CAPTULO IV. ESTUDIO DE FUENTES Y CAPTACIONES SUPERFICIALES NDICE 1. ESTUDIOS DE FUENTES Y CAPTACIONES SUPERFICIALES......................1 1.1. GENERALIDADES......................................................................................................................... 1 1.2. ROS O ARROYOS........................................................................................................................ 1 1.2.1. Estudios Bsicos .............................................................................................................. 1 1.2.2. Estudios Relacionados con la Ubicacin de la Obra de Toma .................................... 1 1.2.3. Calidad de Agua ................................................................................................................ 2 1.2.4. Caudal Disponible............................................................................................................. 2 1.2.5. Crecida Mxima de Proyecto ........................................................................................... 4 1.2.6. Indicaciones Para el Informe Final .................................................................................. 5 1.3. LAGOS, EMBALSES Y LAGUNAS................................................................................................... 5 1.4. MANANTIALES............................................................................................................................. 5 1.5. AGUA DE LLUVIA......................................................................................................................... 7 1.6. OTRAS FUENTES SUPERFICIALES............................................................................................... 10 2. CAPTACIONES SUPERFICIALES..................................................................11 2.1. GENERALIDADES....................................................................................................................... 11 2.2. ROS Y ARROYOS ...................................................................................................................... 11 2.3. LAGOS O EMBALSES ................................................................................................................. 13 2.4. REQUISITOS LEGALES, AMBIENTALES Y OPERATIVOS................................................................. 14 2.4.1. Aspectos Legales............................................................................................................ 14 2.4.2. Aspectos Ambientales.................................................................................................... 14 2.4.3. Operacin y Mantenimiento........................................................................................... 14 2.5. ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE LAS OBRAS DE TOMA ............................................................... 15 2.5.1. Rejas................................................................................................................................. 15 2.5.2. Caos Filtros ................................................................................................................... 15 2.5.3. Desarenadores ................................................................................................................ 16 ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.ii2.5.4. Conductos ........................................................................................................................16 2.5.5. Canales .............................................................................................................................16 2.5.6. Dispositivos de Control y Medicin de Caudal ............................................................17 2.6. TIPOS DE OBRAS DE TOMA.........................................................................................................17 2.6.1. Tomas Sumergidas Directas en el Fondo de un Ro o Embalse ................................17 2.6.2. Plataformas en Ros Anchos o Embalses.....................................................................19 2.6.3. Plataformas Flotantes en Ros o Embalses..................................................................21 2.6.4. Tomas con Obras Transversales a un Ro....................................................................23 2.6.5. Tomas Construidas en una Margen del Ro..................................................................28 2.6.6. Captacin de Agua de Lluvias........................................................................................33 2.6.7. Captacin en Manantiales...............................................................................................40 2.7. EJEMPLOS.................................................................................................................................42 2.7.1. Ejemplo 1: Clculo de Crecidas .....................................................................................42 2.7.1.1. Mtodo Racional.................................................................................................................42 2.7.1.2. Mtodo del Hidrograma Triangular...................................................................................43 2.7.2.Ejemplo2:DiseodelPerfildelosVertederosenObrasdeCaptacin Transversales a un Ro ........................................................................................................45 2.7.2.1. Disipacin de la Energa....................................................................................................47 2.7.3.Ejemplo3:ConsideracionesEstructuralesenObrasdeCaptacinTransversalesa un Ro.....................................................................................................................................49 2.8. EJEMPLOS DE DISEOS..............................................................................................................52 3. BIBLIOGRAFA................................................................................................63 ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.iii LISTA DE ILUSTRACIONES TABLAS Tabla1.Velocidadmximaencanalesenfuncindelanaturalezadelosterrenosenquese construyen........................................................................................................................................ 16 Tabla 2. Pendiente de taludes en canales en funcin de la naturaleza de las paredes....................... 17 Tabla3.Medidasypesosrecomendadosparaelmaterialparaformarpedraplenesenfuncindela velocidad de la corriente................................................................................................................... 19 Tabla 4. Velocidad media de escurrimiento en la cuenca en funcin de su pendiente........................ 45 Tabla 5. Coeficientes para el diseo del perfil de vertederos............................................................... 46 Tabla 6. Coeficientes de rozamiento en funcin del material de fundacin de presas ........................ 51 Tabla 7. Registro mensual de precipitaciones ...................................................................................... 58 Tabla 8. Registro diario de precipitaciones (mm/d) .............................................................................. 59 Tabla 9. Precipitaciones efectivas (mm / da) ....................................................................................... 60 ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.iv FIGURAS Figura 1. Toma sumergida directa en el fondo de un ro o embalse ....................................................18 Figura 2. Muelle de toma.......................................................................................................................20 Figura 3. Torre de toma.........................................................................................................................21 Figura 4. Plataforma flotante en un ro o embalse................................................................................22 Figura 5. Toma reja transversal a un ro...............................................................................................23 Figura 6. Toma lateral con presa de derivacin....................................................................................25 Figura 7. Toma incorporada a una presa de embalse..........................................................................27 Figura 8. Pozo de aspiracin del bombeo que permite captar el agua a diferentes niveles ................29 Figura 9. Plataforma mvil en curso que presenta importantes variaciones de nivel...........................29 Figura 10. Alternativas de cmaras de bombeo directa .......................................................................30 Figura 11. Toma lateral .........................................................................................................................31 Figura 12. Toma sobre un canal paralelo a un curso de agua .............................................................33 Figura 13. Regiones naturales de la Argentina en funcin de las lluvias .............................................35 Figura 14. Curvas intensidad duracin - frecuencia ..........................................................................37 Figura 15. Tipos de aljibes ....................................................................................................................39 Figura 16. Toma en manantial ..............................................................................................................42 Figura 17. Hidrograma tpico.................................................................................................................43 Figura 18. Hidrograma unitario triangular .............................................................................................44 Figura 19. Formas tpicas de vertederos ..............................................................................................46 Figura 20. Perfil de vertedero para amortiguacin de energa .............................................................47 Figura 21. Bloques para la disipacin de energa.................................................................................49 Figura 22. Dentellones en la cimentacin.............................................................................................51 Figura 23. Zampeados y dentellones para cimentaciones permeables ...............................................52 Figura 24. Esquema de toma con caera filtrante vertical...................................................................55 ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.1 1. ESTUDIOS DE FUENTES Y CAPTACIONES SUPERFICIALES 1.1. GENERALIDADES El objeto de los estudios para el aprovechamiento de fuentes de agua superficial, para la provisin de agua potable debern permitir evaluar: El caudal disponible en relacin a la demanda del proyecto. Lacrecidamxima,enrelacinalaseguridaddelaobradetomaylasrestantes instalaciones del sistema. La calidad del agua cruda y su variacin estacional, para establecer el tratamiento de potabilizacin que permita ajustarla a las Normas de calidad de agua de consumo. Elcaudalovolumendisponibledependedediversosfactoresentreloscualeslosms importantessonladuracin,intensidadyfrecuenciadelasprecipitaciones,elclima,la vegetacin,lascaractersticasgeogrficas,topogrficasygeolgicasdelacuencade aporte. Lacalidaddelaguadependedelosmicroorganismosydelasmateriasorgnicasy mineralespresentes.Porotraparte,especialmenteenlaszonashabitadas,puede producirselacontaminacindelaguaporlasdescargasnocontroladasdeefluentes cloacales o industriales. Acontinuacinsesealanlosdistintostiposdefuentessuperficialesquepueden utilizarse y el detalle de los estudios a realizar. 1.2. ROS O ARROYOS 1.2.1. Estudios Bsicos Sedebernrealizarlosestudiostopogrficosydesuelosquesedetallanenlas presentesFundamentaciones.Laimportanciayeltipodeobraascomolas caractersticasdelreadeemplazamientocondicionarnlaimportanciatantodelos estudios topogrficos como geotcnicos a realizar. 1.2.2. Estudios Relacionados con la Ubicacin de la Obra de Toma Debern efectuarse los estudios tcnicoeconmicos de alternativas, para la localizacin y diseo de la obra de toma, basados en lo siguiente: Localizacindeobraspblicasyprivadasexistentesenlazonacircundanteque puedan ser afectadas por el proyecto o que puedan afectar al proyecto. Localizacin de posibles fuentes de contaminacin, descarga o arrastre de materias orgnicas, lquidos cloacales y desages industriales. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.2 Datos provenientes de estaciones limnimtricas, etc. en la zona circundante. Tiposdevegetacincultivosybosquesenlazonadeubicacindelproyectoy circundantes. Arrastre de sedimentos de la fuente de agua y que podran ser retenidos por la obra de toma, particularmente en las crecidas. Efectos de las crecidas desde el punto de vista dela resistencia y estabilidad de la estructura de la obra de toma. Datos sobre la cimentacin de obras hidrulicas existentes en las proximidades. Capacidad portante del suelo para la fundacin de la estructura de la obra de toma. Cota mnima y de crecidadel curso de agua. Riesgos de erosin de las mrgenes del ro frente a eventuales crecidas y estudio de las necesidades de protecciones. 1.2.3. Calidad de Agua A los fines de asegurar la calidad del agua, se debern extraer muestras para determinar enellaboratoriolosparmetrosestablecidosenlasNormasdecalidaddeaguade consumo que sean de aplicacin. Tambin, para la realizacin de ensayos de tratabilidad del agua. Debernincluirsedeterminacionesquepermitanpreverlaaparicineventualde problemas de olor y sabor. Si la fuente es un canal de baja turbiedad se deber realizar un estudio cualicuantitativo de fitoplancton y zooplancton. De detectarse la presencia de cianobacterias,sedebernrealizardeterminacionesanalticasconlafinalidadde identificarlapresenciadetoxinas.Entodoslosestudiossedebernincluir determinaciones del nmero umbral de olor segn la tcnica establecida en los Mtodos Estndar para el Anlisis de Agua y Lquidos Residuales de la American Water Works, la AmericanHealthPublicAssociationylaWaterEnvironmentFederationensultima edicinuotrastcnicascualitativasdedeterminacindesaboryolorsisejustificasu aplicacin. Denopodercontrolarseeconmicamentelosproblemasdesaboryolor,debern buscarse fuentes alternativas. Lasmuestrassedebernextraerdurantelaspocasdecrecidaydeestiaje,enlos posibles lugares de toma y en los afluentes prximos de importancia. 1.2.4. Caudal Disponible Elproyectistaincluirlainformacinbsicaylosestudioscomplementariosquese mencionan en los puntos que siguen, sin embargo algunos de ellos no sern necesarios cuandosecuentecondatosfehacientesdeaforosrealizadosporentidadespblicaso privadasreconocidas,deacuerdoconloscualeselcaudalmnimodisponiblepermita captarvolmenessuficientesparaatenderlademandaduranteelperododediseo fijado. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.3 Los estudios a realizar comprenden: Estudios climticos Lainformacinbsicaaobtenerincluirlosdatosexistentesenloquerespectaal promediodelasprecipitacionesmensuales,losregistrosdedistintastormentasylas temperaturas mximas y mnimas de invierno y verano. La recopilacin comprender, como mnimo, los siguientes aspectos: Precipitacionesmensualesendiversaslocalidadesdelacuenca,obtenidosenel Servicio Meteorolgico Nacional. Los mismos deben comprender un perodo de, por lomenos,25aos.Enelcasodeinsuficienciadedatospodrrealizarsela correlacinpluviomtricadelacuencaenestudioconotracercanasdesimilares posibilidades de precipitacin. Intensidad y direccin de vientos. Temperaturas medias mensuales. Estudios hidrolgicos La informacin bsica a obtener deber consistir en la recopilacin y anlisis de los datos sistemticosexistentesdeinformacinhidromtricayaforosdeentidadespblicasy privadasreconocidas,einformacioneslocalesy/oaforosdirectosparadeterminar caudales de crecida y estiaje. Enelcasodenocontarseconlainformacincitada,sedebernrealizaraforos expeditivostomadossimultneamenteconlasalturashidromtricas,endistintas condicionesdelroafinesdeestablecerlaleyaltura-caudal.Asimismosedeber determinar el caudal bsico mediante aforos en perodos de estiaje. En aquellos casos donde no fuera posible reunir lo anteriormente sealado, se requerirn las siguientes informaciones en la zona a estudiar: DeterminacindelacuencadeaporteenbasealasplanchetasdelIGM,mapas zonales, etc. Comparacin de datos entre las series de las distintas estaciones pluviomtricas. Determinacindelaprecipitacinmediaenlacuencaporlosmtodosdemedia aritmtica,deThiessenodelasisohietas,yelanlisisestadsticodemximas tormentas con la determinacin de la ley de mejor ajuste. Anlisis de tormentas. Registros, histograma de tormentas de no muy larga duracin (entre 1/3 y 1/5 del tiempo de concentracin de la cuenca). SielENOHSalosolicitaraespecialmente,sedeberdeterminarelvolumende evaporacinmedia.Laevapotranspiracinpotencialpodrestablecersemediante medicionesdirectasoenelcaso en que stas no sean factibles mediante frmulas empricas como las de Lugeon, Meyer o Thornthwaite. Partiendo de los datospluviomtricos, se deber establecer cul ser la lluvia neta. Esto ltimo,sedeberdeterminarteniendoencuentalaconformacindelassubcuencas,la ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.4coberturavegetal,elmanejoactualagropecuario,laclasificacinhidrolgicadelos suelos, la infiltracin, etc. Enelcasodeinsuficienciadedatos,podrutilizarselacomparacinhidrolgicacon cuencas prximas similares a la cuenca en estudio. 1.2.5. Crecida Mxima de Proyecto Se proceder de la siguiente manera: Si existiera suficiente cantidad de datos sobre caudales, se llevar a cabo el anlisis estadstico de los mximos caudales anuales, determinando la ley de mejor ajuste. La crecida de proyecto se obtendr de esta ltima, para una recurrencia no inferior a la vida til de la obra. Si no existiera suficiente cantidad de datos sobre caudales, la crecida de proyecto se calcular mediante el mtodo del hidrograma unitario. El hidrograma de proyecto se obtiene multiplicando las ordenadas del hidrograma unitario, por la precipitacin neta correspondientealamxima tormenta para una recurrencia no inferior a la vida til de la obra. Paradeterminarelhidrogramaunitariosepodrprocederdecualquieradelasdos maneras siguientes: En base a los datos correspondientes a varias tormentas de no muy larga duracin, (duracin entre 1/3 y 1/5 del tiempo de concentracin de la cuenca). En base a mtodos empricos tales como el de Snyder u otros, en caso de no contar conregistrosdetormentas.Sedeterminaaselhidrogramaunitariosintticocuyos coeficientes de ajuste se debern fijar en base a la correlacin de las caractersticas fsicas de la cuenca en cuestin con las correspondientes a cuencas similares de las cuales se poseen hidrogramas realmente registrados. Enaquelloscasosquelaimportanciadelproblemalorequieradeberencararsela realizacin de los siguientes estudios adicionales: Clculode crecidas mediante ambos mtodos indicados precedentemente, es decir llevando a cabo el anlisis estadstico de mximos caudales anuales y por otra parte mediante el mtodo del hidrograma unitario, a fines comparativos. Determinacindelascaractersticasmediasmensualesdelescurrimiento,dficity supervits. Estudiosdeerosinydefensas.Sedeberndeterminarlasmximasfuerzas tangenciales y las consiguientes mximas velocidades que son capaces de soportar sinerosioneslossuelosqueconformanelpermetrodelcurso.Enfuncindetales determinaciones se establecer la necesidad o no de proyectar defensas. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.5 1.2.6. Indicaciones Para el Informe Final Lamemoriatcnicadelproyectoincluirlosdatos,estudiosydeterminacionesdelos puntos indicados anteriormente y las conclusiones y justificacin de la fuente adoptada. 1.3. LAGOS, EMBALSES Y LAGUNAS En el estudio se determinar la alimentacin superficial o subterrnea del cuerpo de agua ysusdesages,topografayprofundidadesenlasriberas;fluctuacionesdelnivelde agua,corrientes,influenciasdedesagessuperficiales,datosrelativosaluzsolary proliferacindealgas,plantasacuticasydesechosflotantes.Serndeaplicacinlas consideraciones efectuadas para ros y arroyos en relacin a problemas de sabor y olor. Sedebernextraermuestrasdeaguasadistintasprofundidadesparasusanlisisfsico-qumicos y bacteriolgicos y ensayos de coagulacin si presentaran turbiedad. Cuandolamagnituddelacaptacinlorequierapodrsernecesariocomplementarlos estudios anteriormente mencionados con informacin respecto a la permeabilidad de los suelos, evapotranspiracin u otras para definir las caractersticas de la cuenca de aporte al lago o embalse. Estudios de azolve: en los casos de tomas mediante embalses, la obtencin de muestras delmaterialensuspensinquellevanlasaguasservirparaladeterminacindelos slidosylaproduccinanualdesedimentos.Estasdeterminacionesseutilizarnpara proyectarlosdescargadoresdefondonecesariosylasoperacionesdelimpiezay mantenimiento a los efectos de evitar la reduccin de la capacidad del embalse dentro de su vida til. 1.4. MANANTIALES Estudios geolgicos Losestudiosdecampopermitirnestablecereltipodemanantialdequesetrata, determinando si es una fuente que emana de fisuras de capas de roca o brota de estratos de roca meteorizada o en terreno aluvional. Se deber detectar la presencia o no de fallas que produzcan desviaciones en el manto acufero.Talesdesviacionesserndevitalimportanciaparaelproyectodelaobrade toma ya que sta deber captar al agua en su yacimiento geolgico y no en aluviones. Debercomprobarsesielafloramientoesnico,mltipleobiensisetratadeun afloramientolineal.Enaqulloscasosenquelascaractersticasdelafloramientoaslo indiquen,sedeberestudiarlaposibilidaddeincrementarlascorrientesdelosestratos porosos mediante tubos colectores o galeras de infiltracin. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.6Reconocimientos Duranteelreconocimientotopogrficodelazona,severificarlaexistenciadegrietas quepuedandarlugaraundeterioroenlacalidaddelafuenteporinvasindeaguas superficiales o subterrneas contaminadas. Enaquelloscasosdemanantialesqueafloranenregionesbajasdeterrenoaluvional dondeelaguaseacumulaenformadecharcaopantano,cubiertaconplantasycon presencia de vida animal, debern indagarse con mayor detenimiento las probabilidades decontaminacin.Taleszonasdebernserinvestigadasestableciendosuubicaciny caractersticas. Los reconocimientos debern incluir asimismo la factibilidad de la construccin de la obra de toma y de las posibles obras complementarias. Sedeberprocederademsalaextraccindemuestrasdeaguaparasusanlisisde calidad. Evaluacin de la capacidad de produccin del manantial Se debern realizar aforos para constatar la compatibilidad entre los caudales mnimos a captar en relacin con las necesidades de abastecimiento de la poblacin. Los aforos se debern realizar en distintas pocas del ao, especialmente en las pocas delluviasylasdeestiajes,paraladeterminacindecaudalesmximosymnimos, rgimen del manantial y posibles intermitencias. Para caudales pequeos podr aforarse por mediciones directas mediante el llenado de recipientes de volumen conocido. Para caudales mayores (en general mayores de 3 l/s) el mtodo ms conveniente puede considerarse el aforo por vertedero. Se deber aforar durante el mayor tiempo posible. En los caudales cronolgicos debern consignarse los das de lluvias y cantidad de agua cadaestableciendodeestemodolacorrelacinentreambosfenmenosydeduciendo porlotantoeltiempoquetardeenmanifestarseenelmanantiallainfluenciadelas lluvias. Lavariacindelaturbiedadytemperaturadelaguatambinsernelementosdejuicio para establecer la correlacin anteriormente mencionada. La tcnica del aforo debe ser tal que no interfiera el escurrimiento natural de las aguas, dando lugar de este modo a mediciones falsas. En tal sentido, si se afora por vertedero, habr que tener especial cuidado de no alterar conelremansodelvertederolascondicionesdesalidadelmanantial.Elremanso formadopuedeanegarlabocadelmanantial,ydisminuyendolacargasobreelmismo, reducir el caudal. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.7 1.5. AGUA DE LLUVIA Enaquellaslocalidadesdondenosecuenteconfuentessuperficialesosubterrneas aprovechables para el abastecimiento de agua se deber estudiar la posibilidad de utilizar aguas de lluvia, en cuyo caso ser necesario obtener la siguiente informacin: Suelos Lossuelossedebernestudiardesdelospuntos de vista de su permeabilidad, arrastre de material durante las lluvias, condiciones para el desarrollo de especies vegetales y sus caractersticasencuantoalaposibilidaddeincorporaralaguasalesuotroselementos que desmejoren su potabilidad. Encasodequenoseconocieransuficientementelascaractersticasdelsuelodela cuenca receptora, se podrn realizar los siguientes estudios: Paraelestudiogeotcnicosedebernpracticarsondeosmedianteperforaciones distanciadasentreunoycincokilmetros,segnlahomogeneidadquepresentey con profundidades entre uno y dos metros, con extraccin de muestras cada 50 cm. Paraelestudiodelapermeabilidadsedebernpracticarpozosexcavadosacielo abierto,conprofundidadesdeunoadosmetros, distanciados con igual criterio que en el caso anterior, segn la homogeneidad que presente el terreno a travs de los ensayos. Topografa Se deber realizarel relevamiento topogrfico con el suficiente detalle como para definir las posibles cuencas y cauces aprovechables. Paraellosedeberutilizarlainformacinfotogrficaareadisponibleyla fotointerpretacinrespectiva,complementandoeseestudioconelrelevamiento topogrfico. Precipitaciones Se deber obtener un registro confiable de lluvias que abarque el mayor nmero posible de aos. Sinoseposeenregistrosdelamismalocalidadenestudio,sepodrnutilizarlosde lugares prximos con caractersticas climticas similares. Si de la localidad en estudio slo se poseen registros de pocos aos, podrn compararse con otros registros ms amplios y extrapolar valores. Se debern aplicar coeficientes de seguridad cuyo valor deber ser mayor en la medida en que resulte menos confiable o completa la informacin disponible. Los valores obtenidos se debern volcar en planillas y grficos que determinen dentro del perodo considerado lo siguiente: Intensidades de las precipitaciones diarias ocurridas. Frecuencia de precipitaciones diarias de diferentes intensidades. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.8 Precipitaciones anuales. Duracin de las precipitaciones. Frecuencias e intervalos de recurrencia para distintas precipitaciones anuales. Tablas o grficos de anlisis estadsticos. Elproyectistapodraplicarloscriteriosymtodosestadsticosydeprobabilidadque consideremsadecuadosalainformacindisponible,peroelestudiodebebrindarlos elementosbsicosparapoderdefinirlaprecipitacindeclculo, la capacidad necesaria dealmacenamientoyla probabilidad de que se produzcan precipitaciones menores que la de clculo, durante el perodo de diseo. No se debern considerar las precipitaciones diarias menores de un valor a determinar de acuerdo al clima, naturaleza del terreno, material de arrastre, vegetacin, pendientes, etc. Para terrenos naturales, no habiendo otro elemento de juicio, podr adoptarse el valor de 40 mm. Adems, al llegar a la etapa de proyecto, puede ocurrir que no puedan considerarselos excedentes de precipitaciones superiores a un determinado valor que colme la capacidad de las obras de conduccin hasta la represa. Evaporacin y transpiracin Sepodrndeterminarpormedicionesenellugarydenoserfactibles,porfrmulas empricas o procurando obtener informacin sobre evaporacin en la zona, evaluando el climaycuidandodeaclararsilosregistroscorrespondenaevapormetrosterrestreso flotantes. Para la definicin de la evaporacin y transpiracin de la superficie terrestre, se debern investigar las caractersticas del suelo, profundidad del agua subterrnea, clase y estado de la vegetacin natural y posible vegetacin que admite la clase de terreno. Elconjuntodelatranspiracinylaevaporacinqueconstituyelaevapotranspiracin puedemedirseaunqueconescasaprecisin,observandoladiferenciaenteelvolumen delaprecipitacinsobreunaporcindeterrenoyelrecogidomediantedrenesque cubran el sector. Delosvaloresantesmencionadoslamayorimportanciaparaeldiseohidrulicodela instalacin,latienelaevaporacinqueocurreatravsdelasuperficiedeaguadelas represas.Losrestantesinfluyenenlaescorrentaalmantenerdiferentegradode humedad en la capa superior del terreno y modificar la absorcin del agua precipitada. Aguas freticas Se deber analizar su calidad y verificar su nivel y potencia en las diferentes pocas del ao, en relacin a la posibilidad y conveniencia de utilizarla como complemento del agua de lluvia para ser mezclada con la misma en las represas o reservas. Lapotenciayniveldelanapafreticatieneintersdesdeelpuntodevistadela influencia que pueda tener esta napa, sobre las obras proyectadas y la calidad del agua ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.9 deescurrimiento.Ademsrevisteimportancia,siseprevunaexplotacinmixtacon aprovechamiento directo de la napa fretica o si se prevn recargas de pozos abiertos. Escurrimiento de las aguas Laaplicacindecoeficientesempricosygeneralesparaladeterminacindel escurrimiento,puededarlugaragruesoserroresjustamenteenladeterminacindela superficie de la cuenca necesaria. Pueden aplicarse coeficientes empricos en el caso de superficies receptoras impermeabilizadas, en las que puede aceptarse un valor de 0,90. Para el caso de cuencas naturales, se deber proceder con el siguiente criterio: a) Determinacin de una curva o tabla que indique para cada altura de la precipitacin, el volumen escurrido por unidad de superficie receptoras. La determinacin de la curva o tabla puede lograrse en las siguientes formas: Por la aplicacin de tablas que den esos valores para situaciones de clima y suelos semejantesalqueseestudia.Puedenutilizarsealefectolastablasycriterios expuestos en la publicacin Diseo de Pequeas Presas (Bureau of Reclamation UnitedStatesDepartamentoftheInterior).Tambinpuedenaplicarselastablasy frmulas del Mtodo racional generalizado. Por la observacin, durante un ciclo completo de un ao, de la relacin precipitacin-escurrimiento en una planta de caractersticas similares en clima y suelos a la que se estudia. Por el ensayo en el propio terreno en estudio, en una cuenca piloto preparada para tal efecto. Esta solucin es aconsejable para poblaciones importantes. b)Aplicacindeunndicedecorreccinparalaslluviasqueocurrenacontinuacinde otra anterior, denominada precipitacin precedente, en cuyo caso, por la humedad del suelo, la escorrenta es mayor. c)Conlosvaloresdea)ylascorreccionesdeb),sepodrconstruircurvasdeaportes anuales aprovechables para la unidad de la superficie receptora. Se debern tomar los aos ms secos y sus inmediatos para que en la etapa de proyecto se puedan utilizar, tomados de a dos aos seguidos, para determinar el volumen de reserva necesario. d) Si se puede encontrar, para aos secos y semisecos, y para la cuenca en estudio, un coeficientenicoparacadavalordeprecipitacinanual,quedlarelacinentrela altura de la precipitacin y valor del escurrimiento, podr aplicarse para simplificar, la tarea indicada en el punto c). Calidad de las aguas Sedebernrealizaranlisisprotistolgicosdelasaguasrepresadasdelazonapara estudiarlaposibleproliferacindealgasenelrepresamientoaconstruirylosmtodos correctivos apropiados. Adems,comoyasehamencionado,sedebernrealizaranlisisqumicosy fsicos de lasaguafreticas,paradeterminarlaposibilidaddedesmejoramientodelacalidaddel agua represada. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.10 Estacin meteorolgica En los casos en que no existe informacin adecuada, se deber estudiar la posibilidad de lainstalacininmediatadeunaestacinmeteorolgicaparaobtenerinformacinsobre precipitaciones, temperaturas, humedad, vientos, evaporacin, etc. La obtencin de estos datos durante uno o dos aos previos a la iniciacin de las obras, podr ser utilizada para confirmar o ajustar dimensiones o caractersticas de las obras de captacin o tratamiento. 1.6. OTRAS FUENTES SUPERFICIALES Canales de riego Se debern obtener los datos completos de la fuente; alimentacin, rgimen, aforos, rea de riego que sirve, etc., perjuicio que ocasionara la derivacin del caudal necesario en la economa de la zona, por disminucin del rea de riego; perodo de limpieza anual; toma suplementariasobreotrocanalprximodondeelcortedelaguanocoincidaconel principal:caudalesdisponiblesaderivar;muestrasdeaguaparaanlisisqumicoy bacteriolgicos.Entodosloscasos,debeestablecerseelcompromisodecesin correspondientedelcaudalnecesarioparacubrirlademandaduranteelperodode diseo Derivacin desde obras existentes de provisin de agua potable No existiendo fuentes locales o relativamente cercanas se podr considerar la utilizacin de obras ya habilitadas en localidades prximas siempre que lo permita la capacidad de lafuenteyquelascondicionessanitarias,tcnicasyeconmicasdeestasolucin ofrezcan ventajas con respecto al uso de otras fuentes. Se debern aportar los datos de lafuenteaefectosdeevaluarsucapacidadactualyfutura,anlisisqumicoy bacteriolgico, estado de las instalaciones, etc. Tambin en este caso debe establecerse elcompromisodecesincorrespondientedelcaudalnecesarioparacubrirlademanda durante el perodo de diseo. Agua de mar Enlaszonascosterasynoexistiendootrasposibilidadesdeutilizacineconmicade fuentes de agua dulce de origen superficial, puede analizarse la factibilidad de utilizacin de agua de mar, previendo como es obvio el correspondiente tratamiento para reducir el tenor de sales presentes a niveles de potabilidad. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.11 2. CAPTACIONES SUPERFICIALES 2.1. GENERALIDADES Las condiciones fundamentales de una obra de toma, consisten en: La seguridad de su capacidad hidrulica, con un mnimo riesgo de interrupcin, para captarelcaudalmximodiarioparaelfinaldelperododediseo.Esteltimo, normalmentesedebefijaren20aosparalasobrascivilesyen10aosparael equipamiento electromecnico. La confiabilidad y estabilidad de la calidad de agua. Paraelloesnecesariodesarrollarestudioshidrolgicos,aforos,etc.detalladosenel AnexoIITemasdeHidrulicadelaspresentesFundamentaciones,losquepermiten definirelrendimientoyrgimendelascuencasdecaptacin.Porotraparte,las caractersticasgeogrficasytopogrficas,losestudiosgeotcnicos,losaspectos ambientalesylegales,yelanlisisdelosriesgosdecontaminacin,conformanconlos primeros,losfactoresqueinfluyenenlafactibilidad,caractersticastcnicasy envergadura del proyecto de la obra de toma. Finalmente, de la comparacin econmica de alternativas tcnicamente viables, surgir el diseo de captacin a adoptar. Para el anlisis, conviene distinguir las particularidades de los ros o arroyos, y las de los lagos o embalses. 2.2. ROS Y ARROYOS Capacidad Hidrulica Laobradetomadebesercapazdecaptarelcaudaldediseo, an en las condiciones ms desfavorables. Para ello, es necesario conocer el caudal mnimo disponible del curso de agua, sustentado en datos de aforos y/o pluviomtricos, obtenidos durante un perodo suficientementeprolongadoparahacerconfiableslosresultadosqueselogrendel procesamiento de dicha informacin. Elcaudalenpocadeestiaje,debepodercubrirenexcesoelcaudaldediseodela captacin. Generalmente, se exige que sea por lo menos equivalente al doble del caudal de diseo en el caso de alimentacin por gravedad, y el triple del caudal de diseo para el caso de captacin mediante bombeo. Sielcaudalmnimonopermitieracubrirlademanda,peroelcaudalpromedioenun perodoqueabarqueelintervalodeocurrenciadelmnimofuerasuficienteparaello, corresponderaanalizarlaviabilidaddelaconstruccindeunembalse,cuyovolumen alcanceparasatisfacerlosconsumosdelapocaseca,evitandoascortesenla prestacin del servicio. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.12 Por otra parte, si la corriente fuera de muy pequeo caudal y tirante, puede proyectarse unapresadederivacinparamantenerlatomasumergida,garantizandoentodo momento la captacin del caudal de diseo y evitando el arrastre de aire. Adicionalmente,elproyectistadebeanalizarparaeldiseodelatomalossiguientes aspectos: Los registros histricos de niveles de agua con la finalidad de definir: La cota de la boca de toma que permita captar agua an en la mnima bajante. La cota de la mxima creciente, para evitar la inundacin de las instalaciones. Enloscasosenquelatomaseencuentreenunazonadondeelniveldelagua pueda sufrir grandes cambios, la obra debe estar en condiciones de adaptarse a los mismos. Lasproteccionesnecesariasdelabocadecaptacinmedianterejasolminas perforadas, previendo adems su limpieza peridica, frente a los riesgos de ingreso al sistema de elementos slidos o cuerpos extraos que transporte el curso de agua y que pudieran causar daos u obstrucciones. La seguridad estructural, mediante un emplazamiento de la obra en un fondo estable, yrealizarlasverificacionesalaflotacin,alvolcamientoyalassocavaciones, debiendopreverse, las instalaciones de alivio o descarga frente a las crecidas y las protecciones para el trnsito en el ro. Calidad de agua Las aguas de ros de llanura generalmente son turbias y a veces con color, mientras que lasderosdemontaatienenusualmentecondicionesfsicasmsaceptablesparasu posteriorpotabilizacin,peropuedenarrastrararenasyrodados.Adems,enambos casos,seencuentranexpuestasalacontaminacinporpoblacionesestableso eventuales cercanas, a travs de sus descargas cloacales, industriales, pluviales, y/o por la presencia de vaciaderos de basura. Por lo tanto, siempre que sea posible, la obra debe emplazarse aguas arriba y a distancia razonable de las regiones habitadas, o descargas industriales o contaminantes que involucren riesgos, a menos que: Sedemuestreunaadecuadacapacidaddeautodepuracindelrooarroyo, sustentadaenmodelosmatemticosy/oanlisisdecalidaddeaguarealizadosen pocas crticas. Seestablezcanclaramenteloscontrolesyresponsabilidadesrespectoalas descargas contaminantes. Se prevean en el proyecto para el caso de contingencias, diferentes condiciones de operacintalescomolautilizacindefuentescomplementariasoalternativas, variacionesenlapotabilizacindelagua,etc.paradisminuirlosriesgosaniveles aceptables. Por otra parte, la ubicacin en una zona con buena profundidad y en la orilla opuesta a la que acumule mayor cantidad de sedimentos, son factores que, entre otros, contribuirn a la obtencin de una mejor calidad de agua. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.13 Adicionalmente, se debe evitar la captacin de aguas de crecientes o en caso contrario, prever las condiciones de operacin del sistema para esa contingencia. 2.3. LAGOS O EMBALSES Capacidad hidrulica Con la finalidad de determinar si el volumen de almacenamiento es suficiente para cubrir lademandaanenlascondicionesmsdesfavorables,elproyectistadebeevaluarla alimentacin al lago o embalse y su variabilidad estacional, el desage, la permeabilidad del fondo, la evapotranspiracin, etc. Por otra parte, el conocimiento de las fluctuaciones del nivel de agua, permite disear la obra de toma para que pueda captar en todo momento el caudal de diseo. Calidad de agua En lneas generales, las aguas de lagos y embalses suelen ser menos turbias que las de roscaudalosos,porlaposibilidaddesedimentacindepartculasquesepresentaen aguasquietas,peropuedenmanifestarseproblemasdecolor,comoconsecuenciadel desarrollo de plantas acuticas. Porotraparte,lacalidaddelaguapuedevariarsegnelsectoryprofundidada considerar, lo que es relevante para la seleccin de la ubicacin de la toma. Otro aspecto a considerar es la accin de las olas, especialmente en el caso en que no hayasuficienteprofundidadyelespejodeaguaseadeciertaextensin,debidoaque podra producir el levantamiento de sedimentos del fondo. En relacin al transporte y difusin de contaminantes, las fluctuaciones del nivel de agua ylainfluenciadelosvientospredominantes,ascomolascorrientessuperficialesy subsuperficialesdebentenerseencuenta,pudiendoobligarapreverdistintas profundidades de captacin, de acuerdo a las variaciones de la calidad de agua para los correspondientesniveles,originadasenloscambiosdelascondicionesmencionadas. Unatomaubicadamuycercadelfondopuedecaptar,particularmenteenestiaje,agua turbia o con cierto contenido de materia orgnica descompuesta, por lo que conviene que la distancia entre el fondo del lago y la cara inferior del filtro no resulte menor de 50 cm. Porelcontrario,siestubicadamuyprximaalasuperficiepuedeingresardesechos flotantes, algas y plantas acuticas, por lo que es recomendable captar a una profundidad mayor a 30 cm. Finalmente,laubicacindellagooembalserespectoazonasurbanasocamposen explotacinagrcola,influyeenlamagnituddelosriesgosdecontaminacinqumicay microbiolgica, la proliferacin de algas y plantas acuticas, la acumulacin de desechos flotantes en general, y consecuentemente, en la calidad del agua. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.14 2.4. REQUISITOS LEGALES, AMBIENTALES Y OPERATIVOS Esconvenienteatenderunaseriederequisitosbsicoscomolosquesedescribena continuacin,complementandolosaspectosrelativosalacapacidadhidrulicayala calidad del agua, que se han expresado hasta ahora: 2.4.1. Aspectos Legales Conladebidaantelacin,debencumplimentarselasautorizacionesparael emplazamientodelaobrayelcompromisoporpartedelorganismoresponsabledela cesin del agua para garantizar la cobertura de la demanda durante el perodo de diseo. Asimismo,debenestablecerselosresguardoscorrespondientesencuantoaeventuales focos de contaminacin aguas arriba. 2.4.2. Aspectos Ambientales Debe evaluarse si la obra se encuentra o es aledaa a reas de inters ambiental, y en talcaso,cumplimentarlasreglamentacionesdeaplicacin.Enparticular,esnecesario minimizarlasalteracionesquepuedaproducirlaobraenelcursodeagua,talescomo interferencias para la navegacin, actividades recreativas u otros usos, perjuicios graves alafaunaictcolayproblemasdeembanquesyerosiones.Estosltimos,sepueden reducir localizando la obra preferiblemente en tramos rectos. 2.4.3. Operacin y Mantenimiento Elproyectodebefacilitaryminimizarlastareasdeoperacin,limpiezaymantenimiento sin interferir el servicio; al respecto se deben prever medios de accesos adecuados yde iluminacin,ascomotambindeproteccinycercado,paraevitarlaentradade personasyanimalesextraos,disponindoseloselementosparalalimpiezaylos dispositivosparaelcontrolylamedicindecaudales.Asimismo,debenquedar claramenteexpresadaslasrecomendacionesparalastareasdemonitoreo,yde mantenimiento,ylasaccionesadesarrollarencasodecontingencias.Alrespecto pueden sealarse: La limpieza de las rejas con una frecuencia preestablecida o en funcin de la prdida de carga. La limpieza por retrolavado de los caos filtro. El mantenimiento del equipamiento electromecnico. El permanente control de la calidad del agua cruda y el procesamiento de los datos para permitir predecir los picos de su desmejoramiento y la duracin de los mismos, y la identificacin, seguimiento y minimizacin de los eventuales focos de descargas contaminantes. Elcontrolperidicodelestadodelastuberasflexiblesyanclajesenelcasode tomas con plataformas flotantes. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.15 La limpieza y desinfeccin con posterioridad a una crecida, etc. Enelcasodecaptacindeaguasdelluviamedianteplateasimpermeabilizadas,el control del crecimiento de malezas, la reparacin de fisuras y el mantenimiento de las zanjas que desven las aguas de los alrededores. Enlasrepresas,elcontroldelasalgaspormediodealguicidasylosriesgosde ingresodeelementostxicosdesdelacuencadecaptacin,porejemplosista abarca zonas urbanas o campos en explotacin agrcola. 2.5. ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE LAS OBRAS DE TOMA Almargendelasestructurasfundamentalestalescomolasestacionesdebombeo, presas,vertederosyobrascivilesqueesnecesariopreversegncadacasoparticular, existen una serie de elementos complementarios que son habituales y que a continuacin se describen: 2.5.1. Rejas Estn constituidas de barras paralelas o de una lmina perforada. Su finalidad es impedir el paso de material grueso hacia el sistema de conduccin. Segncomosediseelatoma,puedenencontrarsedispuestastransversalmenteo paralelamente a la direccin de la corriente. La separacin depende del tamao de slidos a separar, siendo usual 25 mm, entre los bordes de las barras componentes de la reja. En cuanto a la inclinacin, se recomienda fijarla para facilitar la limpieza, entre el 10 y el20 % hacia aguas abajo, para rejas transversales a la corriente. Para rejas paralelas a la corriente,comoeselcasodetomaslaterales,puedefijarseenel75%respectoala horizontal. EnelCaptuloVIIPlantasdePotabilizacin,Numeral2Rejas,Tamices,Cmarasde CargayAforosdelaspresentesFundamentacionessetrataeltemaendetalle mencionandodistintostiposderejas,mecanismosdelimpiezayclculodeprdidasde carga. 2.5.2. Caos Filtros Cuandoporlacantidaddepartculaspresentesenelaguaacaptarfueranecesariasu retencinpreviamentealingresoalasconduccionesobombas,alosfinesdesu proteccin, pueden proyectarse caos filtros. Los materiales para los mismos pueden ser: hierrogalvanizado,aceroinoxidable,plsticos,uotrosmaterialesaprobadosenfuncin del grado de agresividad de las aguas y de los esfuerzos mecnicos a que puedan estar sometidos. El diseo se puede realizar en base a: El caudal a captar. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.16 La velocidad de aproximacin, que usualmente no debe superar los 0,15 m / s para evitar la succin de elementos grandes. La abertura y tipo de las ranuras u orificios, y la superficie neta de captacin. Lasuperficiefiltrantesepuedecalcularprefijandolacarreradelfiltrodetalmodoque posibiliteunmantenimientoadecuado.Paraladeterminacindelaprdidadecargade diseo, es usual suponer una colmatacin del filtro del 30 %. 2.5.3. Desarenadores Cuandoelaguaacaptarcontengaslidospesadosensuspensinquedebanser eliminadoscorrespondeproyectardesarenadores,paranodaarlasinstalacioneso equipos aguas abajo, debindose determinar su longitud, en funcin de la velocidad de la corriente, la velocidad de sedimentacin de las partculas que se pretende eliminar en un 100%.Lamarchadeclculoyparmetrosdediseo,puedenverseendetalleenel Captulo VII Numeral 3, Tratamientos Preliminares de las presentes Fundamentaciones. 2.5.4. Conductos Para las conducciones desde la captacin hasta el desarenador o la estacin de bombeo, segnelcaso,sedeterminarnlosdimetrosnecesariosdelasmismasteniendoen cuenta los criterios sealados en el Captulo XI - Conduccin de Agua Cruda y Tratada y el Anexo II Temas Complementarios de Hidrulica de las presentes Fundamentaciones. 2.5.5. Canales Debe tratar de evitarse todo escurrimiento cercano al crtico. Las velocidades deben ser tales que no produzcan embanques ni erosiones. Paralasvelocidadesmximascorrespondientesadistintostiposdeterrenosy revestimientos pueden tomarse como referencia los siguientes valores: Velocidad mxima(m/s) Naturaleza de las paredes R < 0,50 mR > 0,50 m Roca compacta (granito)3,003,00 Roca estratificada (calcrea)2,202,00 Mampostera con mortero2,502,50 Hormign3,003,00 Mampostera en seco1,601,50 Concreto asfltico1,601,50 Tierra vegetal compacta0,850,75 Ripio1,101,00 Suelo arenoso0,600,50 Arena fina (mdanos)0,400,35 R = Radio Hidrulico. Tabla 1. Velocidad mxima en canales en funcin de la naturaleza de los terrenos en que se construyen ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.17 Encuantoalasvelocidadesmnimas,stasestarnenfuncindeltiranteydeltipode limo en suspensin. Los taludes naturales de la seccin a adoptar dependen de la naturaleza del terreno. Se indicanacontinuacinvaloresdereferencia,losquedebernconfirmarseconlos estudios de suelos correspondientes en cada caso: Naturaleza del terrenoTg Roca firme (pequeos canales)0 Roca firme0,25 Roca compacta Revestimiento de hormign0,5 Rocas sedimentarias-Revestimiento en seco0,75 Tierra vegetal consistente1 Tierra vegetal; Suelos arcillo arenosos1,5 Suelos arenosos2 Arena fina suelta3 Donde es el ngulo que forma el talud con la vertical. Tabla 2. Pendiente de taludes en canales en funcin de la naturaleza de las paredes Sielterrenoespermeable(K>1x10-4 cm/s)obienresultanvelocidadesde escurrimiento superiores a las admisibles, el canal debe revestirse adecuadamente. 2.5.6. Dispositivos de Control y Medicin de Caudal Deben preverse compuertas, vlvulas y macromedidores, en relacin a las caractersticas de la obra de toma y a las necesidades para laoperacin y mantenimiento. 2.6. TIPOS DE OBRAS DE TOMA Segnsealaubicacinytipodelaobradetoma,puedeestablecerselasiguiente clasificacin: 2.6.1. Tomas Sumergidas Directas en el Fondo de un Ro o Embalse Aplicacin Paraembalsesylagos,rosdellanuraconmrgenesmuyextendidasnonavegablesy relativamentelibresdematerialdearrastredurantetodoelao,obienroscon navegacin pero que por sus caractersticas posibiliten instalar la toma de modo que no seladificulte.Encualquiercaso,permanentementedebeasegurarseuntirantemnimo que garantice la sumergencia de la captacin. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.18 Figura 1. Toma sumergida directa en el fondo de un ro o embalse Diseo Prcticamente no se requiere obra civil o su envergadura es mnima. La captacin puede consistirfundamentalmente en uno o dos conductos, segn la importancia del suministro, apoyadosdirectamenteenelfondodellagooro,debiendoproyectarseenesteltimo caso, transversalmente a la direccin de la corriente. En lagos, puede rematarse cada conducto en una curva a 90 instalada en una pequea cmara, que permita el ingreso del agua por la parte superior, mientras que en ros puede adoptarse una terminacin con un cao filtro. Lavelocidaddeaproximacindelaguaalabocadetomadebeserinferiora0,15m/s para no atraer slidos y peces. Elolosconductosdetoma,debenpenetrarenellechodelcursoolago,demodode terminarpordebajodelniveldelamximabajanteextraordinaria,yporencimadel correspondiente al probable nivel de embanques. Lafinalidaddelacolocacindedoscaosconsisteenprevenirlasinterrupciones temporarias del suministro, ante la posibilidad de obstrucciones, rotura o limpieza de uno de ellos. En tal caso, cada uno de los conductos deber poder conducir el caudal de diseo. El agua captada a travs del cao filtro o cmara sumergida, usualmente se la conduce hasta una estacin de bombeo y de all es impulsada hasta la planta potabilizadora. Conelobjetoderesistirelarrastreyevitarasentamientoscomoconsecuenciadelas socavacionesproducidasporlacorriente,elolosconductosnormalmentesedeben afirmarsobreunabasedehormignsimplede0,20mdeespesorcomomnimo, vinculada a pilotes o dados de hormign insertados en el lecho. Si el lecho es rocoso, se debe ejecutar el anclaje directamente sobre el mismo. Es conveniente que el o los conductos de toma sean protegidos superior o lateralmente medianteunpedrapln,queusualmenteesdeaproximadamente2mdeanchoensu ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.19 partesuperior.Laspendienteslateralesdelpedraplndebenseguireltaludnaturaldel material empleado. Adicionalmente,debeverificarselaestabilidaddelpedrapln,enfuncindelas velocidades de arrastre del curso. Lospesos(W50 =porlomenos50%depiedrasconelpesoindicado)ydimetros(D50=50%delaspiedrasconeldimetroindicado)delmaterialparaconstruirel pedraplnpuedendimensionarse,conlossiguientesvaloresmnimosdereferenciade acuerdo a la tabla siguiente, en funcin de la velocidad del curso: Velocidad (m/s) W50 (Kg.) D50 (M) 1100,195 2100,195 3100,195 4540,338 52250,549 65630,732 716201,067 Tabla 3. Medidas y pesos recomendados para el material para formar pedraplenes en funcin de la velocidad de la corriente A los fines del diseo hidrulico conviene adoptar un trazado que logre la menor longitud yconlamnimacantidaddepiezasespeciales,paranogenerargrandesprdidasde carga,conundimetromnimodelosconductosde200mmparaevitarprobables obstrucciones. Encuantoalosmateriales,puedenemplearsehierrofundidoconjuntasmecnicasu otras alternativas que permitan absorber posibles asentamientos diferenciales. Respectoalalimpieza,stapuedehacerseporinversindelacorriente. En este caso, paraunlavadoeficazsininterrumpirelservicio,esventajosocontarconunadoble caera. 2.6.2. Plataformas en Ros Anchos o Embalses Muelles de toma a)Aplicacin Para el caso de ros con fuertes variaciones de nivel, especialmente si son aprovechables obrascostanerasyaexistentestalescomomuelles, puentes, defensas, etc. En caso de no existir pueden construirse muelles de toma. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.20 succin mxima 6meje de la bombaNivel mximoNivel minimo0.50 Figura 2. Muelle de toma b)Diseo Consiste en una estructura que, apoyada en el lecho del ro, sirva de soporte a la caera de toma hasta la orilla, la que en su recorrido puede actuar como caera de aspiracin o impulsinsegnsilasbombassonsumergiblesono,ysilaestacinelevadorase emplaza en el mismo muelle o en la costa. Debe estar ubicada en una zona no afectada por erosiones ni por embancamientos. La boca de captacin debe ampliarse respecto a la caera, de manera que la velocidad deaproximacindelaguanosuperelos0,15m/syprovoquelasuccindeelementos slidos de tamao considerable y peces. Engeneralconvieneproyectarlasbombasdemodoqueseencuentren permanentementecebadasofacilitarelcebadomediantedisposicinadecuadade caeras, equipos de vaco, etc. Son recomendables las bombas del tipo de pozo profundo. Si por razones econmicas se adoptaranbombaymotornosumergibles,sedebecuidarquequedenporencimadel nivelalcanzadoporlamximacreciente,paralarecurrenciaigualalperododediseo del proyecto, y se tendrn en cuenta los lmites aconsejables de succin en los perodos demximoestiaje.Cuandoseadoptenbombassumergiblesdebeasegurarseuna sumergencia adecuada en todo momento. Encasosderosnavegables,elmuelledebeestarconvenientementebalizadoafinde sealizar el obstculo que constituye. Torres de toma a)Aplicacin Parasistemasdeabastecimientodeenvergaduraquecaptenagua en ros importantes, lagos o embalses, en los cuales se busque obtener una mejor calidad de agua alejando la toma de la costa. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.21 Sistemas de limpieza de rejas.BalizaOrificios de entradaNivel del LagoVentilacinRejasConducto de tomaa la PlantaCompuertas Figura 3. Torre de toma b)Diseo En general estn constituidas por una estructura elevada y cerrada apoyada en el lecho delro,enlasqueingresaelaguaparaserderivadaalacaeradeaduccin,anen bajantesordinarias.Estaltimapuedearrancarhorizontalmenteporelfondodela torre detoma,obienpuedeingresaralinteriordelamismaverticalmente.Losorificios, ventanasotroneraspordonde ingresa el agua a la estructura deben contar con rejas y compuertasconlosdispositivosdelimpiezayaccionamientocorrespondientes.stas ltimaspuedenpreverseparacaptaraguaadiferentesnivelesenelcasodeembalses que puedan estratificarse. Si el cierre de compuertas pudiera dejar sin agua al interior de la torre de toma, debe tenerse en cuenta que la misma puede quedar sujeta al riesgo de la flotacin. 2.6.3. Plataformas Flotantes en Ros o Embalses a)Aplicacin Esta alternativa permite ejecutar la toma cuando se presentan dificultades tales como: Existenciadegrandesfluctuacionesdenivelenrosnavegables,lagosyembalses artificiales,quepodranimposibilitarelingresodeaguaenlabocadecaptacin, generarunaalturadesuccininadmisibleparalosequiposdebombeoo,enla situacin opuesta, inundar la obra. Calidadesdeaguamuydiferentessegnelnivel,particularmenteenlascrecidas, requirindose por lo tanto poder seleccionar la profundidad de captacin. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.22 Mrgenes y/o lecho del ro que no permitan garantizar la seguridad estructural de la obra civil a un costo razonable. Estacin de bombeo (flotante)Nivel mnimo Nivel mximoTubera flexibleVvula de pie Figura 4. Plataforma flotante en un ro o embalse b)Diseo Lacaptacinserealizadesdeunabalsaoplataformaflotante.Seutilizanusualmente tambores metlicos unidos mediante un bastidor, sobre el que se construye el piso de la balsa o una estructura de hormign armado. Todo el conjunto debe ser adecuadamente protegido contra la corrosin. Se pueden distinguir dos casos: 1). Equipo de bombeo y filtro de toma ubicados sobre una misma plataforma. Estas estaciones consisten en una estructura flotante cuya superficie es funcin de las instalaciones, equipos, y espacios para accesos y circulaciones que se prevean sobrelamisma.Conelpesopropio,ylassobrecargasfijasyaccidentalesse determina el volumen de agua a desplazar y el calado necesario. Normalmenteesaconsejableelempleodebombascentrfugasporsumenor tamao, peso y costo inicial. La caera de impulsin debe ser flexible. 2). Equipodebombeoubicadosobreunadelasmrgeneslateralesconelfiltro ubicado sobre una plataforma flotante. Tantolabombacomoelmotorsedebenubicarporencimadelniveldeaguas mximas,cuidandodequealproducirseelniveldeaguasmnimaslaalturade succin no sobrepase los lmites aconsejados. En ambos casos es recomendable emplear en el clculo un amplio margen de seguridad alaflotacin,verificandoelparestabilizante.Adems,esconvenienteanclarla ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.23 plataformaentrespuntos,dosdeloscualesdebenirentierrafirmeoenbloquesde hormigninstaladosenformapermanenteenellechodelro.Losanclajessedeben proveerdeguinchesparapodervariarconfacilidadlaposicindelaplataforma.Estos anclajes deben realizarse de modo de evitar posibles desplazamientos laterales y a una distanciadelaorillacompatibleconlasumergenciadelfiltro.Elconductodeaspiracin debe ser capaz de resistir sin deformaciones los esfuerzos de succin a que pueda estar sometido. Lasumergenciadelfiltrodebeadecuarsedemododeevitarlacaptacindedesechos flotantes,algasuotroselementosqueseencuentranenlasuperficiedelagua,como asimismodescartarlaposibilidaddeaspiracindeaguaturbiaoconmateriaorgnica descompuesta en ciertas pocas del ao. Finalmente,debensealarsealgunaslimitantesquepuedenpresentarseparala aplicacin de este tipo de obras de toma, tales como la existencia de corrientes fuertes en elcursodeaguaquelapuedanhacerpeligrar,mrgenesdelroconpendientecasi vertical que compliquen el acceso en poca de estiaje, trfico fluvial intenso, lecho del ro inestable que dificulte el anclaje de fondo, etc. 2.6.4. Tomas con Obras Transversales a un Ro Tomas rejas a)Aplicacin Son recomendables para zonas montaosas , cuando se cuenta con buena fundacin o terrenos rocosos y en el caso de grandes variaciones de caudal en pequeos cursos de agua. DesageAletasMuro lateral de proteccinPozo de aquietamientoVertedero de excesosCmara de salidaDiqueRejillaVertederoCanal colector Figura 5. Toma reja transversal a un ro ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.24 b)Diseo Consisten en un pequeo muro transversal a la corriente, con reja superior de captacin que permita el ingreso de las aguas y limite la entrada de los materiales slidos. La obra de toma debe estar constituida por los siguientes elementos: Una reja de captacin dispuesta transversalmente a la direccin de la corriente. Un canal de captacin. Una tubera o canal de conduccin. Una compuerta que permita la regulacin de caudales. Una cmara desarenadora. En los casos en que la conformacin de la seccin transversal del curso as lo requiera, sepuedeproyectarunmurodeencaucetransversalque oriente las aguas hacia la reja en pocas de estiaje. El agua del curso es captada a travs de la reja y conducida porgravedad a lo largo del canal de captacin, en cuyo tramo final se deber disponer una compuerta. Estapermitirlaregulacindecaudaleshacialatuberaocanaldeconduccin, desembocando luego las aguas en la cmara desarenadora. Desde all se debe continuar la aduccin hasta la planta potabilizadora. Elcanalqueconduceelaguacaptadadebertenerunafuertependiente,capazde impedirladecantacindelasarenasymaterialdearrastrequeingreseatravsdela reja. El clculo se puede realizar en base a los lineamientos clsicos de las conducciones a superficie libre. Elanchodelabasedefondodeberpermitirlasoperacionesdelimpiezamediante elementos manuales. Aguas arriba y aguas debajo de la obra de captacin, se deber realizar un enrocamiento alolargodetodasulongitud,conunanchonomenora3,50myaunaprofundidad media de 0,60 m como proteccin contra la accin erosiva de la corriente. Lacorrienteocanaldeconduccindebetenerporfinalidadservirdeenlaceentrela captacin y la cmara desarenadora. Podr proyectarse en tnel o a cielo abierto, segn la topografa del terreno y deber tener una pendiente tal que la velocidad sea superior a la de arrastre de la arena. El muro vertedor deber proyectarse de modo que permita el paso de la crecida para una recurrencia de 20 aos. Aguas abajo del muro, debern proyectarse los dispositivos necesarios para la disipacin de la energa del agua. Asimismo, la estructura de la obra de toma deber verificarse en relacin a su estabilidad y resistencia. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.25 Tomas laterales con presa de derivacin a)Aplicacin Sonrecomendablesporeconoma,enelcasodecursosdeaguapreferentemente angostos, y cuando se presenten pocas de estiaje prolongadas; la presa tiene entonces lafinalidaddelaelevacindelpelodeaguademodoquestaalcanceunaaltura adecuada y constante sobre la boca de captacin. Vertedero de reboseVertedero lateralRejasal desarenador Figura 6. Toma lateral con presa de derivacin b)Diseo Consisten en una presa de derivacin que se emplaza transversalmente a la direccin de la corriente, prolongndose aguas abajo en una platea. El muro vertedor deber permitir la descarga a travs de l del agua no captada. Aguas abajo del muro, las velocidades aumentan notablemente, debindose proyectar en caso necesario los dispositivos para disipar la energa del agua dentro de la longitud de la platea,antesdeladescargadelro.Talesdispositivos,podrnconsistirenunabatea para resalto hidrulico, disipadores constituidos por deflectores, dados de impacto u otros elementos amortiguadores. Aguas arriba de la presa, debido a la sobreelevacin del pelo de agua, las velocidades se reducirnycomoconsecuenciaseproducirnsedimentacionesquepodrnafectarel normal funcionamiento de la boca de toma. Con el fin de evitar tales inconvenientes, se debe proyectar un canal de limpieza lateral de fuerte pendiente para forzar el arrastre del material sedimentado. El muro vertedor debe proyectarse de modo que permita el paso de la crecida para una recurrencia de 20 aos, como mnimo. Labocadetomasedebeemplazarlateralmenteycontiguaaellasepuedeubicarel canal de limpieza. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.26 Debern proyectarse las compuertas necesarias de accionamiento manual que permitan realizar las distintas operaciones de servicio y mantenimiento. Las compuertas y los mecanismos de maniobra deben calcularse teniendo en cuenta las cargasmximasaquesevernsometidos.Estosmecanismosdeaperturaycierre deben ubicarse a una cota tal que no puedan ser afectados por el nivel de las mximas crecientes para la recurrencia del proyecto. Desdelacmaradetoma,elaguadebeserconducidaatravsdeunatuberade aduccin hasta la planta potabilizadora. Enlacmaradetomahaciaelcanaldeaduccinsedebenproyectarrejas capaces de retenerelmaterialdearrastrequetransportalacorriente,diseadasdeacuerdoalos lineamientos ya comentados. A los efectos de la limpieza de la cmara de toma, su fondo se debe proyectar con una fuerte pendiente hacia la compuerta que da sobre el canal de limpieza. Para el dimensionamiento hidrulico de la obra de toma se aconseja tener en cuenta los siguientes criterios: Adopcindelperfildelvertederotalqueacompaeconvenientementelalmina vertiente. Variabilidaddelcoeficientedegastodeacuerdoalaalturadecargasobreel vertedero. Proyectarunelementocapazdedisiparlaenergadeagua,siendorecomendable disear una batea u otro elemento para forzar la produccin del resalto. Alosefectosdeconsiderarlasdistintasverificacionesdeestabilidaddelmurovertedor debern tenerse en cuenta las siguientes fuerzas: Empujes hidrulicos. Peso propio. Presin ejercida por los sedimentos. Impacto. Subpresin. Elproyectistadebertenerencuentalosdistintosestadosdecargaquepuedan presentarse, a los efectos de realizar las verificaciones de la estabilidad en los casos ms desfavorables. Los coeficientes de seguridad a adoptar son los siguientes: Al vuelco, mayor de 2. Al deslizamiento, mayor de 1,5. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.27 Adems deber realizarse un control de las tensiones normales verticales y horizontales, principales y tangenciales. Tomas incorporadas a una presa de embalse. a)Aplicacin En los casos en que por las limitaciones de la fuente superficial, se requiera prever para cubrir la demanda en estiaje, un volumen de almacenamiento conformado a partir de una presadeembalse,puedeevaluarselaconvenienciadeincorporarlacaptacinenla misma estructura de cierre del embalse. CortinaimpermeableMuro de piedraCanalContra cunetaCubierta Transicinpara el taludBase de rocaContrapuertamedicinCanal deCasa de compuertasTerrapln rodadoExclusa de desageTerrapln rodadoGravaBorde libreintermediaTomaToma a alto nivelContorno de inundacinEmbalseRevestimientointermediobajo nivelToma aDucto de toma, sirve como ductode derivacin durante laconstruccin Figura 7. Toma incorporada a una presa de embalse b)Diseo Enestecasolatomaquedaincorporadaalaestructuradelapresa.Sepodrprever como en el caso de otros tipos de obras, la captacin de agua para distintos niveles, a fin de asegurar permanentemente el caudal necesario y la calidad de agua ms aceptable. Algunasveces,puederesultarmseconmicoconstruirmsdeunembalseque almacenar el volumen total detrs de una sla presa, localizndose en este caso la toma de agua en el embalse ms bajo. Lapresa de embalse debe cumplimentar en general los mismos requisitos tcnicos que las presas de derivacin. Lacapacidaddelembalsesedebedeterminarenbasealaalturaalaque econmicamentepuedeconstruirselapresa,elvolumentotaldeaguanecesariapara cumplimentar el caudal requerido, la cantidad de agua que la cuenca puede suministrar y aveces,alefectodelmismovolumendeembalseysusfluctuacionesdenivelcuando pueda ser afectada la calidad de agua. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.28 Adems la capacidad no debe ser tan grande como para dificultar el llenado por el aporte delacuenca,nitanpequeaqueduranteelestiajeelaguadesciendaanivelesmuy bajos. El emplazamiento del embalse debe elegirse de modo tal que pueda retenerse la mxima cantidaddeaguaconelmnimodeobrasdeendicamiento.Aesefinsedebeprocurar encontrarunagargantalomsestrechaposible,laderasescarpadasysuelo impermeable. El punto debe elegirse de manera de contar con buenos terrenos de fundacin. Adems conviene que el embalse quede lo ms prximo posible a la poblacin a servir. Enloquerespectaalascaractersticasdelahoyadelembalse,debeprocurarseun aprovechamientodelasdepresionesconsueloscapacesderetenerelagua.La naturalezadelterrenosedebedeterminarpormediodesondeosyperforacionesde prueba.Elproyectistadebeinvestigarlaposibleexistenciaderocasfisuradasocapas porosas a poca profundidad. Debetenerseencuentaquesilasmrgenessonacantiladasylasaguas profundas en las orillas, las fluctuaciones en el nivel de las aguas no influirn en su calidad. En cambio, si grandes porciones del embalse son tan poco profundas que quedan al descubierto de las aguas al descender su nivel y posteriormente vuelven a quedar sumergidas, pueden sobrevenir inconvenientes a causa de la descomposicin de la materia vegetal. Tambindebeprestarseespecialatencinalascaractersticasdelacuencadeaporte. Espreferiblequeestaltimasehallelibredeterrenospantanososyaquestosdan origenaungrandesarrollodemicroorganismosquepuedencontaminarlasaguasdel embalse.Tampocosondeseableslasreasmontaosascongrandesextensionesde terrenos cultivados, pues cuando se producen fuertes aguaceros dan lugar a aguas muy turbias. Adicionalmente, deben eliminarse todos los focos de contaminacin, por ejemplo a travs delaadquisicinyadecuacindelaszonasmarginales,reubicandoviviendas, impidiendo el acceso de personas y animales, eliminando vegetacin y reforestando con rboles de hojas perennes, etc. Finalmente, debe preverse que las caractersticas del agua a captar en el embalse sern diferentes a las del curso superficial que le dio origen y tener en cuenta esta circunstancia en el proyecto de la planta de potabilizacin. 2.6.5. Tomas Construidas en una Margen del Ro Cmara de bombeo directa a)Aplicacin Sonaconsejablesparaelcasodecursosdellanura,cuandoelniveldelasaguases suficientementeestable.Noobstante,enelcasodequeestoltimonosepudiera asegurar, pueden proyectarse diferentes alturas de captacin con caeras al efecto que vinculen el curso con la cmara de bombeo. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.29 Otrocasosepresentacuandoparacontemplarlasvariacionesdeniveldelcursode agua, y no conviniendo ejecutar una plataforma flotante por existir una orilla vertical que dificultaraelaccesoenestiaje,seconstruyeunaplataformamvilqueruedasobrela orilla mediante rieles a posiciones predeterminadas. Reja con barrasespaciado entre 2 y 5 cm.de la bocatomaSeccin en planta Sentido delde pozosColumna dela bombaRejaPozo de aspiracinexternoEntubado Entubado internoEntrada delretrolavadoagua de lavadoDescarga del escurrimientoImpulsina la planta Figura 8. Pozo de aspiracin del bombeo que permite captar el agua a diferentes niveles Tubera flexibleTubera de succinNivel mximoNivel mnimo Figura 9. Plataforma mvil en curso que presenta importantes variaciones de nivel ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.30 Captacin medianteCmara lateralElectrobombaa la plantaCompuertaNivel mximoNivel mnimoNivel aguas mediasCao filtroEnrocadoNivel del terreno naturala la plantaRejas Figura 10. Alternativas de cmaras de bombeo directa b)Diseo Consistenenunacmaradebombeo,directamenteemplazadasobreunadelasorillas del curso de agua, con una abertura o conducto que permite el ingreso de agua desde la corriente.Lasmismasdebenestarprotegidasmedianterejasotamicesadecuadoso pueden utilizarse caos filtro en el caso de captacin por conducto. Encuantoalaubicacindelacmaradesuccin,espreferiblecolocarlaentramos rectos y en la orilla de mayor profundidad. Serecomiendaemplazarlaaberturapordebajodelniveldeestiajeyaunadistancia mnima de 0,30 m del lecho a los efectos de no provocar remociones del fondo. Enelcasodequefactoreseconmicos,aconsejenlainstalacindebombasdetipode pozo profundo, deber tenerse en cuenta que el motor de las mismas est a cubierto de la mxima creciente para la recurrencia del proyecto, y que en las bombas se logre una sumergencia adecuada. En caso de adoptarse bombas exteriores se debe prestar especial atencin a los lmites aconsejables de succin en los periodos de mximo estiaje. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.31 Las velocidades mnimas de succin en los conductos horizontales deben ser superiores a las velocidades de decantacin. Encasodeinstalarsemsdeunabomba,sedebetenerencuentaladistanciaentre ellas, a fin de no provocar interferencias durante el funcionamiento. En cuanto al diseo hidrulico de las rejas valen los lineamientos ya vistos. Este tipo de obras resultan en general de bajo costo y no interfieren el rgimen del curso de agua, siendo conveniente no obstante, estabilizar las mrgenes aguas arriba y aguas abajo de la cmara de toma. Para el caso particular de plataformas mviles sobre la orilla, esta ltima se excava a 45 aproximadamenteysobreellaseejecutaunaplacadehormignarmado convenientementeanclada,quesirvedefundacinalosrieles.Elequipodebombeo puede rodar por los rieles a posiciones predeterminadas en las cuales puede fijarsepor medio de tornillos. Las tuberas de succin y de impulsin se instalan en ambos lados del equipo,dejandoenlasposicionesprevistasderivacionesparaconectarlabombapor mediodemanguerasflexiblesconuninuniversal.Lavlvuladepieotamizubicada debajodelnivelmnimoseproyectaenelaguaenformadevoladizodesdeelltimo soporte. La posicin ms baja de la bomba queda a unos 2 metros por encima del nivel mnimo del ro. Es de hacer notar que para emplear esta solucin es indispensable tener buen terreno de fundacin y orillas estabilizadas. Tomas laterales a)Aplicacin Pararoscaudalosos,anchosydegranpendiente,preferiblementeconreducidas variaciones de nivel. PlantaCompuertaA ACorte AARejasA desarenadorDefensa degaviones(Estiaje)Compuerta de tablonesAATapa de inspeccinRejaDesage o LimpiezaAgua CaptadaCurso de aguaNivel MximoNivel Minimoa)- Caso de ro con margenes definidos b)- Ro con cauce divaganteCorte AA Figura 11. Toma lateral ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.32 b)Diseo Consistenenuncanaloconductodeentradaqueimpidaelaccesodeelementos flotantesypeces.Tantoenelcasodeescurrimientodelcanaloconducto,sedeben conducir las aguas captadas a un pozo receptor ubicado a continuacin. Elemplazamientoconvienequeseaalfinaldelascurvasyenlaorillaexterior,yen lugares protegidos de erosiones. La boca de toma debe estar ubicada por debajo del nivel de aguas mnimas y por encima del probable nivel de embancamiento. Elaguadelrodebecircular por gravedad a la cmara de toma, desde donde debe ser conducida por bombeo o gravedad a la planta potabilizadora. La boca de toma conviene que est provista de dos rejas. Una de ellas con separacin de barras de 2 a 2,5 cm cuya finalidad es impedir el acceso de los elementos ms gruesos o flotantes. La segunda con malla de 3 mm aproximadamente, tendr con el fin de evitar el acceso de los elementos de arrastre y peces. Una inclinacin apropiada puede ser de 75 respecto a la horizontal para facilitar la limpieza. Inmediatamentedespusdelazonaderejassedebeinstalarunacompuertaestanca, quepermitarealizarlasoperacionesdelimpiezaymantenimientoycontrolarelingreso de caudales en funcin de la apertura de la misma. Lacompuerta deber permitir captar agua de los niveles superiores. Si fuera necesario, en estiaje se puede encauzar alguno de los cursillos menores que divagan en el lecho del ro, de modo que se recueste sobre la obra de toma y se asegure la derivacin del caudal necesario. Esconvenientepreverlaeliminacindearenas,queeventualmentepuedaarrastrarel curso de agua a travs de desarenadores. La defensa de mrgenes y de la obra de toma puede hacerse mediante gaviones. Tomas sobre un canal paralelo al curso de agua a)Aplicacin Enroscaudalosos,anchosydeplanicieconriberas sin barrancos y reducida variacin de nivel durante el ao. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.33 Caseta para bombaTubera de succinCanal de tabla-estacasReja gruesaTubera auxiliar para limpiezaVlvula de limpiezaEntrada de agua Figura 12. Toma sobre un canal paralelo a un curso de agua b)Diseo Consisten en un canal de entrada de agua en forma lateral, interponiendo una reja para la retencin de elementos slidos grandes. De all se pasa a otro canal paralelo al curso de agua,desdeelcualmedianteunaestacindebombeosesuccionaelaguaacaptar. Para la limpieza del canal de captacin, se lo debe vincular con un punto aguas abajo del ro,atravsdeunatuberareguladaporunacompuertaquesloseabreparaesta operacin. 2.6.6. Captacin de Agua de Lluvias En algunos casos, resulta imposible o antieconmica la captacin de aguas subterrneas osuperficiales,loqueobligaaanalizarlaviabilidaddelaprovechamientodeaguasde lluvia. En zonas ridas ya desde la antigedad y an actualmente, se recolecta el agua de lluvia desdelostechosdelasconstruccionesyselaalmacenaenaljibesparasuposterior consumo. Este tema se desarrolla en el Anexo I Abastecimiento a la Poblacin Rural y Dispersa de las presentes Fundamentaciones. Lossistemasengeneralsecomponendeunasuperficiedecaptacin,unvolumende almacenamientodeaguacrudaconformadoporunarepresaoaljibesegnseala envergaduradelservicio, un tratamiento potabilizador y un volumen de reserva de agua tratada. El rea de captacin y el volumen de almacenamiento de agua cruda, pueden definirse a partir del conocimiento del rgimen de lluvias, en lo posible para un nmero significativo de aos, y el consumo a cubrir con el servicio. Porotraparte,eltratamientopotabilizadordeberdependerdelascaractersticasdela superficiedecaptacin,siendousualmenteunafiltracinseguidaporladesinfeccin. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.34 Complementariamente,unadosificacincontroladadecalpuedepermitiratenuarla acidez que naturalmente posee el agua de lluvia. rea de captacin En sistemas domsticos se utilizan directamente las superficies de los techos y patios de las viviendas. Ensistemaspblicos,segnseanlascondicionesdelsuelopuedenutilizarselas superficiesnaturalesdelacuencaoconpreparacionesmnimas,oencasocontrario plateas de empedrado o de hormign. Loscanalesderecoleccinporotraparte,sediseanusualmenteparaconducirenun meslacuartapartedelaprecipitacinanual,dependiendosinembargo,enltima instancia del rgimen de lluvias de la localidad. Volumen de represas Debensercapacesderetenerelaguacaptadadela precipitacin por un tiempo breve, permitiendo la posterior potabilizacin y la conduccin a la reserva de agua tratada. Sunmeronodebeserinferiorados,ydebeasegurarselaimpermeabilizacinde taludes y fondo a travs de compactacin, con suelos seleccionados, membranas, etc. Lasprimerasaguasdebendescartarseenvindolasaundesageypreviendoenla llegada de la tubera de recoleccin a la represa una cmara con vlvulas o compuertas paratalefecto.Otraposibilidad,estratardeaprovecharlasmedianteelenvohacia sectores bajos con suelos permeables para su posterior captacin desde pozos filtrantes y bombeo hacia la represa. Para la determinacin del volumen de las represas debe realizarse la comparacin de la curvaanualdeaportesalacuencaylacurvadeconsumos.Seobtienecalculandola suma de los valores absolutos de: La mayor diferencia en exceso entre el volumen escurrido acumulado para el periodo crticodelluviasyelvolumennecesarioacumuladoteniendoencuentaenesta ltima la evaporacin, infiltracin y consumo. La mayor diferencia en defecto. Cuandonosedisponendeaforosduranteelao,debenutilizarseprocedimientosque permitanobtenerelcaudalsuperficialquesegeneraenunacuencaparauna precipitacin dada, definiendo esta ltima por su duracin e intensidad. La relacin entre el caudal superficial y el precipitado es el coeficiente de escorrenta. a)Precipitaciones Estos conceptos se desarrollan con mayor detalle en el Anexo II Temas de Hidrulica. Lasprecipitacionessedefinenporlaalturamedidaenmmdelalminainmovilizada sobre una superficie horizontal. El aparato de medicin se llama pluvimetro. Un modelo comnmenteutilizadoenelpasposeeunabocareceptorade200cm2. Cadadase observa el aparato y se vuelca el contenido en una probeta graduada con una seccin de ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.35 mucho menor dimetro que la boca receptora mencionada antes, con el fin de sensibilizar la lectura de agua cada. Para mejorar la confiabilidad de la medicin, el aparato debe colocarse lejos de edificios y arboledas. Adems, la abertura superior debe ser horizontal. La causa ms importante de inexactitud es el viento que afecta ms en la medida en que elaparatoestamayoraltura.Porellosehanormatizadosuubicacinfijndolaen 1,50 m sobre el suelo. NSO ESUBTROPICAL18001600140012001000800600200400400600100016002000TEMPLADAFRIARegion hmedaRegion semiridaRegion ridaLineas isoyetas (lluvias en milmetros anuales)Fuente: Instituto Nacional de Tecnologa Agropecuario Figura 13. Regiones naturales de la Argentina en funcin de las lluvias ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.36 Lospluvimetrossonaparatosdelecturadirectaqueslopermitenconocerlacantidad totaldeaguacadaeneltiempoquedurlaprecipitacin,peronolavariacindurante dichotiempo,loqueinteresaenmuchosproblemasdeingeniera,especialmenteenel estudiode las crecientes. Esa variacin se denomina intensidad de la precipitacin y se expresa en mm/h o mm/min. Para su medicin, se usan los pluvigrafos. Estos aparatos pueden ser de distintos tipos y grafican en forma continua la variacin de la precipitacin a lo largo de la tormenta que la produjo. Porotraparte,paraladeterminacindelaprecipitacinmediasobreunacuenca,se realizaunaponderacinenfuncindelasreasdeinfluenciadelosdiferentes pluvimetros que se distribuyan al efecto (Mtodo de los polgonos de Thiessen), o de las reas definidas entre lneas de igual precipitacin (Mtodo de las isohietas). A ttulo ilustrativo, en el grfico (Figura 13) se indican las precipitaciones anuales en las distintas regiones de la Argentina. Los factores ms significativos para el anlisis de las precipitaciones y que influyen en el escurrimiento superficial son el tipo (nieve o lluvia), la cantidad, la variabilidad estacional y en el espacio, la intensidad y la frecuencia. Este ltimo aspecto permite analizar valores extremos de escurrimiento, (crecida y estiaje) y sus probabilidades. b)Hietograma y grfico de precipitaciones acumulada. Sedenominahietogramaaungrficoenescalonesquedalaalturadelluviahorapor hora, es decir la intensidad media en cada periodo de 1 hora. La curva de precipitaciones acumulada es la integral de la anterior. Esta ltima, es una curva siempre creciente cuya ordenadaencualquierinstanteeslaprecipitacintotalcadahastaeseinstanteycuya pendiente en un punto da la intensidad instantnea. Ladistribucintemporalvarasegnlaregin.ParalacuencadelRoMatanzapor ejemplo, el Ing. Huergo obtuvo la siguiente expresin: ( ) ( )7 , 011111JJJ`''(|++

tTTtmm P mm PT Siendo: P1 = precipitacin acumulada al tiempo t1. PT = precipitacin total al tiempoT = 24 hs Sienunareginnoseconoceladistribucindelalluviaporfaltadeunpluvigrafose puedeutilizarunadistribucinterica.Porejemplo,laadoptadaporelWeatherBureau (EEUU) para lluvias de 24 hs de duracin es: Hs. 12345678910111212-24 % acumulado 304048546065697376798183100 ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.37 Existendistintasdistribucionestemporalestericasaplicables,aceptndoseengeneral que en las 4 primeras horas precipita el 50 % del total. c)Curvas Intensidad-Duracin-Frecuencia Analizandolascurvasdelospluvigrafossepuedenircalculandolasintensidades mximas medidas en mm / h para distintas duraciones de lluvias, de 5 minutos, 10 en 10, 1hen1h,etc.,observndosequelaintensidadmediamximaenmm/haumentaa medidaquedisminuyeelintervaloconsiderado.Eseanlisissepuedeefectuarpara todaslascurvasdepluvigrafosdisponibles,efectuandoluegounaclasificacinde frecuencias de todas las precipitaciones de determinadas duraciones. Se obtiene as una familia de curvas en las que se observa que para una misma duracin delluvia,laintensidadi(mm/h)esmayoramedidaqueaumentalarecurrencia. Igualmente, para una recurrencia dada, la intensidad aumenta a medida que disminuye la duracindelalluvia.Attulodeejemplo,seacompaaungrficodecurvas Intensidad-duracin-frecuencia. 00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1001324567Tiempo o duracin en minutosIntensidad de la precipitacin en pulgadas por hora025.450.876.2101.6127.0152.4177.8Tormenta de 10 aosTormenta de 2 aosTormenta de 5 aosTormenta de 1 aoIntensidad de la precipitacin en milimetros por hora Figura 14. Curvas intensidad duracin - frecuencia Paralamayoradeloscasos,lafamiliadecurvasseajustanconexpresiones matemticas del tipo: ( )mdnRtT ah mm I / Siendo a, n y mcoeficientes a determinar en cada caso, TR el tiempo de recurrencia yt d el tiempo de duracin. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.38 Debe dejarse en claro que a priori, no es vlido extrapolar coeficientes calculados en una cuenca a otra cuenca. Deacuerdoalovisto,definiendoelperododerecurrenciayladuracindela precipitacin, puede conocerse la intensidad I (mm / h) correspondiente. d)Volumen de escorrenta-Precipitacin efectiva La determinacin del volumen de escorrenta, es decir la precipitacin efectiva a partir de una precipitacin cada en una cuenca, es funcin de numerosas variables, entre las que puedenmencionarseeltipodesuelo,lapendiente,lavegetacin,elporcentajede cobertura, el grado de humedad, etc. A ttulo ilustrativo se indican a continuacin algunos valores de coeficiente de escorrenta: Area residencial llana con 30 % de superficie impermeable: 0,40. Residencial con pendiente moderada y 50 % impermeable: 0,65. Area edificada y 70 % impermeable: 0,80. Tierra cultivada llana y suelo arenoso: 0,20. Tierra cultivada ondulada y suelo arcilloso: 0,50. Superficies arboladas: 0,05. Caminos de grava: 0,20. Caminos con adoquines: 0,35. Superficies totalmente impermeables(calzadas, techos, aceras) : 0,90. El Soil Conservation Service (SCS) de Estados Unidos, elabor una metodologa para la estimacin de la escorrenta que ha sido comprobada en distintas partes del mundo. En el Anexo II Temas de Hidrulica Numeral 5 Aspectos Bsicos de Hidrologa de las presentes Fundamentaciones se desarrolla el tema. e)Prdidas por evaporacin en la represa La evaporacin depende de: La temperatura del aire y la radiacin solar: incrementan la evaporacin. Velocidad y turbulencia del viento: tambin la incrementan. Presin: la evaporacin aumenta cuando la presin disminuye. Salinidaddelagua:laevaporacindisminuyeconelaumentodelaconcentracin salina. Se determina con mediciones en estaciones o con el empleo de frmulas de equilibrio de energa,debidoaqueesprcticamenteimposiblemedirlaevaporacindirectamente sobre el terreno. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.39 f)Prdidas por infiltracin en la represa Puedendeterminarseporensayosconinfiltrmetrosenellugar,loqueserams representativo, o por ensayos de permeabilidad en laboratorio. Losinfiltrmetrossonbsicamenteanillossinfondoqueseinsertanenelsuelo;seles agregaaguaenrasndolos,repitiendoelprocedimientoenperodosigualesy determinando las cantidades infiltradas en cada perodo. Finalmente, se procede a calcular la suma de los valores absolutos de la mayor diferencia enexcesoentreelvolumenescurridoacumuladoparaelperodocrticodelluviasyel volumennecesarioacumuladoteniendoencuentaenestaltimalaevaporacin, infiltracin y consumo, y la mayor diferencia en defecto. Esta suma, equivale al volumen necesario de represa. Potabilizacin y reserva Apartirdelainformacinestadsticadelluviassedebedimensionarelsistemade potabilizacin,paraqueseacapazdetratarelaguaenuntiempoinferioralquemedie entre dos precipitaciones sucesivas. Filtro de arenaFiltro de arenaPozoFiltro de arenaA la Bomba Figura 15. Tipos de aljibes ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HDRICAS DE SANEAMIENTO Fundamentacin - Cap. IV Estudios de fuentes y captaciones superficiales / pg.40 El proyectista debe incluir un pretratamiento que evite el paso de arena, hojas, insectos y cualquierotrocontaminante.Ladesinfeccindelasaguassedeberealizarusualmente porcloracin.Porotraparte,comoyasemencionesconvenientedosificarcalpara atenuar la acidez natural de las aguas de lluvia. En la Figura 15 se aprecian algunos modelos de aljibes que pueden utilizarse, desde los ms convencionales y sencillos, hasta los ms completos. En