la medicin del agua de cualquier tipo y para el caso de sistemas de abastecimiento de agua potable, es de especial inters, la medicin de la precipitacin y los caudales de agua superficial y subterrnea.

Recordemos que normalmente, la precipitacin (lluvia, granizo, nieve) se mide en milmetros; las aguas superficiales (ros, arroyos, lagos, lagunas) en metros cbicos por segundo, hora, ao, etc. (m3/s, m3/h, m3/ao); y las aguas subterrneas (manantiales, galeras filtrantes, pozos) en metros cbicos o litros por segundo (m3/s, l/s o lps).

II.3.1.- Medicin de la precipitacin

La precipitacin es el agua que recibe la superficie terrestre en cualquier estado fsico, proveniente de la atmsfera; se mide como la profundidad vertical del agua que se acumulara sobre una superficie horizontal e impermeable si la precipitacin permanece donde cay y sin existir evaporacin.

La nieve y el granizo para ser cuantificados tienen que ser derretidos.

Los aparatos de medicin se clasifican de acuerdo con el registro de las precipitaciones en pluvimetros y pluvigrafos.

a) Pluvimetro.

El pluvimetro consiste en un recipiente cilndrico de lmina de aproximadamente 20 cm de dimetro y 60 cm de altura, la tapa del cilindro es un embudo receptor, el cual se comunica con una probeta de seccin diez veces menor que la de la tapa (ver fig. )

Esto permite medir la altura de lluvia en la probeta con una aproximacin hasta dcimos de milmetro ya que cada centmetro medido en la probeta corresponde a un milmetro de altura de lluvia; para medirla se saca la probeta y se introduce una regla graduada, con la cual se toma la lectura, generalmente se acostumbra hacer la lectura cada 24 horas.

b) Pluvigrafo

Por medio del pluvigrafo se lleva un registro de altura de lluvia contra tiempo.

Los tres tipos ms importantes de pluvigrafos son el de cubeta basculante, el de balanza y el de flotador, siendo ms comnmente usado el de flotador.

El pluvigrafo de flotador es de forma cilndrica y el embudo receptor est ligado a un sistema de flotadores, que originan el movimiento de una aguja sobre un papel registrador montado en un sistema de reloj ( ver fig. )

Como el papel registrador tiene cierto rango en cuanto a la altura de registro, una vez que la aguja llega al borde superior, automticamente regresa al borde inferior y sigue registrando ( ver fig. ).

Utilizando el pluvigrafo se conoce la intensidad de precipitacin i, que se define como la altura de precipitacin entre el tiempo en que se origin.

II.3.2.- Medicin de Aguas Superficiales

La medicin de caudales de aguas superficiales entre las que se incluyen, los ros y arroyos, puede realizarse mediante molinetes.

Estos aparatos se usan para obtener la velocidad del agua en las corrientes superficiales y esta formado por una hlice o rueda de aspas o de copas que, accionado por la corriente, gira sobre un eje montado en un dispositivo de suspensin, transmitiendo su movimiento a un sistema registrador que permite conocer el nmero de revoluciones que da la hlice o rueda en un intervalo de tiempo ( ver fig. ). La relacin entre el nmero de revoluciones en un determinado tiempo y la velocidad de la corriente se conoce por observaciones de laboratorio efectuadas con anterioridad.

Estos aparatos pueden ser manejados personalmente, en botes, desde puentes, etc.

Procedimiento de aforo:

Se formar una seccin transversal y topogrfica del cauce del ro

Se dividir dicha seccin en partes iguales ( ver fig. )

Se emplear el molinete para obtener la velocidad por divisin a diferentes profundidades.

Una vez obtenidas las diferentes velocidades ( V1, V2, V3,....., Vn), y notando que conocemos el rea de cada una de las divisiones que componen la seccin (A1, A2, A3,....., An) podemos obtener el caudal por seccin por medio de la expresin:

Q1 = A1 x V1Q2 = A2 x V2

.

.

.Qn = An x Vn

Y as el caudal total ( Q ) de la seccin, o sea del ro ser:

Q = Q1 + Q2 + ..... + Qn

Medicin Estado Caudal

Para no estar midiendo el caudal de un ro por el mtodo del molinete, cada vez que este se requiere se establece una relacin estado caudal por medio del cual se obtiene el caudal de un ro con solamente medir la altura del agua en las estaciones de aforo ya establecidas. Las relaciones que se logran pueden ser lineales o parablicas y graficadas en papel normal o logartmico.

II.3.3.- Medicin de Aguas Subterrneas

La medicin de caudales de las aguas subterrneas, a travs de pozos profundos es la de mayor importancia para los sistemas de abastecimiento de agua potable, ya que ms del 60% del agua para uso domstico proviene de los recursos hidrulicos subterrneos.

Una vez que un pozo es perforado, ademado, engravado, cementado y desarrollado, se efecta un aforo para determinar:

El gasto mximo que es capaz de proporcionar

El gasto ptimo que debe extraerse

La capacidad especfica de la formacin acufera

El nivel de bombeo (nivel dinmico)

Las caractersticas del equipo de bombeo definitivo.

De los diversos mtodos que existen para aforar un pozo profundo, se usa preferentemente el conocido como Mtodo del orificio calibrado.

La expresin para calcular el gasto aforado por este mtodo es la siguiente:

Q = (5/3) KA ( 2gh ) donde:Q:Gasto aforado en m3/s

K:Factor de flujo (adimensional)

K = d/D [Dimetro del orificio (pulg) / Dimetro de descarga (pulg)]

A:rea del orificio en m2

g:Constante gravitacional ( 9.81 m/s2)

h:Carga piezomtrica en metros

Por otro lado, si hacemos que:

C = (5/3) KA ( 2g ) entonces la formula se reduce a:

Q = C h

La constante K tambin puede ser evaluada en la grfica denominada curva del factor de flujo K para aforar con orificio calibrado.

La relacin abatimiento gasto aforado s grfica en cualquier papel cuadriculado para ah obtener el gasto ptimo del pozo para determinar la Capacidad Especfica (CE) en litros por segundo por metro, se obtiene dividiendo el gasto mximo aforado entre el abatimiento mximo en los niveles de agua del pozo.

II.4.- HIDROLOGA SUPERFICIAL Y SUBTERRNEALa hidrologa estudia las aguas de la tierra, su localizacin, origen, circulacin y distribucin, sus propiedades fsicas y qumicas, su reaccin con el medio ambiente y su relacin con los seres vivientes, en otras palabras, la hidrologa cubre la historia completa del agua sobre la tierra.

El agua circula en la naturaleza en estado liquido, slido y en forma de vapor; desde los ocanos a la atmsfera, de la atmsfera a la tierra y a travs de escurrimientos superficiales o subterrneos de nuevo a los ocanos formando un ciclo denominado Ciclo Hidrolgico ( Ver fig. ).

La evaporacin que se da en la superficie de los ocanos, lagos, ros da como resultado la transferencia de calor de agua a la atmsfera, que bajo ciertas condiciones se condensa formando nubes que liberan su humedad como precipitacin en forma de lluvia, granizo o nieve.

Parte de la lluvia que cae a la tierra se evapora retornando a la atmsfera, del resto, una parte humedece la superficie del suelo y fluye a las corrientes superficiales, desembocando finalmente en los ocanos, mientras otra parte se filtra al suelo retornando posteriormente a estos.

La evaporacin regresa parte del agua de la superficie mojada a la atmsfera, en tanto que las plantas toman parte de esta del suelo a travs de sus races y por el proceso de transpiracin, la devuelve a la atmsfera por medio de sus hojas.

De acuerdo a este ciclo hidrolgico, las aguas se pueden clasificar en: aguas metericas, aguas superficiales y aguas subterrneas, que se vern con mayor detalle en el capitulo IV.

Hidrologa Superficial

La mayor parte de los datos climatolgicos: precipitacin, temperatura, viento y humedad, que sirven al hidrlogo son tambin usados en otras disciplinas, sin embargo, los datos que sobre escurrimientos superficiales se obtienen, son de extrema importancia en hidrologa, por su relacin a los efectos que el hombre puede causar o dejar de causar a los volmenes aprovechables de aguas subterrneas: El anlisis detallado de una hidrografa producto de una tormenta o aguacero, es importante en la mitigacin de daos causados por inundaciones, prediccin de estas y diseo de estructuras para controlarlas.

Un hidrograma tpico, normalmente de forma acompaada, resulta de un perodo aislado de precipitaciones tal como se muestra en la siguiente figura:

En este se notan varias partes:

1. El tramo ascendente o curva de afluencia, su forma esta influenciada principalmente por la forma de la tormenta que produjo la ascendencia.

2. La cresta y punto de inflexin, este punto representa el momento en el cual la escorrenta que alimenta los canales de la cuenca hidrogrfica cesa completamente.

3. El tramo descendente o curva de reseccin, que representa el retiro del agua almacenada en la cuenca, la forma generalmente asinttica, de esta curva, es completamente independiente de las caractersticas de la tormenta que causo el hidrograma.

El hidrograma tpico no se forma slo como respuesta de una tormenta y al escurrimiento superficial que el anterior provoca, sino que siempre existe como un flujo base proveniente de los acuferos que alimentan los escurrimientos de esta, as como tambin de un entre flujo, que es agua que se filtra pero que nunca llega a formar parte del almacenamiento subterrneo, ya que alimenta los escurrimientos superficiales, con un tiempo de respuesta ms lento.

Hidrologa Superficial

La siguiente seccin transversal es simtrica y muestra una columna idealizada de la clasificacin del agua.

Esta dividida en dos zonas principales que tienen como lmite una superficie irregular conocida como mesa o nata fretica, o en su caso nivel fretico. En este nivel fretico la presin hidrosttica es igual a la presin atmosfrica, produciendo as un equilibrio.

Arriba de este nivel, en la zona vadosa, los poros del suelo contienen aire o agua por lo que es llamada por algunos la zona de aeracin.

En la zona fretico abajo del nivel de equilibrio los poros contienen nicamente agua, por lo que algunos la denominan la zona de saturacin.

Esta zona fretica se puede extender a grandes profundidades, sin embargo, mientras mayor es la profundidad los poros son ms cerrados por el peso que soportan y as poco agua subterrnea existe a profundidades mayores de 300 metros.

Una formacin geolgica que contiene agua y que la trasmite de un punto a otro, y en cantidades suficientes para permitir su extraccin y desarrollo, ha sido definida como acufero. Si el acufero tiene contacto con la atmsfera se dice que es un acufero libre, si esta completamente suprayacido por otras formaciones geolgicas y no aflora en ningn momento, se dice que es un acufero confinado.

Las caractersticas fsicas e hidrulicas de cualquier formacin geolgica, que determina si esta es acufera o no, son: la porosidad y la permeabilidad.

La porosidad se define como el volumen de los poros en la roca entre el volumen total de la formacin, la porosidad primaria de un material es la que se obtuvo cuando dicho material fue formado; la porosidad secundaria es la que resulta de fracturas y disoluciones causadas por el intemperismo y esfuerzos tectnicos en la regin.

Una porosidad alta de ninguna manera indica un acufero productivo ya que algunas formaciones, arcillas, limo, etc almacenan agua por tensin capilar y no la liberan fcilmente.

La permeabilidad (K) es la capacidad de un acufero para producir o incorporar transmisibilidad al agua, tambin conocida con el nombre de conductividad hidrulica, depende de las propiedades del medio y del fluido y se da en unidades de m3/dm.

La transmisibilidad representa el flujo en ( l/s o m3/s ) a travs de una seccin unitaria del acufero, dicha transmisibilidad (T), es igual a:

T = k b

donde: b es el espesor del acufero

La siguiente tabla da los valores ms comunes de porosidad y permeabilidad para algunos materiales:

MaterialPorosidad

( % )Ren. Esp

( % )Permeabilidad

( m3 / dm )

Arcilla4530.004

Arena352541

Grava25224.10

Grava arenosa2016410

Arenisca1584.10

Calizas y Lutitas520.041

Granito10.50.0004

II.5.- LEVANTAMIENTOS TOPOGRFICOS Y AEROFOTOGRAMTRICOSEs necesario tener presente que si bien todos los trabajos topogrficos tienen por finalidad presentar en ltima instancia planos o mapas con distancias, elevaciones, etc, en el caso de diseos y obras de agua potable, se deben tomar ciertos datos que posiblemente para otros trabajos no interesen y viceversa, sin embargo, en trminos generales, un buen trabajo topogrfico ser la base fundamental sobre la que se debe apoyar el proyecto ejecutivo y la construccin de la obra, en otras palabras, la calidad del proyecto ser funcin de la calidad que se tenga en la construccin.

El mtodo o mtodos que se emplean para llevar al cabo los trabajos topogrficos dependen de los siguientes factores:

1. Magnitud de la poblacin en estudio.

2. Pendientes generales que se tengan.

3. Carcter, naturaleza y actividades de la poblacin.

El levantamiento topogrfico de las poblaciones deber hacerse ya sea utilizando el mtodo tradicional o la fotogrametra; en el caso del mtodo tradicional debe hacerse con trnsito y cinta, haciendo poligonales de primer orden.

Solamente en poblaciones muy pequeas y localidades en terrenos con fuertes pendientes se podr emplear la estada y en trminos generales se puede decir que se trazar una poligonal de circunvalacin que sirva de apoyo, la que se efectuar con toda precisin, as mismo el relleno de las poligonales secundarias se podr efectuar con transito y cinta.

Lo que ms interesa para el diseo y obra de agua potable son los cruceros de las calles, con objeto de tener un plano completo, se tomarn los paramentos exteriores de las casas.

En los planos topogrficos debern localizarse los bancos de nivel con sus elevaciones en una lista y con las referencias necesarias para localizarlos fcilmente.

En el caso de la fotogrametra se requiere de lo siguientes aspectos:

El vuelo para la topa de aerofotos, en donde se considerarn los siguientes parmetros:

La distancia focal o constante de la cmara ( F ), el formato ( L ), la altura de vuelo ( H ) y la escala media de vuelo ( Em ), tambin la escala de vuelo, sta determinar la escala de la fotografa y se obtiene por la relacin siguiente:

Posteriormente al trazo de la poblacin, se efectuar la nivelacin la cual se har con nivel fijo y con la precisin de las nivelaciones diferenciales de primer orden; se nivelar primeramente la poligonal de base y posteriormente las poligonales de relleno.

Se debern tomar elevaciones de todos los cruceros de las calles y de los cambios de pendientes notables que se observen en las mismas.

Adems de lo anterior se deben tomar puntos suficientes para poder obtener curvas de nivel con equidistancias de un metro si la pendiente general del terreno es mayor del 5%, cuando esta pendiente general sea menor del 5% la equidistancia de las curvas de nivel deber ser de 50 cm.

Es muy importante la eleccin del banco de nivel, siendo conveniente por todos los conceptos que el banco de nivel principal de apoyo tenga una elevacin referida al nivel del mar, que generalmente se encuentran con precisin, refirindonos a bancos de nivel de los ferrocarriles o carreteras federales, as como al Instituto Nacional de Estadstica, Geografa e Informtica (INEGI), que podrn proporcionar los datos necesarios.

Cuando no se cuenta con la informacin arriba indicada, entonces se sugiere que se tome la altura con un altmetro o aneroide debidamente calibrado y utilizar la elevacin obtenida para el banco principal de apoyo de toda la nivelacin.

El banco principal deber situarse en un punto estratgico con objeto de acortar distancias de las nivelaciones, generalmente el sitio ms adecuado es el jardn o plaza principal de la poblacin.

Adems debern situarse bancos de nivel durante los levantamientos topogrficos que sirvan para la construccin de las obras, cuya distancia mxima entre dos bancos no deber ser mayor de 500 m, cuya elevacin deber ajustarse al milmetro y todas las dems elevaciones del levantamiento pueden ajustarse al cm.