UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORAGUA POTABLEING. CARLOS ENRQUEZCAPTACIONESLas obras hidrulicas de captacin deben disearse para garantizar:- La derivacin desde la fuente de las cantidades de agua previstas y su entrega ininterrumpida a los usuarios;- La proteccin del sistema de abastecimiento contra el ingreso a la conduccin de sedimentos gruesos, cuerpos flotantes, basuras, plantas acuticas, etc;- El no ingreso de peces desde los reservorios y ros;- Evitar que entre el agua a la conduccin durante los perodos de mantenimiento y en casos de averas y daos en la misma. CAPTACIONESLas obras de captacin se clasifican:- De acuerdo a la garanta de abastecimiento segn lo indicado en la tabla.- Por su capacidad, en: muy pequeas, para caudales menores a 100 l/s; pequeas, para caudales menores de 1 000 l/s; medianas, para caudales entre 1 000 y 3 000 l/s; y grandes para caudales mayores a 3 000 l/s;- Por su ubicacin se clasifican en tomas por derivacin directa, tomas con azudes de derivacin, tomas desde embalses, etc.

CAPTACIONESLa configuracin, distribucin y eleccin del tipo de estructuras de captacin debe elegirse en concordancia con las condiciones naturales del lugar, tipo de obras de conduccin, condiciones de operacin del sistema, regmenes hidrolgicos de la cuenca de drenaje y del ro, morfologa de las orillas, etc; en base a la comparacin tcnico-econmica de alternativas.Se debe garantizar que, cuando se entregue agua a conducciones a presin, no ingrese aire y, que las prdidas de carga sean mnimas.Por regla general, las obras de captacin deben tener varios vanos, considerando que uno o ms de ellos pueden salir de servicio para labores de limpieza y mantenimiento.La eleccin del tipo de obra de captacin debe hacerse en funcin de los caudales requeridos, la categora del abastecimiento, las exigencias sanitario epidemiolgicas, los otros usos del agua, la posibilidad de inspeccin permanente de las obras, y las caractersticas hidrolgicas, tomando en cuenta los niveles mximos y mnimos CAPTACIONESEl lugar de captacin debe estar ubicado aguas arriba de las descargas de aguas servidas y de centros poblados, aguas arriba de los atracaderos de embarcaciones, fuera de la zona de navegacin y en lugares donde se pueda garantizar una adecuada proteccin sanitaria.No se recomienda ubicar las obras de captacin de agua para consumo humano en el interior de ensenadas de puertos fluviales y zonas de movimiento de embarcaciones, en lugares con indicios de inestabilidad de taludes y del cauce, en las mrgenes susceptibles a la acumulacin de materiales de arrastre de fondo, en la cola de los embalses y en los tramos superiores de los ros remansados, as como tampoco en los lugares de acumulacin de basura y cuerpos flotantes arrastrados por la corriente.

CAPTACIONESSegn el grado de dificultad dado por las condiciones naturales del lugar: estabilidad de las orillas y del cauce, procesos hidrodinmicos, posibilidades de obstruccin de la toma, etc. y por la ubicacin, el sitio de captacin se considera:- Fcil. Cuando las orillas y el cauce sean estables; el contenido de sedimentos en suspensin no sobrepase, en promedio, los 0,5 kg/m3; no existan algas ni elementos en el agua que puedan producir incrustaciones; y, la cantidad de flotantes y basuras sea muy pequea;- De condiciones medias. Cuando el contenido de sedimentos en suspensin en crecidas no sobrepase, en promedio, los 1,5 kg/m3; las orillas y el cauce sean relativamente estables; el transporte de sedimentos a lo largo de las orillas no ocasione deformaciones; el contenido de algas y otros elementos que producen incrustaciones y la cantidad de flotantes y basuras no constituya un impedimento para el funcionamiento de la captacin;- Difcil. Cuando el contenido de sedimentos en suspensin no sobrepase, en promedio, los 5 kg/m3; las orillas y el cauce sean inestables; el transporte de sedimentos a lo largo de las orillas produzca deformaciones; el contenido de algas y otros elementos que producen incrustaciones y la cantidad de flotantes y basuras dificulte el funcionamiento de la captacin;- Muy difcil. Cuando el contenido de sedimentos en suspensin sea mayor, en promedio, a los 5 kg/m3; el cauce sea totalmente inestable y existan procesos de reconformacin e inestabilidad comprobada de las orillas. En sitios de esta categora no se debe planificar obras de captacin.CAPTACIN AGUAS SUPERFICIALESCAPTACIN EN AGUAS SUPERFICIALES. En este tipo de captacin, es necesario localizar una corriente de agua con un escurrimiento permanente con el fin de garantizar el servicio durante todo el ao y con ello determinar la utilizacin de las obras de captacin apropiadas. Los elementos que integran una obra de captacin de este tipo son: - Dispositivos de toma (orificios, tubos). - Dispositivos de control (compuertas, vlvulas de seccionamiento). - Dispositivos de limpia (rejillas, cmaras de decantacin). - Dispositivos de control de excedencias (vertedores). - Dispositivos de aforo (vertedores, tubos pitot, parshall).

CAPTACIN AGUAS SUPERFICIALESObras de captacin por derivacin directaa) Las obras de captacin por derivacin directa (sin presa), deben considerarse en los casos en que los niveles de agua en el ro gobiernen a los niveles de agua en la conduccin, y cuando las condiciones topogrficas, hidrolgicas y geolgico-geotcnicas sean satisfactorias.Para la captacin de pequeos caudales se puede utilizar tuberas de succin y bombas.

CAPTACIONES SUPERFICIALES

Torres de Toma. Este tipo de captacin consiste en una torre de concreto o mampostera que se construye en una de las mrgenes del ro sobresaliendo varios metros del nivel de aguas mximas, con dos o ms entradas, con sus compuertas y rejillas. Para que esta toma sea estable, la estructura de sostn debe quedar enterrada abajo del nivel de socavacin y protegida contra la erosin que provoque la avenida en poca de lluvias. Una torre se captacin, tiene la facilidad de tomar el agua a distintos valores del tirante de la corriente, utilizando siempre el nivel ms superficial, donde el agua tiene el menor contenido de slidos en suspensin. Este tipo de toma se recomienda para caudales superiores a 50 l/s

CAPTACIN AGUAS SUPERFICIALES

PRESAS DERIVADORAS. En algunos casos, es necesario elevar el tirante del agua de la corriente o represarla para poder obtener el gasto requerido por la poblacin, para lo cual se debe construir un dique o presa que efecte estas funciones. Con la finalidad de lograr lo anterior se requiere establecer la ubicacin de la cortina, un anlisis tcnico-econmico de las alternativas que se estudien considerando todos los elementos necesarios como son, la altura y longitud de ella, bombeo y longitud de la lnea de conduccin por mencionar algunos. Con el propsito de cumplir con los fines de este tipo de captacin en forma segura y continua, se deben suponer esenciales las siguientes partes: la cortina, la obra de toma y la estructura de limpieza. CAPTACIN AGUAS SUPERFICIALESPRESA DE ALMACENAMIENTO. Una presa de almacenamiento se construye en el cauce de un ro con el objeto de almacenar el agua que aporta la corriente para posteriormente emplearla segn las demandas que se tengan. Las partes esenciales de este tipo de obra son: la cortina, la toma y el vertedor de demasas. Cuando la presa de almacenamiento se construye para utilizar el agua en el abastecimiento de una localidad, se deben considerar dos factores principalmente; la cantidad de agua que aporta la corriente, para lo cual se debe realizar un estudio hidrolgico y un aforo, y la demanda de agua de la localidad que ser el gasto mximo diario requerido. La obra de toma debe constar de: una estructura de control o torre y un conducto (galera y tubera) que trabajar a presin o como canal. CAPTACIN AGUAS SUPERFICIALES

Tomas por BombeoSe utilizarn tomas por bombeo en los siguientes casos:- Cuando en el ro no exista suficiente carga hidrulica para servir a gravedad a la conduccin;- Cuando la amplitud de las oscilaciones de los niveles del agua, en el transcurso del ao, sea mayor a 3 m a 4 m;- Cuando la cantidad de sedimentos de arrastre de fondo sea mnima;- Cuando la cantidad de agua captada sea muy pequea; es decir, para el abastecimiento de poblaciones con menos de 5 000 habitantes. CAPTACIN AGUAS SUPERFICIALESTomas lateralesa) Las tomas laterales deben garantizar la captacin del caudal de diseo, con un determinado ngulo de inclinacin con respecto a la direccin principal del flujo, con objeto de excluir, en lo mximo posible, el ingreso de sedimentos.Los azudes de derivacin para tomas laterales deben ubicarse frontalmente al flujo del ro y a la captacin en las orillas.Las tomas laterales pueden ser de un solo lado o de dos lados y debern utilizarse, preferentemente, en tramos rectos de ros de llanura y de pie de montaa. CAPTACIN AGUAS SUPERFICIALESTomas laterales con flujo transversala) Este tipo de tomas utilizan el efecto de las corrientes transversales y permiten captar aguas ms limpias y al mismo tiempo dejan pasar los sedimentos de fondo aguas abajo. Se ubicarn en las orillas cncavas, con la toma frontal al flujo. Este tipo de toma debe utilizarse en tramos de ro de pie de montaa y en ros de llanura con orillas estables.Tomas frontales en tramos rectosa) Este tipo de toma se recomienda para tramos de pie de montaa y de llanura y cuando el caudal se divide en partes iguales hacia las dos orillas.Es condicin indispensable para la planificacin de este tipo de obras de toma, garantizar la estabilidad longitudinal del tramo elegido del ro. CAPTACIN AGUAS SUPERFICIALESTomas con rejillas de fondoa) Este tipo de toma se recomienda utilizar especialmente en ros de montaa y de pie de montaa, caracterizados por un alto transporte de sedimentos de fondo y crecientes sbitas de corta duracin.b) El caudal de captacin de las tomas con rejilla de fondo vara entre el 40% y el 70% del caudal del ro. No se recomienda su empleo en ros de llanura que acarrean muchos cuerpos flotantes y races. CAPTACIN AGUAS SUPERFICIALESDesarenadoresa) Los desarenadores se deben disear para evitar el azolvamiento de los sistemas de conduccin y preservar los equipos hidromecnicos de la accin abrasiva de los sedimentos gruesos contenidos en el agua. b) En condiciones normales de operacin los desarenadores deben garantizar:- La clarificacin del agua mediante la retencin y sedimentacin de las partculas mayores a un determinado tamao;- El abastecimiento ininterrumpido del agua a las conducciones, segn las necesidades de los usuarios;- La evacuacin sistemtica de los sedimentos depositados en las cmaras, con el mnimo consumo de agua. CAPTACIN AGUAS SUPERFICIALESDesarenadores de cmaras mltiplesa) El nmero de cmaras debe establecerse considerando las condiciones de lavado del desarenador y el caudal disponible para esta operacin. Este ltimo, se asume no menor del 35% al 40% del caudal de diseo del sistema y no mayor del 100% del caudal de diseo de una cmara.El nmero de cmaras, como mnimo, debe ser igual a dos.b) El uso de una sola cmara de lavado peridico se permitir cuando en la conduccin se disponga de un volumen suficiente de auto regulacin, y la interrupcin momentnea del servicio no produzca reducciones en el caudal de funcionamiento de la planta de tratamiento.Las cmaras deben tener forma rectangular en planta. No se permite la construccin de desarenadores cuyo eje longitudinal sea curvilneo. CAPTACIN AGUAS SUPERFICIALESLas aguas subterrneas son importantes fuentes de abastecimiento de agua, ya que tienen grandes ventajas para su uso. Este tipo aguas habitualmente no requiere de un tratamiento complicado y las cantidades disponibles son ms seguras. Generalmente se clasifican en agua fretica y agua confinada. El manto acufero de agua fretica es aquel que no tiene presin hidrosttica. El manto superior del acufero se denomina capa fretica y su perfil en los materiales granulares es igual al del terreno, la mayora de esta agua proviene de la infiltracin del agua de lluvia, por lo que generalmente est contaminada por los elementos que estn en el suelo. El agua subterrnea confinada es aquella que est situada entre dos capas de materiales relativamente impermeables a una presin mayor a la atmosfrica. Las posibles obras de captacin con este tipo de aguas son: Cajas de manantial Pozos Galeras filtrantes

CAPTACIN DE AGUAS SUBTERRNEAS

CAPTACIN DE AGUAS SUBTERRNEASInformacin bsica. Se deber disponer de la siguiente informacin:a) Datos hidrometeorolgicos que permitan determinar el balance hdrico de la zona.b) Fotogrametra, topografa y cartografa bsica, que permitan determinar la ubicacin de la captacin y ocupacin de reas para efectos de expropiacin o adquisicin legal.c) Mapas geolgicos y datos que permitan determinar el tipo de formacin geolgica y su litologa.d) Datos sobre puntos de agua: captaciones, vertientes, manantiales, pozos profundos y pozos someros, con localizacin geogrfica, datos hidrogeolgicos y calidad del agua.e) Datos sobre posibles fuentes de contaminacin de los acuferos.Captacin de vertientes. La captacin deber prever la construccin de una cmara, para proteger los afloramientos contra problemas de contaminacin y evitar que los mismos se obturen. Los afloramientos debern descargar libremente, sin forzar ni alterar las condiciones hidrulicas naturales existentes. La cmara debe disponer de los accesorios bsicos e indispensables para su correcto funcionamiento y control, tales como los siguientes: cernidera en el ingreso de la tubera de salida a la conduccin, vertedero de excesos o una tubera de desborde al nivel de los afloramientos, sistema de desage, boca de visita con tapa sanitaria y vlvula de control al inicio de la lnea de conduccin.Para interceptar aguas superficiales se disear alrededor de la cmara y segn la topografa del terreno, una cuneta de coronacin o zanja, que conduzca dichas aguas a sistemas de desage de tipo natural.El permetro de la zona de captacin debe cercarse con malla o alambre de pas, para evitar el ingreso de personas extraas y de animales. CAPTACIN DE AGUAS SUBTERRNEAS

POZOS. Un pozo es una perforacin vertical, generalmente en forma cilndrica y de dimetro mucho menor que la profundidad. El agua penetra a lo largo de las paredes creando un flujo radial. Los pozos se pueden dividir de la siguiente manera: Pozos artesanos (excavados) Pozos hincados (puyones) Pozos perforados (someros y profundos) POZOS ARTESANOS. Los pozos artesanos, tambin conocidos como excavados o hechos a mano, son perforaciones que generalmente se realizan con pico y pala, ademndose con anillos de concreto, muros de tabique o mampostera de piedra sin juntear, para permitir el paso del agua. Este tipo de pozo debe ser construido lejos de las casas, ya que el agua que captan es superficial y puede estar contaminada con los desechos y basuras, no tienen una profundidad mayor a 15 m. CAPTACIN DE AGUAS SUBTERRNEAS

POZOS HINCADOS. Son pozos someros (poca profundidad) de pequeo dimetro que tambin reciben el nombre de puyones, se utilizan generalmente en terrenos blandos y que, para obtener un caudal adecuado es necesario hincar varios. El sistema de puyones (well point) se utiliza pocas veces para abastecimiento de agua potable, principalmente en localidades rurales, ya que el gasto aproximado que se puede obtener es de 0.2 a 1.0 l/s.POZOS PERFORADOS. Este tipo de pozos se perforan con mquina, rotaria o de percusin y se clasifican de acuerdo a su profundidad, en someros hasta 30 m. y profundos a ms de 30 m. Para los fines de abastecimiento de agua potable por medio de pozos es importante utilizar la hidrulica de pozos y considerar los siguientes problemas:

CAPTACIN DE AGUAS SUBTERRNEASIdentificacin de los sistemas de flujo Prediccin del comportamiento de los niveles de agua Diseo del pozo Para la identificacin de los sistemas de flujo, la hidrulica de aguas subterrneas indica si el acufero es confinado o semiconfinado, tambin determina las caractersticas hidrulicas como son la permeabilidad, transmisibilidad y almacenamiento como las principales, as como la potencialidad del pozo por medio de la prueba de bombeo, indicando con esto la cuantificacin del volumen aprovechable del acufero.

CAPTACIN DE AGUAS SUBTERRNEAS

GALERAS FILTRANTES. La galera filtrante es una estructura que se utiliza para captar el agua del sublveo de corrientes superficiales y su construccin se realizar de preferencia en poca de estiaje y en las mrgenes de los ros, paralela a la corriente. El agua captada por este medio se conduce a un crcamo de bombeo donde inicia la lnea de conduccin. Consiste generalmente en un tubo perforado o ranurado rodeado de un filtro graduado de grava y arena instalado en el acufero subsuperficial o en el caso de una captacin indirecta de las aguas superficiales, en el estrato permeable que se comunica con dichas aguas. Lo anterior indica que el terreno donde se construya la galera, deber ser granular para que el estrato sea permeable. CAPTACIN DE AGUAS SUBTERRNEAS