Captacion de Manatiales

of 25/25
GUÍA PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE CAPTACIÓN DE MANANTIALES Lima, 2004
  • date post

    21-Nov-2015
  • Category

    Documents

  • view

    245
  • download

    3

Embed Size (px)

description

CAPTACION DE MANANTIALES

Transcript of Captacion de Manatiales

Document

GUA PARA EL DISEO Y CONSTRUCCIN DE

CAPTACIN DE MANANTIALES

Lima, 2004 El presente documento fue elaborado por el consultor ingeniero Roger Agero para la

Unidad de Apoyo Tcnico en Saneamiento Bsico Rural del Centro Panamericano de

Ingeniera Sanitaria y Ciencias del Ambiente.

OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

Contenido

Introduccin .................................................................................................................3

Captulo I

Generalidades

1.1

Definiciones .........................................................................................4

Captulo II

Fuentes de abastecimiento, tipos de sistemas y periodos de diseo

2.1

Fuentes de abastecimiento ...................................................................5

2.1.1

Tipos de fuentes de agua .........................................................5

2.2

Tipos de sistemas..................................................................................6

2.3

Poblacin, periodos y caudales de diseo ............................................7

Captulo III

Captacin de manantiales

3.1

Tipos de captacin ...............................................................................9

3.2

Captacin de un manantial de ladera y concentrado .........................10

3.3

Captacin de manantial de fondo y concentrado ...............................17

Captulo IV

Construccin de captacin

4.1

Construccin de captacin en manantial de ladera ............................20

4.2

Construccin de captacin en manantial de fondo ............................22

Bibliografa ................................................................................................................24

OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

- 3 -

INTRODUCCIN

El objetivo de esta gua es el de proporcionar a los profesionales informacin y

conceptos actualizados, y las herramientas necesarias para el diseo y construccin de

captaciones de agua de manantiales para sistemas de agua potable. Para tal efecto, la gua

estar dividida en cuatro captulos.

El primero incluir informacin sobre los aspectos generales relacionados a las

definiciones y glosario de trminos. Asimismo, el segundo captulo se detallar

informacin sobre las fuentes de abastecimiento, tipos de sistemas y periodos y caudales

de diseo.

El tercer captulo desarrollar los diseos de las obras de dos tipos de captaciones;

por un lado, de un manantial de ladera y concentrado y, por otro, de un manantial de fondo

y concentrado. En cada caso, se detallar su diseo hidrulico, su dimensionamiento y su

diseo estructural.

En el captulo cuarto, se presentar informacin para la construccin de captaciones

en manantiales de ladera y de fondo.

OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

- 4 -

Gua para el diseo y construccin de captacin de manantiales

Captulo I.

Generalidades

1.1

Definiciones

.

Afloramiento: Punto o zona por donde fluye el manantial hacia la superficie.

.

Aforo: Medicin del flujo del manantial expresado generalmente en lt/seg.

.

Aleros: Parte de la estructura de la captacin que acta como barrera impermeable,

marca el lmite lateral de la captacin y permite que el agua sea conducida a la

cmara hmeda.

.

rea de captacin: rea comprendida entre la cmara hmeda, los aleros y la zona

o punto de afloramiento.

.

rea de proteccin: Sector circular comprendido entre la captacin y un radio de

100 a 150 m hacia atrs como medida de recarga del acufero.

.

Barraje: Presa que permite concentrar el caudal del manantial para conducirlo a la

cmara hmeda.

.

Cmara hmeda: Compartimiento donde se colecta toda el agua captada.

.

Cmara seca: Compartimiento donde se ubican las vlvulas y accesorios de control

de la captacin.

.

Lmite de proteccin: Permetro alrededor de la caja de captacin que debe ser

preservada como proteccin a la contaminacin.

.

Manantial de ladera: Agua subterrnea que fluye hacia la superficie por efecto de

la gravedad.

.

Material permeable: Grava clasificada por donde discurre el agua entre el punto de

afloramiento y la cmara hmeda.

.

Rebose: Sistema que permite evacuar el excedente de agua hacia el exterior de la

captacin.

.

Sellado: Capa de concreto o material impermeable que se dispone sobre el material

permeable, para evitar la contaminacin de las aguas colectadas.

.

Ventana: Orificio por donde fluye el agua hacia la cmara hmeda.

.

Zanja de coronacin: Es un canal perimetral ubicado en la parte superior de la

captacin, que permite colectar las aguas superficiales producto de las

precipitaciones. Protege a la captacin de contaminacin por aguas superficiales.

.

Manantial de fondo: Agua subterrnea que fluye hacia la superficie por efecto de la

presin ejercida por el acufero confinado, tambin denominado de flujo artesiano.

OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

- 5 -

Captulo II. Fuentes de abastecimiento, tipos de sistemas y periodos de diseo

2.1

Fuentes de abastecimiento

Las fuentes de agua constituyen el principal recurso en el suministro de agua en

forma individual o colectiva para satisfacer sus necesidades de alimentacin, higiene y aseo

de las personas que integran una localidad.

Su ubicacin, tipo, caudal y calidad del agua sern determinantes para la seleccin y

diseo del tipo de sistema de abastecimiento de agua ha construirse. Cabe sealar que es

importante seleccionar una fuente adecuada o una combinacin de fuentes para dotar de

agua en cantidad suficiente a la poblacin y, por otro, realizar el anlisis fsico, qumico y

bacteriolgico del agua y evaluar los resultados con los valores de concentracin mxima

admisible recomendados por la OMS. Adems de estos requisitos, la fuente de agua debe

tener un caudal mnimo en poca de estiaje igual o mayor al requerido por el proyecto; que

no existan problemas legales de propiedad o de uso que perjudiquen su utilizacin y; que

las caractersticas hidrogrficas de la cuenca no deben tener fluctuaciones que afecten su

continuidad.

2.1.1

Tipos de fuentes de agua

Agua de lluvia

El agua de lluvia se emplea en aquellos casos en que no es posible obtener agua

superficial de buena calidad y cuando el rgimen de lluvia sea importante. Para ello

se utilizan los techos de las casas o algunas superficies impermeables para captar el

agua y conducirla a sistemas cuya capacidad depende del gasto requerido y del

rgimen pluviomtrico.

Aguas superficiales

Las aguas superficiales estn constituidas por los arroyos, ros, lagos, etc. que

discurren naturalmente en la superficie terrestre. Estas fuentes no son tan deseables,

especialmente si existen zonas habitadas o de pastoreo animal aguas arriba. Sin

embargo, no existe otra fuente alternativa en la comunidad, siendo necesario para su

utilizacin, contar con la informacin detallada y completa que permita visualizar su

estado sanitario, caudales disponibles y calidad de agua.

Aguas subterrneas

Parte de las precipitaciones en la cuenca se infiltra en el suelo hasta la zona de

saturacin, formando as las aguas subterrneas. La explotacin de stas depender

de las caractersticas hidrolgicas y de la formacin geolgica del acufero.

La captacin de aguas subterrneas se puede realizar a travs de manantiales,

galeras filtrantes y pozos (excavados y tubulares).

OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

- 6 -

2.2

Tipos de sistemas

De acuerdo a la ubicacin y naturaleza de la fuente de abastecimiento, as como a la

topografa del terreno, se consideran dos tipos de sistemas: Los de gravedad y los de

bombeo.

En los sistemas de agua potable por gravedad, la fuente debe estar ubicada en la

parte alta de la poblacin para que el agua fluya a travs de tuberas, usando slo la fuerza

de la gravedad. En los sistemas de agua potable por bombeo, las fuentes de agua se

encuentran en la parte baja de la poblacin, por lo que necesariamente se requiere de un

equipo de bombeo para elevar el agua hasta un reservorio y dar presin en la red.

En la mayora de las poblaciones rurales se utilizan dos tipos de fuentes de agua:

Las superficiales y las subterrneas, siendo la de mejor calidad las fuentes subterrneas

representadas por los manantiales, que usualmente se pueden usar sin tratamiento, a

condicin de que estn adecuadamente protegidos con estructuras que impidan la

contaminacin del agua. Estas fuentes son las que se utilizan en los sistemas de agua

potable por gravedad sin tratamiento, que comparado con los de bombeo y/o de

tratamiento, son de fcil construccin, operacin y mantenimiento; tienen mayor

continuidad; menores costos, y la administracin del servicio es realizada por la misma

poblacin.

ManantialesSe puede definir al manantial como un lugar donde se produce el afloramiento

natural de agua subterrnea. Por lo general el agua fluye a travs de una formacin de

estratos con grava, arena o roca fisurada. En los lugares donde existen estratos

impermeables, stos bloquean el flujo subterrneo de agua y permiten que aflore a la

superficie.

Los manantiales se clasifican por su ubicacin y su afloramiento. Por su ubicacin

son de ladera o de fondo; y por su afloramiento son de tipo concentrado o difuso.

En los manantiales de ladera el agua aflora en forma horizontal; mientras que en los

de fondo el agua aflora en forma ascendente hacia la superficie. Para ambos casos, si el

afloramiento es por un solo punto y sobre un rea pequea, es un manantial concentrado y

cuando aflora el agua por varios puntos en un rea mayor, es un manantial difuso.

a)

Cantidad

La carencia de registros hidrolgicos nos obliga a realizar una concienzuda

investigacin de las fuentes. Lo ideal sera que los aforos se realizarn en temporada

crtica de rendimientos que corresponde a los meses de estiaje y lluvias, con la

finalidad de conocer los caudales mximos y mnimos. El caudal mnimo debe ser

mayor al valor del consumo mximo diario (Qmd). El Qmd representa la demanda

de la poblacin al final de la vida til considerado en el proyecto, siendo por lo

general, de 20 aos para las obras de agua potable.

OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

- 7 -

b)

Calidad

Los requerimientos bsicos para que el agua sea potable:

-

Estar libre de organismos patgenos causantes de enfermedades.

-

No contener compuestos que tengan un efecto adverso, agudo o crnico sobre la

salud humana.

-

Ser aceptablemente clara (baja turbidez, poco color, etc.).

-

No salina.

-

Que no contenga compuestos que acusen sabor y olor desagradables.

-

Que no cause corrosin o incrustaciones en el sistema de abastecimiento de agua,

y que no manche la ropa lavada con ella.

En cada pas existen reglamentos en los que se consideran los lmites de tolerancia

en los requisitos que debe satisfacer una fuente. Con la finalidad de conocer la

calidad de la fuente que se pretende utilizar se deben realizar los anlisis

fisicoqumico y bacteriolgico y conocer los rangos tolerables de la OMS, que son

los referentes en el tema.

2.3

Poblacin, periodos y caudales de diseo

a)

Poblacin de diseo

El proyectista adoptar el criterio ms adecuado para determinar la poblacin futura,

tomando en cuenta para ello datos censales y proyecciones u otra fuente que refleje

el crecimiento poblacional, los que sern debidamente sustentados.

b)

Perodo de diseo

Los perodos de diseo de los diferentes elementos del sistema se determinarn

considerando los siguientes factores:

-

Vida til de las estructuras y equipos.

-

Grado de dificultad para realizar la ampliacin de la infraestructura.

-

Crecimiento poblacional.

-

Capacidad econmica para la ejecucin de obras.

El perodo de diseo recomendado para la infraestructura de agua y saneamiento

para los centros poblados rurales es de 20 aos, con excepcin de equipos de

bombeo que es de 10 aos.

c)

Dotacin y consumo

Mientras no exista un estudio de consumo, podr tomarse los siguientes valores

guas, teniendo en cuenta la zona geogrfica, clima, hbitos y costumbres, y niveles

de servicio a alcanzar.

OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

- 8 -

Para los centros poblados sin proyeccin de servicios de alcantarillado:

Costa: 50 l/h/d

Sierra: 40 l/h/d

Selva: 60 l/h/d

Para los centros poblados, con proyeccin de servicios de alcantarillado:

Costa: 120 l/h/d

Sierra: 100 l/h/d

Selva: 140 l/h/d

Para el consumo mximo diario (Qmd) se considera un valor de 1,3 del consumo

promedio diario anual (Qm); mientras que para el consumo mximo horario (Qmh)

se considera un valor de 2 del consumo promedio diario anual (Qm).

OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

- 9 -

Captulo III. Captacin de manantiales

Elegida la fuente de agua e identificada como el primer punto del sistema de agua

potable en el lugar del afloramiento, se construye una estructura de captacin que permita

recolectar el agua, para que luego pueda ser transportada mediante las tuberas de

conduccin hacia el reservorio de almacenamiento. La fuente en lo posible no debe ser

vulnerable a desastres naturales, en todo caso debe contemplar las seguridades del caso.

El diseo hidrulico y dimensionamiento de la captacin dependern de la

topografa de la zona, de la textura del suelo y de la clase del manantial; buscando no

alterar la calidad y la temperatura del agua ni modificar la corriente y el caudal natural del

manantial, ya que cualquier obstruccin puede tener consecuencias fatales; el agua crea

otro cauce y el manantial desaparece.

Es importante que se incorporen caractersticas de diseo que permitan desarrollar

una estructura de captacin que considere un control adecuado del agua, oportunidad de

sedimentacin y facilidad de inspeccin y operacin.

3.1

Tipos de captacin

Como la captacin depende del tipo de fuente y de la calidad y cantidad de agua, el

diseo de cada estructura tendr caractersticas tpicas.

Cuando la fuente de agua es un manantial de ladera y concentrado, la captacin

constar de tres partes: La primera, corresponde a la proteccin del afloramiento; la

segunda, a una cmara hmeda para regular el gasto a utilizarse; y la tercera, a una cmara

seca que sirve para proteger la vlvula de control. El compartimiento de proteccin de la

fuente consta de una losa de concreto que cubre toda la extensin del rea adyacente al

afloramiento de modo que no exista contacto con el ambiente exterior, quedando as sellado

para evitar la contaminacin. Junto a la pared de la cmara existe una cantidad de material

granular clasificado, que tiene por finalidad evitar el socavamiento del rea adyacente a la

cmara y de aquietamiento de algn material en suspensin. La cmara hmeda tiene una

canastilla de salida para conducir el agua requerida y un cono de rebose para eliminar el

exceso de produccin de la fuente.

Si se considera como fuente de agua un manantial de fondo y concentrado, la

estructura de captacin podr reducirse a una cmara sin fondo que rodee el punto donde el

agua brota. Constar de dos partes: La primera, la cmara hmeda que sirve para almacenar

el agua y regular el gasto a utilizarse; la segunda, una cmara seca que sirve para proteger

las vlvulas de control de salida y desage. La cmara hmeda estar provista de una

canastilla de salida y tuberas de rebose y limpia.

Si existen manantiales cercanos unos a otros, se podr construir varias cmaras de

las que partan tubos o galeras hacia una cmara de recoleccin de donde se inicie la lnea

de conduccin. Adyacente a la cmara colectora se considera la construccin de la cmara

seca cuya funcin es la de proteger la vlvula de salida de agua.

OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

- 10 - 3.2

Captacin de un manantial de ladera y concentrado

a)

Diseo hidrulico y dimensionamiento

Para el dimensionamiento de la captacin es

necesario conocer el caudal mximo de la

fuente, de modo que el dimetro de los

orificios de entrada a la cmara hmeda sea

suficiente para captar este caudal o gasto.

Conocido el gasto, se puede disear el rea

de orificio sobre la base de una velocidad de

entrada no muy alta y al coeficiente de

contraccin de los orificios.

Figura 1.1 Flujo de agua en un orificio de

pared gruesa

Calculo de la distancia entre el afloramiento y la cmara hmeda.Es necesario conocer la velocidad de pase y la prdida de carga sobre el orificio de

salida (figura 1.1). Segn la ecuacin de Bernoulli entre los puntos 0 y 1, resulta: g

V

h

P

g

V

h

P

2

2

2

1

1

1

2

0

0

0

Considerando los valores de P , V , P y h igual a cero, se tiene:

0

0

1

1 )

1

(

2

2

1

0

g

V

h

Donde:

h

0

= Altura entre el afloramiento y el orificio de entrada (se recomienda

valores de 0,40 a 0,50 m.)

V

1

= Velocidad terica en m/s.

g

= Aceleracin de la gravedad (9,81 m/s ).

2

Mediante la ecuacin de continuidad considerando los puntos 1 y 2, se tiene:

Q = Q

1

2

Cd x A x V = A x V

1

1

2

2

Siendo A = A

1

2 )

2

(

2

1

Cd

V

V

OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

- 11 - Donde:

V

2

= Velocidad de pase (se recomienda valores menores o iguales a 0,6 m/s).

Cd

= Coeficiente de descarga en el punto 1 (se asume 0,8).

Reemplazando el valor de

1

V

de la ecuacin (2) en la ecuacin (1), se tiene: Cd

V

h

2

2

0

56

.

1

h

0

es definida como

la carga

necesaria sobre el orificio de entrada

que permite producir la velocidad de

pase.

En la figura 1.2 se observa:

H = H + h

f

0

Figura 1.2 Carga disponible y prdida de carga

Donde H es la prdida de carga que servir para determinar la distancia entre el

f

afloramiento y la caja de captacin (L).

H = H h

f

o

H = 0.30 x L

f

L = H / 0.30

f

Ancho de la pantalla (b)

Para determinar el ancho de la pantalla es necesario conocer el dimetro y el nmero

de orificios que permitirn fluir el agua desde la zona de afloramiento hacia la

cmara hmeda. Para el clculo del dimetro de la tubera de entrada (D), se utilizan

las siguientes ecuaciones.

Qmx. = V x A x Cd

Qmx. = A Cd (2 g h )

1/2

Donde:

Q mx. = Gasto Mximo de la fuente en l/s.

OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

- 12 - V

=

Velocidad de paso (se asume 0,50 m/s, siendo menor que el valor

mximo recomendado de 0,60 m/s).

A

=

rea de la tubera en m

2

Cd

=

Coeficiente de descarga (0,6 a 0,8).

G

=

Aceleracin de la gravedad (9,81 m/s )

2

h

=

Carga sobre el centro del orificio (m).

El valor de A resulta: 4

.

2

D

CdxV

Qmx

A

Considerando la carga sobre el centro del orificio el valor de A ser: 4

)

2

(

.

2

2

/

1

D

gh

Cd

Qmx

A

El valor de D ser definido mediante:

A

D

4

Nmero de orificios: Se recomienda usar

dimetros (D) menores o iguales de 2. Si

se obtuvieran dimetros mayores, ser

necesario aumentar el nmero de orificios

(NA), siendo: 1

asumido

dimetro

del

rea

calculado

dimetro

del

rea

NA

Figura 1.3 Distribucin de los orificios de

pantalla frontal 1

2

2

1

D

D

NA

Para el clculo del ancho de la pantalla, se asume que para una buena distribucin

del agua los orificios se deben ubicar como se muestra en la figura 1.3.

Siendo:

d el dimetro de la tubera de entrada

b el ancho de la pantalla

Conocido el nmero de orificios y el dimetro de la tubera de entrada, se calcula el

ancho de la pantalla (b) mediante la siguiente ecuacin:

OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

- 13 -

b = 2(6D) + NA D + 3D (NA 1)

b = 12 D + NAD + 3 NAD 3D

b = 9D + 4 NAD

Donde:

b

= Ancho de la pantalla

D

= Dimetro del orificio

NA = Nmero de orificios

Altura de la cmara hmedaEn base a los elementos identificados de la figura 1.4, la altura total de la cmara

hmeda se calcula mediante la siguiente ecuacin:

H = A + B + H + D + E

t

Donde:

A

= Se considera una altura mnima de 10 cm. Que permite la sedimentacin

de la arena.

B

= Se considera el dimetro de salida.

H

= Altura de agua sobre la canastilla.

D

= Desnivel mnimo entre el nivel de ingreso del agua del afloramiento y el

nivel de agua de la cmara hmeda (mnimo 5 cm.).

E

= Borde libre (mnimo 30 cm).

Figura 1.4 Altura total de la cmara hmeda

OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

- 14 -

Para determinar la altura de la captacin, es necesario conocer la carga requerida

para que el gasto de salida de la captacin pueda fluir por la tubera de conduccin.

La carga requerida es determinada mediante la siguiente ecuacin: g

V

H

2

56

.

1

2

Donde:

H

= Carga requerida en m

V = Velocidad promedio en la salida de la tubera de la lnea de conduccin en

m/s

G = Aceleracin de la gravedad igual 9,81 m/s

2

Se recomienda una altura mnima de H = 30 cm

Dimensionamiento de la canastillaPara el dimensionamiento se considera que el dimetro de la canastilla debe ser dos

veces el dimetro de la tubera

de salida a la lnea de

conduccin (Dc); que el rea

total de ranuras (At) sea el doble

del rea de la tubera de la lnea

de conduccin; y que la longitud

de la canastilla (L) sea mayor a 3

Dc y menor de 6Dc.

Figura 1.5 Canastilla de salida

At = 2 Ac

Donde: 4

2

c

c

D

A

Conocidos los valores del rea total de ranuras y el rea de cada ranura se determina

el nmero de ranuras: 1

ranuras

de

rea

ranuras

de

total

rea

ranuras

N

Tubera de rebose y limpia

En la tubera de rebose y de limpia se recomienda pendientes de 1 a 1,5% y

considerando el caudal mximo de aforo, se determina el dimetro mediante la

ecuacin de Hazen y Williams (para C=140). 21

.

0

38

.

0

71

.

0

S

Q

D

OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

- 15 - Donde:

D = Dimetro en pulgadas

Q = Gasto mximo de la fuente en lps

S = Prdida de carga unitaria en m/m

b)

Diseo estructural

Para el diseo estructural se considera

el muro sometido al empuje de la tierra

cuando la caja est vaca. Si est llena,

el empuje hidrosttico tiene un

componente en el empuje de la tierra,

favoreciendo de esta manera la

estabilidad del muro.

Las cargas consideradas son: el peso

propio, el empuje de la tierra y la

subpresin.

Figura 1.6 Muro de gravedad

Para garantizar la estabilidad del muro, se debe verificar que la carga unitaria sea

igual o menor a la capacidad de la carga del terreno; mientras que para garantizar la

estabilidad del muro al deslizamiento y al volteo, se deber verificar un coeficiente

de seguridad no menor a 1,6.

Empuje del suelo sobre el muro (P)2

2

h

C

P

s

ah

Donde:

C

ah

= Coeficiente de empuje

sen

sen

C

ah

1

1

s

Peso especfico del suelo tn/m

3

h

= altura del muro sujeto a presin del suelo en m

ngulo rozamiento interno del suelo (cohesin)

OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

- 16 -

Momento de vuelco (Mo)M = P x Y donde Y

o 3

h

Momento de estabilizacin (Mr)Mr = W x X

Donde:

W = Peso de la estructura

X = Distancia al centro de gravedad

Para verificar si el momento resultante pasa por el tercio central se aplica la

siguiente frmula: t

o

r

W

M

M

a

Chequeo por vuelco, por carga mxima unitaria y por deslizamientoPor vuelco o

r

dv

M

M

C

donde deber ser mayor de 1,6

Por mxima carga unitaria

2

1

6

4

L

W

a

L

P

t

2

2

2

6

L

W

L

a

P

t

El mayor valor que resulte de P y P debe ser menor o igual a la capacidad de carga

1

2

del terreno.

Por deslizamiento P

F

Chequeo

F = u x W

t

OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

- 17 -

Donde:

u = Coeficiente de friccin, suelo estructura concreto

W = Peso total de la estructura.

t

3.3

Captacin de manantial de fondo y concentrado

a)

Diseo hidrulico y dimensionamiento:

Clculo del ancho de la pantallaEl ancho de la pantalla se determina sobre la base de las caractersticas propias del

afloramiento, quedando definido con la condicin que pueda captar la totalidad del

agua que aflore del subsuelo.

Clculo de la altura total (Ht)Para determinar la altura total de la cmara hmeda (Ht) se considera los elementos

identificados, los cuales se muestran en la figura 1.7.

H = A + B + C + H Altura natural que alcanza el agua

t

Donde:

A

= Altura del filtro (se recomienda de 10 cm)

B = Dimetro de la tubera de salida

H = Altura de agua sobre la canastilla

E = Borde libre (se recomienda como mnimo 30 cm)

Figura 1.7 Altura total de la cmara hmeda OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

- 18 - Para determinar la altura de la captacin, es necesario conocer la carga requerida

para que el gasto de salida de la captacin pueda fluir por la tubera de conduccin.

La carga requerida es determinada mediante la siguiente ecuacin: g

V

H

2

56

.

1

2

Donde:

H

= Carga requerida en m.

V = Velocidad promedio en la salida de la tubera de la lnea de conduccin en

m/s. Se debe considerar la velocidad mnima recomendada para una lnea de

conduccin.

g

= Aceleracin de la gravedad igual 9,81 m/s2.

Se recomienda una altura mnima de H = 5 cm, sobre la canastilla

Dimensionamiento de la canastillaPara el dimensionamiento se considera que el dimetro de la canastilla debe ser dos

(2) veces el dimetro de la

tubera de salida a la lnea de

conduccin (Dc); que el rea

total de ranuras (At) sea el

doble del rea de la tubera de

la lnea de conduccin; y que la

longitud de la canastilla (L) sea

mayor a 3 Dc y menor de 6Dc.

Figura 1.7 altura total de la cmara hmeda

At = 2 Ac

Donde: 4

2

c

c

D

A

Conocidos los valores del rea total de ranuras y el rea de cada ranura se determina

el nmero de ranuras: 1

ranuras

de

rea

ranuras

de

total

rea

ranuras

N

Tubera de rebose y de limpiaEn la tubera de rebose y de limpia se recomienda pendientes de 1 a 1,5% y

considerando el caudal mximo de aforo, se determina el dimetro mediante la

ecuacin de Hazen y Williams (para C=140).

OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

- 19 - 21

0

38

0

71

0

.

.

S

Q

.

D

Donde:

D = Dimetro en pulgadas

Q = Gasto mximo de la fuente en lps

S = Prdida de carga unitaria en m/m.

OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

- 20 -

Capitulo IV. Construccin de captacin

La captacin es una estructura de concreto que sirve para proteger al manantial y

recolectar el agua para abastecer a la poblacin. Asimismo, debe cumplir con las

especificaciones de estructuras apoyadas de concreto para almacenamientos de lquidos en

lo referente a ubicacin, encofrados y concretos.

Para el buzn de inspeccin se utiliza preferentemente la tapa metlica del tipo

sanitaria. La ubicacin y dimensin del buzn adecuada para facilitar las labores de

inspeccin, limpieza y desinfeccin.

Se construir el canal de escurrimiento, aguas arriba de la captacin a fin de evitar el

ingreso de aguas superficiales hacia la captacin. Asimismo, se acondicionar un canal para

evacuar la salida de la tubera de desage (limpia y rebose).

4.1

Construccin de captacin en manantial de ladera

a)

Aspectos generales

La captacin en manantial de ladera es una estructura que permite recolectar el agua

del manantial que fluye horizontalmente, llamado tambin de ladera.

Cuando el manantial es de ladera y concentrado, la captacin consta de tres (3)

partes: La primera, corresponde a la proteccin de afloramiento; la segunda, a una

cmara hmeda que sirve para almacenar el agua y regular el gasto a utilizarse; y la

tercera, a una cmara seca que sirve para proteger a la vlvula de salida.

b)

Zona de afloramiento

Para proteger la zona de afloramiento del agua se realizarn las siguientes acciones:

.

Definir en campo las caractersticas de los componentes de la captacin, en

previsin a desastres naturales en la zona.

.

Deber construirse muros en ala que sirvan de pantalla a las filtraciones

subsuperficiales, las mismas que sern obligadas a ingresar en la cmara

hmeda.

.

Se realizar la impermeabilizacin del fondo del terreno excavado con una

pendiente mnima de 2%, comprendido entre la cmara hmeda y las

filtraciones a fin de que stos discurran sobre aqul, y puedan ingresar en ella a

travs de los orificios perforados en el muro respectivo.

.

Se colocar material clasificado en dos (2) capas. La capa inferior constituida

por piedras con un dimetro mnimo de 2 colocadas hasta una altura de 5 cm

por encima del orificio superior de entrada a la cmara recolectora. La capa

superior, ser de material granular de espesor de a 1 hasta cubrir

completamente el nivel de las filtraciones y la excavacin realizada.

OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

- 21 -

.

Luego, se proceder al sellado con concreto 1:4:8 de espesor no menor de 5 cm

cubriendo el rea comprendida entre los muros, y el comienzo de las

excavaciones.

c)

Cmara hmeda (colectora)

Es una estructura de concreto de seccin rectangular. En esta cmara se recolectar

el agua del manantial y est prevista de una canastilla, por donde saldr el agua y

pasar a la vlvula de salida de la cmara seca, de una tubera de limpia y un cono

de rebose que se instalar en un nivel ms bajo que los puntos de afloramiento.

d)

Cmara seca (de vlvulas)

Es una estructura de concreto de seccin rectangular. Estar separado de la cmara

seca por un muro de concreto de 0,60 m de altura y 0,15 m de espesor. Se instalar

una vlvula de control para el registro del agua de la lnea de conduccin.

e)

Ubicacin

Ser ubicada lo ms cerca posible al afloramiento del manantial de ladera, con la

proteccin necesaria ante la eventualidad de desastres naturales.

f)

Excavacin

La excavacin para los cimientos tendr una profundidad mnima de 0,80 m.

Se remover el material de relleno que quede adyacente al afloramiento mismo, de

tal manera que el acufero quede completamente descubierto.

Se realizarn las excavaciones necesarias, a fin de garantizar la estabilidad de las

zonas de afloramientos.

Por ningn motivo se utilizarn explosivos o detonantes para las excavaciones.

g)

Cimientos

Debern cumplir con la finalidad estructural de estabilidad y, en caso que los planos

indiquen, servirn de pantallas interceptoras de corrientes subsuperficiales de agua.

h)

Sellados

Todas las excavaciones debern ser rellenadas y compactadas, si fuera necesario

selladas con concreto pobre.

i)

Prueba hidrulica

Se llenar de agua la cmara hmeda y se observar atentamente las fugas. Debido

principalmente a la porosidad del concreto.

OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

- 22 -

La prueba durar 24 horas; si no se producen filtraciones se dar por terminada la

prueba; en caso contrario, se har los resanes necesarios y se repetir la prueba

hidrulica hasta obtener resultados satisfactorios.

4.2

Construccin de captacin en manantial de fondo

a)

Aspectos generales

La captacin en un manantial de fondo concentrado es una estructura de seccin

cuadrada que sirve para colectar al agua. Esta estructura recolectora estar situada

directamente sobre el afloramiento.

La captacin consta de dos (2) partes: la primera, corresponde a una cmara hmeda

que sirve para almacenar el agua y regular el gasto a utilizarse; y la segunda, a una

cmara seca que sirve para proteger la vlvula de salida.

b)

Cmara hmeda (colectora)

Es una estructura de concreto de seccin rectangular. En esta cmara se recolectar

el agua del manantial y est prevista de una canastilla, por donde saldr el agua y

pasar a la vlvula de salida de la cmara seca, de una tubera de limpia y de rebose

que se instalar en un nivel ms bajo que los puntos de afloramiento. Asimismo,

est prevista de una tubera de limpia.

El nivel de agua en esta cmara no deber sobrepasar la altura natural del

afloramiento.

c)

Cmara seca (de vlvulas)

Es una estructura de concreto de seccin rectangular. Estar separado de la cmara

hmeda por un muro de concreto de 0,60 m de altura y 0,15 m de espesor. Se

instalar una vlvula para el control del agua de la lnea de conduccin y una

vlvula para limpia o desage.

d)

Ubicacin

Sern ubicados lo ms cercano posible a los afloramientos (manantiales de ladera) o

sobre ellas (manantiales de fondo).

e)

Excavacin

La excavacin para los cimientos tendr una profundidad mnima de 0,80 m.

Se remover el material de relleno que quede adyacente al afloramiento mismo, de

tal manera que el acufero quede completamente descubierto.

Se realizar las excavaciones necesarias a fin de garantizar la estabilidad de la zona

de afloramiento.

OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

- 23 -

Por ningn motivo se utilizarn explosivos o detonantes para las excavaciones.

f)

Cimientos

Debern cumplir con la finalidad estructural de estabilidad y, en caso que los planos

indiquen, servirn de pantallas interceptoras de corrientes subsuperficiales de agua.

g)

Sellados

Todas las excavaciones debern ser rellenadas y compactadas, si fuera necesario

selladas con concreto pobre.

h)

Prueba hidrulica

Se llenar de agua la cmara hmeda y se observar atentamente las fugas. Debido

principalmente a la porosidad del concreto.

La prueba durar 24 horas; si no se producen filtraciones se dar por terminada la

prueba; en caso contrario, se har los resanes necesarios y se repetir la prueba

hidrulica hasta obtener resultados satisfactorios.

OPS/CEPIS/04.107

UNATSABAR

- 24 -

Bibliografa

.

Agero Pittman, Roger. Agua Potable para Poblaciones Rurales - Sistemas de

abastecimiento por gravedad sin tratamiento, Asociacin Servicios Educativos

Rurales (SER), Reimpreso 2003.

.

Azevedo Netto J.M.-Acosta A. Guillermo, Manual de Hidrulica, 1975.

.

Centro Internacional de Agua y Saneamiento-CIR, Sistemas de Abastecimiento de

Agua para Pequeas Comunidades.

.

CEPIS, Lima 1988.

.

CEPIS, Especificaciones Tcnicas para el diseo de captaciones de ladera, 2003.

.

CEPIS, Especificaciones Tcnicas para el diseo de captaciones de fondo, 2003.

.

Direccin General Saneamiento Ambiental (DIGESA), Especificaciones tcnicas

para la construccin de captaciones.

.

Fondo Nacional de Compensacin y Desarrollo Social (FONCODES),

Especificaciones tcnicas para la construccin de captaciones.

.

Meuli C. & Wehrle K., Spring Catchment Series of manuals on drinking water

supply Volumen 4, Swiss Center for Development Cooperation in Technology

and Management SKAT, Suiza, 2001.

.

Ministerio de Vivienda y Servicios Bsicos- Direccin General de Saneamiento

Bsico, Reglamento tcnico de proyectos de agua potable para poblaciones menores

de 5,000 habitantes, Bolivia, 1999.

.

Muoz R. Marcelo. Guas para diseo de sistemas de abastecimiento de agua

potable, eliminacin de excretas y residuos lquidos para localidades del rea rural,

.

PRONASAR, Proyecto Norma general para el diseo de infraestructura de agua y

saneamiento para Centros poblados Rurales.

.

Secretara de Asentamientos Humanos y Obras Pblicas, Instructivo para estudio y

proyecto de abastecimiento de agua potable. Mxico, 1980.

.

Servicios Mltiples

de tecnologas apropiadas,

Manual tcnico

de

aprovisionamiento rural de agua, La Paz-Bolivia, 1983.

.

Zecenarro E., Consideraciones para el diseo de sistemas de agua potable para el

medio rural, Programa de Salud Comunitaria en el Trapecio Andino PSCTA,

Per, 1994.