Tarea 4 (captacion de agua superficial) Alexamar Leal

Instituto Universitario Politécnico Instituto Universitario Politécnico ““Santiago Mariño”Santiago Mariño”

Barinas- Estado-BarinasBarinas- Estado-BarinasAlumna: Alexamar Leal Alumna: Alexamar Leal

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Son consideradas con esta denominación las aguas de los ríos, lagos y arroyos. Los aspectos fundamentales de este tipo de captación son la elección del tipo de toma a construir y la ubicación de la misma. En general las obras de toma deben satisfacer las siguientes exigencias básicas: Responder en todo momento a las situaciones cambiantes del curso de agua.Tener una estructura adaptada al choque de la corriente líquida, al impacto de las embarcaciones, de objetos flotantes y material de arrastre.No deben causar estanques ni grandes erosiones en el curso de agua.La navegación no debe ser interferida. En cualquier condición del río debe permitir captar el caudal de cálculo.Debe ser estable al volcamiento, dotación y socavaciones.

En el proyecto de la obra de toma debemos tener la precaución de tomar el agua de los niveles superiores. Además debe protegerse el ingreso de agua con rejas u otros dispositivos para evitar el ingreso de cuerpos gruesos. La velocidad de ingreso del agua debe ser menor de 0,2 m/seg.



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Obras de Captación o de Toma. Obras de Captación o de Toma. Son las obras necesarias para captar el agua de la fuente a utilizar y pueden hacerse por gravedad, aprovechando la diferencia de nivel del terreno o por impulsión (bombas). Las dimensiones y características de las obras de toma deben permitir la captación de los caudales necesarios para un suministro seguro a la población. Más adelante veremos los distintos tipos de obras de toma para cada una de las fuentes descriptas.

La enumeración de los componentes que haremos a continuación se refiere a la utilización de un agua superficial, indicando en cada caso la finalidad que tiene cada uno de los componentes.



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Obras de Conducción. Obras de Conducción. Tienen por finalidad transportar el agua captada en las tomas hasta la planta de tratamiento, o desde la planta hasta la ciudad para su distribución. La obra de conducción puede ser un canal abierto o por conducto cerrado. Si se transporta agua sin tratar la conducción puede ser a canal abierto. En cambio si se conduce agua tratada siempre debe hacerse por conducto cerrado, para de esta forma preservarla de la contaminación.



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Planta de tratamiento. Planta de tratamiento. Cuando se utilizan las fuentes superficiales como ríos, lagos, arroyos, el agua requiere un procedimiento de corrección para la eliminación de turbiedad, es decir, la eliminación de materiales en suspensión finamente divididos que no asientan fácilmente, acompañados de materias orgánicas coloidales o disueltas que le dan color al agua natural. Para ello es necesario el agregado de un coagulante químico para el aglutinamiento de las pequeñas partículas que se realizan en estanques llamados floculadores. Luego sigue el proceso de decantación de las partículas aglutinadas que se realizan precisamente en piletas llamadas decantadores o sedimentadores. Continúa el proceso con la etapa de filtración a través de un manto de arena y por ultimo el tratamiento de desinfección con gas cloro. Por finalidad transportar el agua captada en las tomas hasta la planta de tratamiento, o desde la planta hasta la ciudad para su distribución. La obra de conducción puede ser un canal abierto o por conducto cerrado. Si se transporta agua sin tratar la conducción puede ser a canal abierto. En cambio si se conduce agua tratada siempre debe hacerse por conducto cerrado, para de esta forma preservarla de la contaminación.



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Las obras de distribución Las obras de distribución La componen el conjunto de cañerías que posibilitan que el agua ya potabilizada sea entregada a los usuarios en la puerta de sus viviendas. Constan en general de un tanque de distribución (puede no haberlo) que alimenta una red de cañerías de mayor diámetro o encastres, a las cuales se empalman cañerías de menos diámetro o distribuidoras, desde las cuales salen las conexiones domiciliarias. Desarrollaremos en detalle lo que resta de esta unidad y en las siguientes las distintas componentes de un sistema de abastecimiento de agua.



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a) Conducto a cámara de aspiraciónb) Conducto a bombac) Con bomba en cabecera

Tipos de toma a

b

c



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En países tropicales, los ríos y arroyos a menudo tienen una gran fluctuación estacional en su caudal. Esto afecta la calidad del agua en períodos de lluvia, el agua puede tener un bajo contenido de sólidos disueltos, pero a menudo tiene una turbiedad elevada. En periodos de seca, el caudal de los ríos es bajo y la carga de sólidos disueltos es menor diluida.

Los arroyos o corrientes montañosas llevan algunas veces una carga elevada de sedimento pero el contenido mineral es generalmente bajo y la contaminación humana está frecuentemente ausente.

El agua puede ser relativamente clara pero casi siempre está contaminada y será necesario un tratamiento para hacerla apta para propósitos de bebida y usos domésticos.

Por lo general la calidad de agua de río no diferirá en mucho a través de la amplitud y profundidad del lecho del río; por lo tanto, se puede colocar la captación en cualquier punto adecuado en donde se pueda extraer el agua del río en cantidad suficiente.

El diseño de las obras de captación de agua de río debe ser tal que se evite el atoro y la socavación. Se debe asegurar la estabilidad de la estructura de captación aún bajo condiciones de inundación.

Captación de agua de rio



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Obras de captación de río no protegidasEn casos en los que se necesite la protección de las instalaciones, las estructuras de captación del tipo

mostrado en la Figura 8.2 pueden ser adecuadas.




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Estructura de una captación de río El fondo de la estructura de captación debe estar por lo menos 1 m por sobre el lecho del río para evitar

el ingreso de cualquier pedrusco o cantos rodados. Se puede necesitar un desviador para evitar los desechos y la materia flotante, tales como troncos y palizadas. Para reducir el ingreso de sedimentos y materia suspendida, la velocidad de flujo a través de la captación debe ser baja, preferiblemente inferior a 0.1 m/seg.

Una captación de río siempre requiere profundidad suficiente de agua en el lecho del río. Pueda que se tenga que construir un vertedero sumergido a través del río, aguas abajo de la captación, para asegurar que se dispondrá de la profundidad necesaria de agua, aun en períodos secos.

Frecuentemente, se necesita de bombeo para la captación del 'agua de río. Si la variación entre el nivel alto y el nivel bajo de agua en el río no es mayor a los 3.5-4 m, se puede usar una bomba de succión colocada en la ribera del río




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Captación de agua de río mediante bombeo Se necesitará un arreglo diferente de captación si la carga de bombeo necesaria

excede los 3.5-4 m. Un arreglo que merece considerarse usa un pozo-sumidero construido en la ribera del río.




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Captación de agua de un lago

La calidad del agua de lago está Influenciada por la auto-purificación que se logra a través de la aeración, procesos bioquímicos y asentamiento de solidos suspendidos. El agua lacustre puede ser clara, de bajo contenido orgánico y con elevada saturación de oxígeno.



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Una cisterna es un depósito subterráneo que se utiliza para recoger y guardar agua de lluvia (aljibe) o procedente de un río o manantial. También se denomina así a los receptáculos usados para contener líquidos, generalmente agua, y a los vehículos que los transportan (camión cisterna, avión cisterna o buque cisterna).1 En algunos lugares se denomina también tinaco. Su capacidad va desde unos litros a miles de metros cúbicos.



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Para el aprovechamiento del agua subterránea se requieren obras de captación. Su finalidad es obtener la mayor cantidad de agua con el mínimo gasto de energía Al hablar de captaciones para explotación de aguas subterráneas generalmente nos referimos a pozos verticales, pero existen otros sistemas constructivos que permiten alcanzar el mismo fin.



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Las obras de captación pueden clasificarse en tres tipos principales:Verticales: pozos y sondeos.Horizontales: zanjas, drenes y galerías.Mixtos: pozos con drenes radiales, galerías con pozos. Dependiendo de la cantidad de agua que se necesite y de las características hidrogeológicas de la zona se determinará el tipo de captación conveniente. El aprovechamiento del agua subterránea se requieren obras de captación.

Se llaman pozos verticales a todos aquellos que se construyen para obtener el agua por penetración vertical del acuífero.

Los pozos excavados son probablemente el tipo de captación más antiguo. En la actualidad se excava con máquinas y con explosivos cuando las rocas son muy duras. Sigue siendo la elección más adecuada para explotar acuíferos superficiales, pues su rendimiento es superior al de un sondeo de la misma profundidad.

Los sondeos o perforaciones son las captaciones más utilizadas en la actualidad, son generalmente de menor diámetro y mayor profundidad que los pozos excavados llaman pozos verticales a todos aquellos que se construyen para obtener el agua por penetración vertical del acuífero.



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Un pozo es un agujero, excavación o túnel vertical que perfora la tierra, hasta una profundidad suficiente para alcanzar lo que se busca, sea la reserva de agua subterránea de una capa freática o fluidos como el petróleo. Construidos con desarrollo y forma cilíndrica -en la mayoría de los casos-, se suelen asegurar sus paredes con ladrillo, piedra, cemento o madera, para evitar su deterioro y derrumbe, que podrían causar el taponamiento del pozo.



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Los pozos pueden clasificarse en 3 tipos :Los pozos excavados (dug well en inglés).Los pozos hincados (driven well en inglés).

Los pozos aforados o perforaciones (drilled well en inglés).



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Los pozos excavados no son muy profundos (normalmente tienen entre 10 y 20 m, y excepcionalmente llegan hasta los 30 o 40 m). Al ser poco profundos, existe riesgo de contaminación y pueden secarse más fácilmente que los otros tipos de pozos. pozos excavados (dug well en inglés).

En los pozos hincados solo se puede extraer el agua situada a profundidades medias de entre 15 y 100 m. Al igual que los pozos excavados también están expuestos a la contaminación y la desecación, aunque en menor

Los pozos aforados Pueden alcanzar hasta 300 m de profundidad. Son modernos y excavados por percusión de un herramienta en el suelo o por la acción rotatoria de una herramienta cortante que gira alrededor de un eje vertical y rompe y tritura las rocas, cuyos residuos suelen llevarse hasta la superficie a través de lodos.



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Es un tubo de acero al carbono que se introduce dentro del pozo de agua para evitar que el suelo se desgaje y taponee nuevamente la perforación.

Es un elemento de carácter estructural que se ve sometido a diferentes esfuerzos del terreno por lo que para su diseño se requiere de un cálculo tanto del material (acero de bajo carbono, con contenido de cobre, baja aleación de alta resistencia, o inoxidable) como del espesor del mismo. Generalmente tiene el tubo un tramo liso y otro ranurado, por el que se filtra el agua después de haber pasado por un empaque de grava que se encuentra entre el ademe y el contra ademe y evita el arrastre de arenas dentro del pozo

Una vez hecha la perforación, el ademe ranurado se debe hacer descender dentro del agujero perforado con todo cuidado. El asunto crítico de esta tarea (en relación a las fallas de los pozos) consiste en que no se debe permitir que la columna del ademe liso y ranurado descanse contra el fondo del agujero perforado. Si eso llegara a pasar, el ademe ranurado del pozo tendría que soportar el peso colgante completo del terreno, lo cual puede conducir al colapso del pozo. De manera similar, si la columna se llega a caer durante la instalación, el impacto resultante podría ejercer la fuerza suficiente para pandear al ademe ranurado del pozo.

Durante la instalación del empaque de grava, es práctica habitual instalarla por caída libre dentro del espacio anular, provocando que la grava se puentee a medida que lentamente se va asentando y consolidando.



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Este Diámetro depende Fundamentalmente del caudal a explotar, ya que este a su vez depende de los tazones de la bomba. Por lo general al ademe ciego o liso que forma la cámara de bombeo, se le asigna a un diámetro mínimo de 7,62 cm (3”), mayor que el diámetro los tazones de la bomba. Respecto al diámetro de la bomba, en términos generales, es igual, en pulgadas, a la raíz cuadrada del gasto máximo expresado en litros por segundo, mas 1”



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El diseño de la tubería productora depende de los siguientes factores:Longitudinal: Se fija en función de la permeabilidad y espesor de los estratos productores. si la formación es homogéneas, la longitud del tubo de cedazo se seleccionara entre un 70 a un 80 % del espesor acuífero, obteniéndose así el 90 o 95 % del máximo gasto especifico disponible. Se establece aproximadamente, para espesores finitos:•Para espesores menores de 10m, el tubo cedazo tendrá una longitud de orden del 70% del espesor.•Para espesores iguales o mayores a 10 m, pero menores de 20 m, la longitud del cedazo podrá ser del orden del 75 % de aquellos.•Para espesores iguales o mayores de 20 m, la longitud del tubo cedazo será del orden del 80% del espesor. •Para espesores iguales o mayores de 40m la longitud del tubo cedazo será igual al 50% del espesor, si se satisfacen los requisitos de caudal y gasto especifico; si la formación es heterogénea, el tubo cedazo se colocara frente a los estratos mas permeables o productivos y su longitud será igual al 90 o 100% de la de los estratos aprovechados. Cuando la formación es homogénea, la teoría y la practica han demostrado que con una longitud entre un tercio y un medio de su espesor, tendiendo a ser mayor en tanto se quiere mejorar la diferencia y obtener un elevado gasto especifico.



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La distribución y números de aberturas dependerá del fabricante. Diámetro: Se determina en función de la velocidad del agua a través del cedazo, la cual no deberá se

mayor de 3cm/s, para minimizar las pérdidas por fricción a través de las ranuras, reducir las posibilidades de arrastre de arenas finas y contrarrestar los fenómenos de corrosión e incrustación de las agua.

Aberturas: Dependerá directamente de la curva granulométrica de las formaciones acuíferas y de la calidad del agua, así como la granulometría de la grava del filtros. En formaciones homogéneas, de arenas finas y gruesas, las aberturas del tubo cedazo se fijaran para el tamaño del material que retenga el 30% del acumulados, cuando el agua es excesivamente incrustante; el 40% si es ligeramente corrosiva y el 40 o 50% si es ligeramente incrustante o el acuífero es delgado o colinda con formaciones de materiales finos no consolidadas o bien si el tiempo que dure el desarrollo es limitado.

Por otra partes, en formaciones homogéneas de arenas y gravas gruesas, una abertura correcta puede corresponder al 35% del material retenido acumulado. Esto se ilustra en dos graficas siguientes. En formaciones homogéneas de arenas finas y uniformes en general, se justifica el diseño de pozos con filtro de grava artificial; sin embargo en algunos casos y cuando el proyecto lo amerite, se puede seleccionar en aberturas entre el 40% y 50% del material retenido acumulado.

En un tubo cedazo tipo rejillas, se recomiendan aberturas mínimas de 0.25 mm (Nro. 10) y 0,50mm (Nro. 20) para aguas extremadamente corrosivas e incrustadas respectivamente.

en formaciones heterogéneas, la abertura del tubo cedazo se seleccionara aplicando el mismo criterio de las formaciones homogéneas.



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Se le llama así precisamente porque es un lecho de grava y arena el que retiene las partículas suspendidas en el agua.

El mecanismo de remoción de estos sólidos es de diferente naturaleza. En el proceso intervienen fuerzas de cohesión entre el material formado y las partículas en suspensión, aunque también se manifiestan fuerzas de atracción electrostática del tipo de fuerzas de London y de Van Der Waals.

En este tipo de filtros, el agua fluye a través de un lecho de grava y arena. Las propiedades del medio, causan que el agua tome caminos erráticos y largos trayectos, lo cual incrementa la probabilidad de que el sólido tenga contacto con otras partículas suspendidas, y con el medio formado en la superficie del gránulo de grava o arena, siendo de esta manera retenido entre el material filtrante. Para una filtración o separación de sólidos mas eficiente, también es conveniente darle un tratamiento previo al agua a tratar, agregándole substancias químicas que causen la coagulación y floculación de las partículas, ya que es mas probable que el coágulo o flóculo sea retenido en el lecho del filtro que una sola partícula en estado coloidal



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Una galería de infiltración es una forma de captar el agua subterránea que se encuentra muy próxima a la superficie - su superficial - y cuyos afloramientos se presentan dispersos en áreas considerables. El uso de estas obras de captación de agua, se limita a casos en que el agua subterránea se encuentre a una profundidad de 5 a 8 metros por debajo del suelo. Son recomendadas cuando se va a captar el agua subterránea de acuíferos de poca profundidad con un pequeño espesor saturado y además en zonas costeras en donde el agua dulce se encuentra por encima del agua salada Criterios para la ubicación de las galerías de infiltración.



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La galería de infiltración se orienta con la dirección predominante del flujo subterráneo. Cuando la velocidad de un rio es pequeña y existen extractos de alta permeabilidad que se conectan, la galería normalmente se instala paralela al eje del mismo. En este caso, la dirección del flujo subterráneo principalmente es desde el río hacia lagarearía, aunque desde el lado opuesto de la misma también penetrará el agua, ya que el río y la instalación de la galería será análoga. En caso de cursos rápidos y extractos de baja permeabilidad, será necesario investigar la dirección del flujo subterráneo, a fin de interceptar el paso del mismo con la galería de infiltración. Normalmente, unos ramales perpendiculares al eje del río dan los resultados deseados. Cuando no existen extractos permeables con la excepción de unos bancos de arena o grava depositados por el río en un lecho limitado la galería se instala por debajo del río, normal a su eje. La misma solución se emplea cuando el acuífero es de muy baja permeabilidad.

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