1. Concepto Basicos de acueducto y las partes integrantes del sistema de abastecimiento de agua potable 2. Fuente de abastecimiento 3. Obras de captacion 4. Lineas de aduccion y los tipos 5. Plantas de tratamiento y los procesos para sus respectivos tratamientos 6. Redes de distribución.

Las obras de captación son las obras  civiles y equipos electromecánicos que se utilizan para reunir y disponer adecuadamente del agua superficial o subterránea. Dichas obras varían de acuerdo con la naturaleza de la fuente de abastecimiento su localización  y magnitud. Algunos ejemplos de obras de captación se esquematizan en la Fig 2.1 . El diseño de la obra de captación debe ser tal que prevea las posibilidades de contaminación del agua.

Fig. 2.1 Obra de Captación

Es necesario separar en el término general de “obra de captación” el dispositivo de captación propiamente dicho y las estructuras complementarias que hacen posible su buen funcionamiento. Un dique toma, por ejemplo, es una estructura complementaria, ya que su función es represar las aguas de un río a fin de asegurar una carga hidráulica suficiente para la entrada de una estabilidad y durabilidad. Un dispositivo de captación puede consistir de un simple tubo, la pichancha de una bomba, un tanque, un canal, una galería filtrante, etc., y representa parte vital de la obra de toma que asegura, bajo cualquier condición de régimen, la captación de las aguas en la calidad prevista. El mérito principal de los dispositivos de captación radica en su buen funcionamiento hidráulico.

OBRAS  DE  CAPTACIÓN METEÓRICAS

CAPTACIÓN DE AGUAS PLUVIALES

La captación de estas puede hacerse en los tejados o áreas especiales debidamente dispuestas. En estas condiciones el agua arrastra las impurezas de dichas superficies, por lo que para hacerla potable es preciso filtrarla. La filtración se consigue mediante la instalación de un filtro en la misma cisterna. Un dispositivo de este tipo se ilustra en la figura 2.2

Fig. 2.2 Captación de Agua Pluvial

La recolección de agua de lluvia como única fuente de agua, sólo es conveniente en regiones con lluvia confiable a lo largo del año (o donde no están disponibles otras fuentes de agua), debido a que las obras individuales de almacenamiento para todas las casas de una comunidad rural pueden ser costosas. La cantidad de agua de lluvia que puede recolectarse depende del área de captación y de la precipitación promedio anual. Un milímetro de lluvia en un metro cuadrado produce alrededor de 0.8 litros de agua, considerando la evaporación y otras pérdidas.

Cuando se diseña un sistema de captación de aguas pluviales es necesario determinar el área de captación y el volumen de almacenamiento.

OBRAS DE CAPTACIÓN SUPERFICIALES.

Para el diseño de obras de captación superficiales se requiere obtener, la información siguiente:

a).- Datos Hidrológicos

Gasto medio, máximo y mínimo

Niveles de agua normal, extraordinario y mínimo

Características de la cuenca, erosión y sedimentación

Estudios de inundaciones y arrastre de cuerpos flotantes

b).- Aspectos Económicos

Planeamiento de opciones, elección de la más económica que cumpla con los requerimientos técnicos

Costos de construcción, operación y mantenimiento

Costo de las obras de protección

Tipo de tenencia del terreno

Tipos de obras de toma.

Dependiendo de las características hidrológicas de la corriente, las obras de captación pueden agruparse en los siguientes cuatro tipos:

a).- Captaciones cuando existen grandes variaciones en los niveles de la superficie libre.

Torres para captar el agua a diferentes niveles, en las márgenes o en el punto más profundo del río, (Fig. 2.3)

Fig. 2.3 Torres para captar agua a diferentes niveles

Estaciones de bombeo flotantes. También pueden usarse en lagos o embalses  (figuras 2.4a. y 2.4b).

Fig. 2.4 a) Estación de bombeo Flotante

CAPTACIÓN EN RIO NAVEGABLE EMBALSES O EN LAGOS Y LAGUNAS

(Fig. 2.4 b)

b).- Captación cuando existen pequeñas oscilaciones en los niveles de la superficie libre, como estaciones de bombeo fijas con toma directa en el rió o en un cárcamo.(Figura 2.5)

Fig. 2.5 a) En un cárcamo

Fig. 2.5 b) En río

Fig. 2.5 Estación de bombeo

Canales de derivación con o sin desarenadores. Una estructura de este tipo comprende, esencialmente (Figura. 2.6 )

Fig. 2.6 Canal con derivación

Un muro equipado corrientemente de una compuerta en prevención de las crecidas (V1)

Una incisión de la margen provista de compuertas que permiten detener las aguas en exceso y cerrar la toma (V2).

Un canal ( C ) que, partiendo de la incisión cuente en su origen con un vertedor (D) que permita el retorno del agua sobrante al río, y

Una compuerta (V3) que permita cerrar completamente el canal.

c ).-  Captaciones para escurrimientos con pequeños tirantes

muro con toma directa. (Fig. 2.7)

Fig 2.7 Muro con toma directa

Fig. 2.8 Muro vertedor con caja y vertedor lateral

Muro con caja y vertedor lateral. (Fig. 2.8)

Muro con vertedor y caja central. (Fig. 2.9)

(Fig. 2.9) Muro vertedor con caja central y toma

d).- Captación directa por gravedad o bombeo

Este es el caso común para sistemas rurales por lo que se presentará con mayor detalle en un apartado especial.

Captación directa

Cuando el agua de un río está relativamente libre de materiales de arrastre en toda época del año, el dispositivo de captación más sencillo es un sumergido. Es conveniente orientar la entrada del tubo en forma tal que no quede enfrente la dirección de la corriente, y se debe proteger con malla metálica contra el paso de objetos flotantes(Fig 2.10 ).

Fig. 2.10 Métodos de protección de la entrada a la línea de conducción

La sumergencia del dispositivo debe ser suficiente para asegurar la entrada del pago del gasto previsto en el sistema . En vista de que la dirección y velocidad de la corriente no pueden determinarse con exactitud en la zona de acercamiento es conveniente suponer una pérdida de carga por entrada equivalente a la carga de velocidad (V2 / 2g), siendo V la velocidad de flujo en el tubo para el diámetro y gastos dado y, g la aceleración de la gravedad.

Esa pérdida se aumenta considerablemente si la entrada está protegida con rejillas. Su valor puede estimarse tomando en cuenta el área libre de entrada al tubo y el coeficiente de contracción del flujo a través de la rejilla. Si por ejemplo, una rejilla reduce el área del tubo en un 40 % y el coeficiente de contracción es del orden de 0.5, la perdida por entrada será de.

hs =   1 x  V 2

0.6 x 0.5      2g

En el caso en que la captación por gravedad no sea factible debido a la topografía el método de captación recomendable es por bombeo. De las bombas disponibles comercialmente, la bomba centrífuga horizontal tiene la ventaja de que la ubicación del equipo de bombeo y el punto de captación pueden ser distintos, o sea que la estación de bombeo pude construirse en el sitio más favorable desde el punto de vista de cimentación, acceso, protección contra inundaciones, etc. Su desventaja principal es que la altura de succión queda limitada y el desnivel máximo permisible entre la bomba y el nivel de bombeo, es relativamente pequeño (Fig. 2.11)

Fig. 2.11 Captación directa con bomba centrífuga horizontal

De hecho, se puede afirmar que cuando se trata de la captación directa de las aguas superficiales, el tipo de bomba más comúnmente empleada es la bomba centrífuga horizontal.

Su localización recomendable se ilustra en la (Fig. 2.12)

Fig. 2.12 Localización recomendable de la toma directa en curvas

La bomba centrífuga vertical (tipo pozo profundo ) tiene mayor eficiencia, pero el costo del equipo es mayor y la estación de bombeo tiene que ubicarse directamente por encima del punto de captación. Estas condiciones a veces representan problemas graves de cimentación, resultando obras de construcción sumamente costosas no compatibles con sistemas rurales (fig. 2.13).

Fig. 2.13 Captación directa con bomba centrifuga vertical

OBRAS DE CAPTACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS.

El agua subterránea existe casi en cualquier parte por debajo de la superficie terrestre, la exploración de la misma consiste básicamente en determinar en dónde se encuentra bajo las condiciones que le permitan llegar rápidamente a los pozos a fin de poder ser utilizada en forma económica.  La manera práctica de hacer lo anterior incluye la aplicación de conocimientos técnicos, experiencia en la perforación y sentido común.(Fig. 2.14 Identificación de las aguas subterráneas).

(Fig. 2.14)

A continuación se describe un enfoque para realizar una exploración del agua subterránea.

Ciertos indicios útiles en la localización de abastecimientos de agua subterránea son por ejemplo, que ésta probablemente se encuentra en mayores cantidades bajo los valles que en las partes altas; en las zonas áridas cierto tipo de plantas;  nos indican que el agua que las nutre se encuentra a poca profundidad; asimismo en las áreas en donde el agua aparece superficialmente como son manantiales, pantanos y lagos, también debe existir agua subterránea aunque no necesariamente en grandes cantidades o de buena calidad;  sin embargo, los indicios más valiosos son las rocas, ya que los hidrólogos y los geólogos las agrupan sin importar que sean consolidadas como las areniscas, calizas, granitos y basaltos;  o no consolidadas como las gravas, arenas y arcillas.

La grava, la arena, y las calizas, son las mejores conductoras del agua, sin embargo, solo constituyen una parte de las rocas que forman la corteza terrestre y no todas ellas aportan la misma cantidad de agua.

La mayor parte de las rocas constituidas de arcilla, lutitas y rocas cristalinas son en general pobres productoras, pero pueden aportar agua suficiente para usos domésticos en las áreas en donde no se encuentran buenos acuíferos.

Los lineamientos generales para realizar una exploración del agua subterránea son los siguientes:

Primero se elabora un plano geológico que muestre los diferentes tipos de roca que afloren a la superficie y de ser posible, secciones y explicaciones anexas, deben mostrar justamente cuáles rocas son probables conductoras de agua y en donde se encuentran por debajo de la superficie.

Después de reunirse toda la información respecto a la existencia de pozos, su localización, profundidad de perforación, profundidad a nivel del agua, caudal promedio y el tipo de rocas que se hayan encontrado al perforar.

La historia de los pozos en donde el perforista ha tenido el cuidado de registrar la profundidad y el tipo de los diferentes estratos que ha ido encontrando al realizar la perforación, siempre son de gran utilidad para conocer las condiciones geohidrológicas de cualquier región.

La historia de un pozo es realmente útil cuando incluye lo siguiente:  Muestras de las rocas, información de cuáles estratos contienen agua y con qué facilidad la ceden, la profundidad a que se encuentre el nivel estático del agua en los estratos que la contengan y los datos de las pruebas de aforo y bombeo de cada uno de los acuíferos a fin de poder determinar cuánta agua pueden aportar y cuánto se abate el nivel del agua de acuerdo a los caudales de bombeo.

Cuando no hay pozos o no existe la suficiente información sobre ellos, es necesario perforar algunos pozos de exploración, mediante los cuales se obtienen muestras del material encontrado durante el avance de la perforación, mismo que posteriormente es examinado y analizado para determinar cuáles estratos son los que contienen agua y de que tamaño son las áreas en que se extienden.

Los reportes y los planos que sobre las condiciones geohidrológicas de cualquier región se elaboren, deben mencionar los lugares en donde puede encontrarse el agua subterránea, la calidad química de ésta y en forma muy general que cantidad puede obtenerse, asimismo los lugares en que tienen lugar la recarga y descarga natural de los acuíferos.

RECONOCIMIENTOS GEOLÓGICOS:

Mediante los reconocimientos geológicos es posible obtener conclusiones hidrogeológicas de una región, pudiéndose avanzar en forma rápida gracias al desarrollo que ha tenido a últimas fechas la fotointerpretación; sin embargo, en cualquier estudio siempre serán necesarios los reconocimientos de campo, que permiten afinar lo observado en las fotografías.

En la exploración, el geólogo se sirve de la petrografía, de la estratigrafía de la geología estructural y de la geomorfología.

La petrografía constituye uno de los renglones más importantes dentro de los reconocimientos geológicos, ya que mediante ella, es posible determinar la porosidad y la permeabilidad característica de los diferentes tipos de roca, eliminando en función de dichas características, las zonas que no representan condiciones favorables para la localización del agua subterránea.

La porosidad determina la cantidad de agua que puede almacenarse y la permeabilidad la facilidad con que ésta puede extraerse.  La tabla 2.1 muestra una clasificación general de algunos tipos de rocas en función de su porosidad y de su permeabilidad.

TABLA 2.1   -   PROPIEDADES ACUIFERAS DE ALGUNAS ROCAS COMUNES

P E R M E A B I L I D A D P O R O S I D A D

PERMEABILIDAD MAXIMA                                            POROSIDAD MÁXIMA

Gravas bien clasificadas                                                     Arcillas blandas

Basalto poroso                                                                       Limos

Caliza calsificada                                                                   Tobas

Arenas bien clasificas                                                         Arenas bien clasificadas

Arenas y gravas mal clasificadas                                   Arenas y gravas mal clasificada.

Rocas cristalinas fracturadas                                          Arenisca

Limos y tobas                                                                         Basalto poroso

Arcillas                                                                                     Caliza calsificada

Roca cristalina masiva                                                      Roca cristalina fracturada

Roca cristalina masiva.

La estratigrafía es un instrumento esencial para la prospección hidrogeológica de extensas regiones de rocas sedimentarias o volcánicas.  La posición y el espesor de los horizontes acuíferos así como la continuidad de las capas confinantes revisten particular importancia, por lo que el auxilio de la estratigrafía resulta siempre indispensable.

La geología estructural junto con la estratigrafía se utiliza en la localización de los horizontes acuíferos que hayan sido desplazados por movimientos tectónicos.

Los estudios estructurales son también utilizados para localizar zonas de fracturación en    rocas compactas pero frágiles; o bien en la localización de fallas en materiales no consolidados que en ocasiones pueden formar barreras hidrológicas, las cuales son importantes en el estudio del movimiento del agua subterránea.

Las aguas de las capas acuíferas del subsuelo se clasifican en:

a) aguas  freáticas   y   b) aguas artesianas.

Las aguas freáticas son aquellas que no tiene presión hidrostática, trabajan por la acción de la presión atmosférica, circulando el agua en materiales graduados, no confinados, como arenas y gravas, esta agua se localiza a profundidades que van de 1.0 a 30.0 metros .

Las aguas artesianas son aquellas que están confinadas bajo una presión hidrostática mayor que la atmosférica, por una capa superpuesta de material relativamente impermeable  esta agua se localiza a profundidades que van de 31.0 a 300 metros  de profundidad o más.

Desde el punto de vista de calidad las aguas artesianas es la de mejor calidad; en muchos casos potable, en otros muy mineralizada y es la que esta menos expuesta ala contaminación. Se estima que aproximadamente el 90% el agua que se usa para industria y más o menos el 70% de los abastecimientos públicos de agua para consumo domestico, procede del bombeo de aguas subterráneas, en nuestro medio.

CAPTACIÓN DE MANANTIALES:

Generalidades.

El principal objetivo es captar y aprovechar los pequeños manantiales, que se encuentran generalmente en las laderas de las montañas, con el fin de llevar el agua a las partes bajas, donde se aprovechará para  el consumo humano ( figura  2.1.a)

Los factores más importantes que intervienen en la localización, dirección y Área de influencia de los afloramientos son:

-  El ciclo hidrológico de la región

-  La topografía

-  La geología de la cuenca

Las aguas de manantial generalmente fluyen desde un estrato acuífero de arena y grava y afloran a la superficie debido a la presencia de un estrato de material impermeable, tal como arcilla o roca, que les impide fluir e infiltrarse.  Los mejores lugares para buscar manantiales son las laderas de montañas.  La vegetación verde en un cierto punto de un área seca puede indicar la presencia de un manantial en el lugar o aguas arriba.  Los habitantes de la zona son los mejores guías, y probablemente, conocen todos los manantiales del área.

El agua de manantial generalmente es potable, pero puede contaminarse si aflora en un estanque o al fluir sobre el terreno.  Por esta razón el manantial debe protegerse con mampostería de tabique o piedra, de manera que el agua fluya directamente hacia una tubería, evitando así que pueda ser contaminada.

Para proteger el manantial debe excavarse la ladera donde el agua sale y construirse un tanque o “caja de manantial”, como se muestra en la (Fig. 2.15) El detalle de la figura muestra la unión de la tubería con los codos a 90o, con el fin de permitir que el filtro sea levantado sobre el nivel del agua para su limpieza.  Debe tenerse el cuidado de no excavar demasiado en el estrato impermeable, ya que puede provocarse que el manantial desaparezca o aflore en otro sitio.

Fig. 2.15 Caja de Manantial

Antes de construir el muro de la caja de manantial adyacente a la ladera, es conveniente apilar rocas sin juntear contra el “ojo del manantial”.   Esto es con el fin de construir una cimentación adecuada del muro posterior para evitar que al salir el agua deslave el material del acuífero.   Debe tenerse presente que después de una lluvia el agua puede fluir más rápidamente por lo que el muro debe quedar firmemente colocado, para ello se pueden emplear rocas de gran tamaño combinadas con algunas pequeñas, grava e incluso arena para llenar los espacios.

La tubería de salida debe estar colocada a cuando menos 10 cm sobre el fondo de la caja y bajo el nivel donde aflora el agua.  Si el nivel del agua en la caja del manantial fuera muy alto, los sedimentos podrían bloquear el afloramiento del agua.  En el extremo de la tubería de salida, localizado en interior de la caja, debe instalarse un filtro para evitar que piedras, ramas u otros objetos obstruyan la tubería.  Una manera de hacer este filtro es con un tramo corto de tubería de polietileno, taponado en un extremo y con pequeñas perforaciones a su alrededor.  También debe instalarse una tubería de demasías de diámetro suficiente para desaguar el gasto máximo en época de lluvias bajo el nivel de afloramiento del agua.  El extremo de la tubería de demasías localizado en el interior de la caja debe quedar cubierto con un filtro adecuado para mantener fuera a los mosquitos y a las ramas.  La losa de la caja debe quedar al menos 30 cm arriba del nivel del terreno para evitar que el agua de lluvia entre a la caja.  También con esta finalidad, el registro que se construye en el

techo de la caja debe tener un reborde de 10 cm.   La tapa de registro debe quedar asegurada con bisagras y candado.  Una tercera tubería localizada en el fondo de la caja se instala con la finalidad de extraer los sedimentos.  Esta tubería debe tener en su extremo un tapón que no pueda retirar cualquier persona sin herramientas.

Si no es posible hacer una excavación suficiente para que el fondo de la caja del manantial esté 10 cm por debajo de la tubería de salida, entonces puede usarse una tubería de 5 cm de diámetro y conducir el agua a otra caja localizada a una distancia no mayor de 50 m a la cual se le llama “trampa de sedimentos” (Fig.2.16).  Esta caja también debe tener losa, tubería de demasías a prueba de mosquitos y tubería de salida a 10 cm del fondo con filtro.  Si el manantial tiene un rendimiento menor a 5 litros por minuto la trampa se puede construir para varios manantiales, como se muestra en la    (Fig. 2.16). Esta caja debe contar con registro

Fig. 2.16 Tres manantiales protegidos conectados a una trampa de sedimentos

Los manantiales pueden ser de afloramiento, de emergencia, de grieta o filón según los insterticios de donde proviene el agua y de tipo artesiano según su origen Fig. 2.17.

(Fig. 2.17)

La captación se puede hacer mediante cajas cerradas de concreto reforzado o mampostería denominadas cajas colectoras. El agua se debe extraer solamente con una tubería que atraviese la caja.  Se debe excavar lo suficiente para encontrar las verdaderas salidas del

agua, procurando que la entrada del agua a la caja de captación se efectúe lo mas profundo posible, se debe de dotar a la caja de un vertedor de demasías (Fig. 2.18 a  y b )

CAJA COLECTORA PARA CAPTAR LAS AGUAS DE MANANTIAL

(Fig. 2.18 a)   PERFIL CAJA COLECTORA

CAJA COLECTORA

(Fig. 2.18 b) PLANTA Y PERFIL CAJA COLECTORA

Recomendaciones para evitar la perdida del manantial o bien la disminución del gasto:

Limpiar con todo cuidado la zona de afloramientos, quitando árboles, basuras, lodo, hierbas, etc.

Conducir el agua por medio de tubería perforada de barro o de concreto sin juntear (Galería Filtrante), localizada a un nivel inferior al que tengan los brotes de agua, basta una caja colectora de mampostería, la cual debe tacharse con una losa de concreto.

Al construir las cajas colectoras los muros no se deben desplantar a mucha profundidad, ya que al afectar excavaciones en la zona de afloramiento se notan cambios en el régimen hidráulico.

Debe evitarse el uso de explosivos que casi siempre hacen perder el afloramiento y a veces es imposible volver a localizarlos.

Debe evitarse el bombeo que se hace para trabajar en seco, pues aleja algunas corrientes de agua y aunque en ocasiones vuelven a aparecer en la superficie, pueden cambiar la localización del manantial.

Hay que tener presente que la colocación de tuberías, materiales graduados, cajas colectoras, etc., debe hacerse precisamente sobre el manantial y no construir la conducción hasta tener una idea del gasto efectivo.

AGUAS FREÁTICAS

Como ya sabemos, estas aguas se caracterizan por estar a la presión atmosférica, esta agua no tienen presión hidrostática y circular en materiales granulares no confinados como arena, grava etc. Estas aguas se captan mediante pozos noria, mediante galerías filtrantes, mediante sistemas de puyones o de pozos Ranney.

POZOS SOMEROS

Los pozos someros a cielo abierto ( norias)  Son aquellos que permiten la explotación del agua freática y/o subálvea.  Se construyen con picos y palas; tienen diámetros mínimos de 1.5 m. y no más de 30 m. de profundidad.

Para permitir el paso del agua a través de las paredes de los pozos someros se dejan perforaciones de 25mm de diámetro con espaciamiento entre 15 y 25 cm, centro a centro.

Si las paredes del pozo son de mampostería de piedra o tabique, se dejan espacios sin juntear en el estrato permeable para permitir el paso del agua (Fig. 2.19).

2.19 Pozos Somero

Los pozos someros ( hasta 30 metros de profundidad ) pueden tener las siguientes desventajas para servicio público.

Da  un rendimiento variable por la fluctuación considerable del nivel freático

Calidad sanitaria del agua probablemente deficiente.

Para estos pozos excavados a cielo abierto existe el procedimiento tipo ” indio ” (  por tener su origen en la India ). En estos pozos, la cimbra se forma previamente en el exterior y en el sitio de la construcción, se arma el refuerzo y se va colocando el ademe o pared, mismo que por su propio peso y con el auxilio de la excavación se va hundiendo a medida que se profundiza el pozo. El ademe se forma en anillos de 1.00 a 1.50 m. de altura, con el diámetro requerido y espesor mínimo de 0.30 m. dependiendo éste último del peso que debe tener los anillos para vencer la fricción entre   el concreto  y el suelo ( Figura 2.20 ).

fig. 2.20 pozo tipo noria

CAPTACIÓN POR GALERÍAS FILTRANTES.

Una galería filtrante se utiliza principalmente para captar el agua  subálvea de corrientes superficiales, construyéndose de preferencia en los márgenes, paralelamente a la corriente o transversalmente, también cuando el agua subterránea está a profundidad moderada. Estas obras, en lo general, deben proyectarse de acuerdo con la posición y forma del acuífero, con el corte geológico y con las curvas de nivel del terreno y de la superficie exterior del nivel freático, a fin de orientar la galería con la dirección de la mayor pendiente de la superficie formada por el nivel de saturación.

Las galerías filtrantes son excavaciones en túneles o a cielo abierto, revestidas o no, que penetran en la zona  de saturación del terreno para captar y colectar por gravedad el agua del subsuelo.

Se pude calcular el gasto de extracción de una galería filtrante utilizando la ley de Darcy

Tomando en consideración el tipo de terreno en cual se haya.

Si se tiene un excavación uniforme el área es función de Y; entonces

Q = K Ai

Este gasto es unitario, es decir, por metro de longitud de galería y por lado ya que representa el aportado por una sola de sus paredes.

Donde:

Q = Gasto en m3/dia..

K = Coeficiente de permeabilidad  y su valor varía según el diámetro efectivo del material adyacente como ya se explico .

R = Radio del círculo de influencia en m.

H = Carga estática o distancia vertical del nivel estático al estrato impermeable en m.

L = Longitud de la galería en m.

h’ = Abatimiento observado.

El área de penetración queda definida por la grava de envoltura del tubo de recolección y la longitud total del mismo.   Para los afectos de adaptación indirecta de aguas superficiales normalmente se toma el área de la cara hacia él rió, dejando el flujo desde el lado opuesto como margen de seguridad.   El gradiente hidráulico disponible es tomado desde el nivel del agua en él rió hasta la grava de envoltura.  Por consiguiente, i = Z/L siendo  Z la profundidad de la grava de envoltura con respecto al nivel estático de las aguas subterráneas y  L, la distancia desde la orilla del rió hasta la galería.  Como se puede ver en esta forma se obtiene el gradiente mínimo, ya que para estratos de alta permeabilidad puede presentarse el caso en que la depresión del nivel de las aguas subterráneas se inicie cerca de la galería, y la distancia L para el mismo valor de Z  será mucho menor.  Esta condición se refleja en una producción superior a la estimada, por lo tanto, se tendrá un factor de seguridad adicional.

Es de observarse, también, que tanto el nivel del rió como el nivel estático de las aguas subterráneas varía según la época del año.  Evidentemente, habrá que diseñar la galería tomando como base el nivel mínimo estimado.

El diámetro y la separación de las perforaciones de la tubería de recolección se calculan para obtener una velocidad de entrada tal que se evite un arrastre de partículas finas desde el acuífero hasta dicha tubería. Esta velocidad puede fijarse de 5 a 10 cm/s, logrando este valor en la  mayoría de los casos sin dificultad alguna.  El tamaño de la  grava de envoltura es función de la granulometría del acuífero y de las perforaciones de la tubería de recolección empleando normalmente piedra picada de ½ a 1” de diámetro nominal cerca del acuífero y tamaños ligeramente mayores cerca del tubo.

La posición de la galería en un río puede ser transversal a la corriente o paralela a ella dentro o fuera del cauce, de acuerdo con la distribución y la circulación del agua freática o subálvea, que se determinarán por la observación de los pozos de exploración.

Localización.- Se pueden construir paralelas o perpendiculares a la corriente, lo primero es lo más recomendable, debiéndose hacer la construcción en el estiaje( figuras 2.22, 2.23, 2.24, 2.25 y 2.26).

Galerías construidas por medio de tubos.- En la captación de agua por medio de galerías filtrantes se utilizaron varios años perforadas con diámetro menor a 45 cm.

El uso de tubos de concreto obligada a tener grandes diámetros y longitudes importantes de galería que encarecería mucho la obra; además, el manejo de los tubos de concreto simple perforados tenía que ser muy cuidadoso.

Las galerías filtrantes se emplean también en la captación de manantiales cuando se presentan en las laderas o cuando afloran en una superficie y no en un punto definido ( figuras 2.21e , 2.21.f y 2.21.g).

Hidráulica de las galerías.- Las formulas teóricas que se han desarrollado para él calculo de los gastos que se pueden captar con una galería filtrante están basados fundamentalmente en la “Ley de filtración de Darcy”, y en las teorías sobre el escurrimiento del agua en medios permeables, homogéneos e isotrópicos.

También el diseño de la galería se puede hacer como sigue: conocido el gasto requerido, se elige un diámetro en los catálogos de tubería de acero ranurada por ademe, de preferencia la de tipo  “concha”, con ranuras de 4.78 a 6.35 mm, obteniendo el área de infiltración requerida, dividiendo el gasto entre la velocidad de entrada del agua a través de las ranuras, considerando un valor de 1.0 cm/seg. La longitud de la tubería se obtendrá dividiendo el área obtenida entre el área de infiltración por metro, del diámetro considerado.

PLANTA GALERIA FILTRANTE HORIZONTAL

(CON CAJA COLECTORA)

(Fig. 2.21 f)

GALERIA FILTRANTE HORIZONTAL CON CAJA COLECTORA

(Fig 2.21 g)  Perfil caja colectora con galería filtrante horizontal

PLANTA DE LA GALERÍA HORIZONTAL Y MURO DE CONTENCIÓN ESC:1:50

(Fig 2.21 e)

GALERÍA FILTRANTE

(Fig 2.21 h) Planta y Perfil Galería Filtrante Horizontal

La tubería de la galería va unida al cárcamo de bombeo para fijar la localización, profundidad y características de la galería se efectuará previamente pruebas  de campo, haciendo perforaciones

de exploración con profundidades  de 4 a 8 m., espaciados de 5.00 a 10.00 m. en el eje probable

de la galería.

Una galería de infiltración consiste en un tubo perforado o ranurado , rodeando de una capa de grava o piedra triturada graduada instalada en el acuífero superficial, o en el caso de captación indirecta de aguas superficiales, en el estrato permeable que se comunica con dichas aguas.

En los extremos aguas arriba de la galería y a una longitud aproximada de 50 m, normalmente se coloca un pozo de visita. En el extremo aguas abajo se construye un tanque o pozo recolector, de donde se conducen las aguas por gravedad o por bombeo hacia el sistema de distribución (Fig. 2.22). El tubo de recolección usualmente es de concreto o de fibrocemento. Su diámetro es función del gasto, siendo el mas recomendable del orden de 200 ó 250 mm.

(Fig. 2.22) Detalle de una Galería de infiltración

La galería de infiltración se orienta con la dirección predominante del flujo subterráneo. Cuando la velocidad de un rió 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 la galería, aunque desde el lado opuesto de la misma también penetrará el agua, ya que el río y la instalación de la galería será análoga (Fig. 2.23 y 2.24).

Fig.     2.23 Galería de infiltración con flujo del río hacia la galería

Fig. 2.24 Galería de infiltración con flujo del acuífero al río y la galería.

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 (Fig. 2.25).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. (Fig. 2.26).

Fig. 2.25 Galería de infiltración en extractos poco permeables

Fig. 2.26 Galería de infiltración bajo el lecho de un rió

EJEMPLO 1.-

Como una idea inicial para el proyecto de una galería filtrante sin tener todavía las características del terreno, se reconoce éste como una mezcla de arena fina y sedimentos. Se desea saber la longitud de la galería para extrae un gasto de 5 lts./seg. La aportación a la galería será por ambos lados según se  observa por su ubicación y condiciones geohidrológicas ; por tanto:

Q =   2  (1/2 K  H 2 – h 2 )

L

Si se excava bajo el nivel estático 2 m y el tubo de captación es de 30 cm de diámetro , entonces:

H = 2 m;        h= 0.20 m

Supóngase que;

L = 10 m

K = 8.64 m/día

q =  8.64 4 – 0.04

10

q = 3.42 m3/día m

Q = 5 lts/seg

Q = 5 ( 60X 60 X 24 horas) / 1000 =  432 m3/dia/ m

Q = 432 m3 /día

L   =   432 m 3 /día

3.24 m3/día m

L  =  126 m.

EJEMPLO 2.-

Cálculo de la Galería filtrante horizontal.

Q = 20 l./seg.

V = Velocidad del agua a través de los orificios.

V = 1 cm./seg.

d = Diámetro de la tubería.

d = 20 cm.

Los diámetros de los agujeros varía de 2.5 a 5.0 cm., con una separación de 15 a 25 cm.

D = Diámetro del agujero.

D = 3.0 cm.

A = Área de cada agujero.

A =  0.785 D2

A = 0.785 ( 3.0)2 = 7.07 cm2.

Tomaremos una separación de 15 cm. entre agujeros.

Numero de agujeros = 100 cm/ 15 cm  = 6.66  = 7  agujeros

Número de hileras = semi perímetro /2S = ¶D /2S  =  ( 3.1416 X 0.20 ) / 2 X 0.15)  = 2.09  = 3

Número de agujeros por metro   = 7 agujeros x 3 =  21 agujeros.

At  =  Area total.

At = 7.07 x 21 = 148 cm²/ml.

Ai = Área de infiltración.

Para determinar la longitud de la tubería:

Área de infiltración: Área total de un orificio / metro por longitud.

EJEMPLO No. 3.-

Calculo de la longitud de una galería filtrante horizontal.

Q = 7.94 l/seg.

V = Velocidad del agua a través de las fisuras = 1 cm./seg.

d = Diámetro de la tubería = 20 cm.

D = Diámetro de los agujeros  ( 2.5 – 5.0 cm. ) = 3 cm.

S = Separación entre agujeros ( 15- 25 cm. ) = 15 cm.

Ao = Área de agujeros = 0.785 d² = 0.785 ( 3 ) ² = 7.07 cm²

No. de agujeros / m. = 100 cm. / 15 cm. = 6.66 7 agujeros.

Número de hileros = semi-perímetro   =  ¶D/2S  =  ( 3.1416 x 0.20 ) / 2 x 0.15 ) = 2.09 =  3.0

No. de agujeros por metro = 7 x 3 hiladas = 21 agujeros/ ml.

At = Área total de los agujeros .

At = 7.07 cm. ² x 21 = 148 cm. ² / ml.

Ai = Área de infiltración.

Se usará tubería de concreto simple ranurada con una longitud de 54 ml. y con un diámetro de 20 cm. orificio de 3 cm. de diámetro, separada 15 cm.

POZOS RANNEY O POZOS COLECTORES HORIZONTALES.

Estos pozos radiales, consisten en un pozo central armado, de un diámetro inferior mínimo de 4.00 m con paredes de 0.45 m. cuyo fondo está cerrado con una solera fuerte de concreto armado        ( figura 2.27.a ).

A 1.20 m. del fondo del pozo y en orificios previamente dejados  en las paredes del mismo, se introducen horizontalmente unos tubos perforados con longitudes de 30 a 80 m, estos tubo se introducen con ayuda de gastos hidráulicos. Los tubos llevan los siguientes accesorios            (figura 2.27):

-  Una punta de acero en la extremidad externa, que facilitan su penetración en el terreno.

-  Unos anillos que sirven de guía al tubo y un cople o manguito impermeable.

-  La extremidad interior  de cada tubo está provista de una compuerta plana que acciona desde la casa de máquina, emplazada sobre el pozo central.

Estos pozos están fundados en los principios siguientes:

-  Filtración de una gran superficie de capa acuífera

-  Extracción artificial de la arena de la misma capa acuífera.

-  Control del gasto del pozo cerrando los tubos convenientes.

-  Impermeabilidad de las paredes del pozo, pues actúa como cárcamo o recolector de las aguas subálveas.

La velocidad del paso del agua por los agujeros debe estar entre 6 y 12 mm, por segundo y en el tubo mismo de 1 a 2 m, por segundo.

La zona de captación que se forma alrededor de cada tubo en servicio tiene una anchura comprendida entre 1.50 y 2.50 m, según sea la composición de la capa filtrante subálvea.

La capacidad de captación en régimen normal de servicio la da la fórmula:

Q = 2 T r h ( K/15 )2

En la que:

Q = GASTO EN M3 POR SEGUNDO

R = radio del pozo en m.

H = Altura del agua sobre la solera en régimen normal.

K = Coeficiente de permeabilidad en m/s.

El gasto pues, depende del radio r y de la altura h y como poco se puede hacer para aumentar dicha altura, debe actuarse sobre el radio, que puede ser grande.

Al ser la velocidad de infiltración en estos pozos hasta 30 veces inferior a la de los ordinarios ( 0.1 mm. Contra 3 mm por segundo) el arrastre de arenas y elementos finos es menor y se reduce el peligro de asolvamiento de los tubos. Para regular esta velocidad de infiltración se maniobran las compuestas.

El rendimiento hidráulico de la capa acuífera llega en estos pozos a 70 0 90 % contra 25 a 30 % de un pozo ordinario, pudiendo llegar, en capas freáticas, de 200 a 400 litros/ segundo.

Si los pozos están próximo a un río, pueden dar de 750 a 1,150 litros/seg.

POZO RANNEY

(Fig. 2.27 a)

2.4.5.   SISTEMA DE PUYONES.

También se puede captar el agua freática por un sistema llamado de puyones, cuando el medio permeable es arenoso y superficial.

Este sistema consiste en hincar en el terreno una serie de tubos de pequeños diámetros ( 1″ a 2″ ) y de 4 o 5 metros de longitud ( figura2.28 ) .

Estos  tubos se perforan y se hincan a distancias que fluctúan entre 30 y 60 m. una de otra y se conectan todos a un tubo múltiple principal, que a su vez está conectado a una bomba centrífuga. Con éste sistema se captan pequeñas cantidades de agua, pues cada puyón en éstas condiciones capta más de 1 lts./seg. su empleo en nuestro medio depende de las características del suelo y del nivel freático.

La tubería de la galería quedará unido al cárcamo de bombeo.

Para fijar la localización. Profundidad y características de la galería se efectuarán previamente pruebas de campo, haciendo perforaciones de exploración con profundidad de 4 a 8 m. espaciadas de 5 a 10 m. en el eje probable de la galería.

SISTEMA DE PUYONES

(Figura 2. 28).- captación de aguas freáticas por medio del sistema de Puyones

POZOS PROFUNDOS.

¿ QUE ES UN POZO DE AGUA?

Es una perforación forrada o encamisada que intercepta las corrientes o acumulaciones de aguas subterráneas con el fin de extraerlas.

Ya hemos visto que al agua artesiana está a presión diferente de la atmosférica por estar confinada entre dos capas de terreno impermeable.

De las aguas subterráneas, ésta es la fuente que más agua proporciona y a la que se recurre cuando se abastece a poblaciones de fuerte concentración demográfica.

Un “pozo artesiano” es aquel en el que el agua se eleva por encima del nivel en que se encuentra el acuífero, debido a la presión del agua aprisionada en el acuífero (Figura 2.29)

2.29 Esquema de pozos artesianos

Haciendo referencia a la (Fig.2.30 y 2.31) , los componentes de los pozos son:

a).-Ademe. Es una tubería, generalmente de acero, colocada con holgura dentro de la perforación. Proporciona una conexión directa entre la superficie y el acuífero y sella el pozo de las aguas indeseables superficiales o poco profundas. Además, soporta las paredes del agujero de perforación.

b).- Cedazo, filtro o ademe ranurado. El cedazo es un tubo ranurado colocado al interior del ademe, que tiene las siguientes funciones:

Estabilizar las paredes de la perforación.

Mantener la arena fuera del pozo.

Facilitar la entrada de agua al interior del pozo.

Los cedazos se fabrican en tubo de diferentes metales con protección o sin ella, en aleaciones de plástico, concreto, fibrocemento o fibra de vidrio.

Los más económicos y comúnmente usados, son los fabricados en tubo de acero con bajo contenido de carbón.

Si las ranuras o perforaciones del cedazo no son de la dimensión precisa para el acuífero, los pozos bombearán arena.

El cedazo del pozo es particularmente susceptible al ataque corrosivo y a la incrustación por depósito de minerales debido a la gran cantidad de arena expuesta que representa el medio poroso donde se localiza.

Además, el agua que lo atraviesa constantemente puede traer sólidos dispuestos que reaccionen con el material del cedazo o entre sí.

c).- Empaque de grava . Las funciones principales del empaque de grava son:

Estabilizar el acuífero y minimizar el bombeo de arena.

Permitir el uso del cedazo con la mayor área abierta posible.

Proporcionar una zona anular de alta permeabilidad, aumentando el radio efectivo del pozo y su gasto de explotación.

El sitio elegido para la perforación estará de acuerdo con los estudios geohidrológicos y/o geofísicos.

El proyecto de entubamiento dependerá del corte geológico  del pozo ya perforado y del registro eléctrico que nos dará la profundidad del acuífero.

El diámetro del ademe estará en función del diámetro de los tazones del equipo de bombeo que asegure el gasto de explotación ( Figura 2.31).

Fig. 2.30 Algunos tipos de pozos

1. Sello sanitario, generalmente con tubos de PVC. De 8” hasta 12”

2. Diámetro del pozo de 6” hasta 12“3. Tubo PVC encamisado de la bomba de 5” hasta 10”4. Filtro hecho con gravas de rió no 2 ó 35. Ranuras6. Nivel estático del agua7. Bomba sumergible8. Electrodo de seguridad9. Cable de Bomba10. Tanquilla de protección de la bomba11. Tablero electrónico de seguridad de la bomba.

figura 2.31.- Corte  esquemático de un pozo profundo

PASOS A SEGUIR EN LA LOCALIZACIÓN DE UNA FUENTE DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE.

1).- Se visita la población y se platica con las autoridades que saben del problema del agua potable.

2).- Técnicamente se estudia el tipo de fuente que más convenga para la población.

3).- Con estos datos se elabora el estudio geohidrológico de la zona, para tener un documento que ampare la fuente que se propone.

4).- Las fuentes pueden ser:

-  Galerías filtrantes ya sean: Vertical, horizontal o combinadas.

-  Manantiales.

-  Pozos profundos.

Dentro de los tipos de fuentes la más difícil y la que requiere de un conocimiento Técnico-Científico, es la perforación de pozos profundos.

LINEAS DE ADUCCION SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA.Es el conjunto de tuberías, instalaciones y accesorios destinados a conducir las aguas requeridas bajo una población determinada para satisfacer sus necesidades, desde su lugar de existencia natural o fuente hasta el hogar de los usuarios. El sistema de abastecimiento de agua se clasifica dependiendo del tipo de usuario, el sistema se clasificara en urbano o rural. Los sistemas de abastecimientos rurales suelen ser sencillos y no cuentan en su mayoría con rede de distribución sino que utilizan “Piletas Publicas” o llaves para uso común en muchas oportunidades tienen como fuente las aguas subterráneas captadas mediante una bomba manual o hidráulica.

Fuente: es el espacio natural desde el cual se derivan los caudales demandados por la población a ser abastecida. Pueden ser superficial l o subterránea.

Obra de Captación: Es la estructura destinada a facilitar la derivación de los caudales demandados por la población.

Línea de aducción o impulsión: Es el tramo de tubería destinado a conducir los caudales desde la obra de captación hasta el deposito regulador o la planta de tratamiento.

Planta de Tratamiento: Es el conjunto de estructuras destinadas a dotar el agua de la fuente de la calidad necesaria para el consumo humano, es decir potabilizarla.

Deposito Regulador: Es la estructura destinada a almacenar parte de los volúmenes requeridos por la población a fin de garantizar su entrega de manera continua y permanente. Además el depósito regulador tiene como objetivo garantizar las presiones requeridas en los aparatos sanitarios de las viviendas.

Línea Matriz: Es el tramo de tubería destinado a conducir el agua desde el depósito regulador o la planta de tratamiento hasta la red de distribución.

Red de Distribución: Es el conjunto de tuberías y accesorios destinadas a conducir las aguas a todos y cada una de los usuarios a través de las calles.

Acometida Domiciliaria: Es el tramo de tubería que conduce las aguas desde la red de distribución hasta el interior de la vivienda. En este tramo de tubería se colocan los contadores o medidores que son equipos destinados a medir la cantidad de agua que utiliza cada usuario y esta puede ser medida volumétricamente o por el caudal.

Caudales de Diseño de un Acueducto.Los diferentes componentes del sistema de abastecimiento de agua potable se diseñan a partir de los caudales que hay que manejar dependiendo de la población que se pretende dotar o satisfacer con el servicio, dentro de estos caudales están: El Caudal Medio Diario, Caudal Máximo Diario, Caudal Máximo horario, Caudal de Bombeo, Caudal de Incendio.

Caudal Máximo Diario: Es el caudal correspondiente al promedio de los caudales diarios utilizados por una población determinada, dentro de una serie de valores medidos. En virtud de la insuficiencia de datos medidos este el caudal medio diario se obtiene de la relación de la dotación necesaria y el parámetro de la población total.

Caudal Máximo Diario: Es el caudal máximo correspondiente al día de máximo consumo de la serie de datos medidos, de igual manera en ausencia de datos este igual se consigue mediante la aplicación de un coeficiente de variación diaria.Caudal Máximo Horario: Es el caudal correspondiente a la hora de máximo consumo en el día de máximo consumo y se obtiene a partir del caudal medio y un coeficiente de variación horaria.

Caudal de Bombeo: Es el caudal requerido por las instalaciones destinadas a impulsar el agua a los puntos elevados del sistema de abastecimiento de agua y no es mas que estimar el caudal equivalente al caudal medio para el numero de horas de bombeo necesaria que no puede excede las 16 horas diarias.

Caudal de Incendio: Es el Caudal destinado a combatir las emergencias por causas de los incendios y este se estima entre cinco (5) y diez (10) litros por segundo. Este caudal debe estar disponible en hidrantes localizados de manera tal que cubra un radio de cien metros.Estos Caudales se utilizan de la manera siguiente:•

El Caudal Máximo Diario: Línea de aducción, Planta de tratamiento y deposito regulador.•

Caudal de Bombeo: Sistema de Bombeo y Línea de Impulsión.•

La Red de Distribución: Se diseña con el mayor caudal entre el Caudal Máximo horario y el Caudal Máximo diario.SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUADESARENADORES

Los desarenadores son estructuras hidráulicas que tienen como función remover las partículas de cierto tamaño que la captación de una fuente superficial permite pasarSe utilizan en tomas para acueductos, en centrales hidroeléctricas (pequeñas), plantas de tratamiento y en sistemas industriales.

Tipos de desarenadores:- Tipo Detritus (son los más conocidos y utilizados)

Convencional: Es de flujo horizontal, el más utilizado en nuestro medio. Las partículas se sedimentan al reducirse la velocidad con que son transportadas por el agua. Son generalmente de forma rectangular y alargada, dependiendo en gran parte de la disponibilidad de espacio y de las características geográficas. La parte esencial de estos es el volumen útil donde ocurre la sedimentación.Desarenadores de flujo vertical: El flujo se efectúa desde la parte inferior hacia arriba. Las partículas se sedimentan mientras el agua sube. Pueden ser de formas muy diferentes: circulares, cuadrados o rectangulares. Se construyen cuando existen inconvenientes de tipo locativo o de espacio. Su costo generalmente es más elevado. Son muy utilizados en las plantas de tratamiento de aguas residuales.Desarenadores de alta rata: Consisten básicamente en un conjunto de tubos circulares, cuadrados o hexagonales o simplemente láminas planas paralelas, que se disponen con un ángulo de inclinación con el fín de que el agua ascienda con flujo laminar. Este tipo de desarenador permite cargas superficiales mayores que las generalmente usadas para desarenadores convencionales y por tanto éste es más funcional, ocupa menos espacio, es más económico y más eficiente.- Tipo Vórtice: Los sistemas de desarenación del tipo vórtice se basan en la formación de un vórtice (remolino) inducido mecánicamente, que captura los sólidos en la tolva central de un tanque circular. Los sistemas de desarenador por vórtice incluyen dos diseños básicos: cámaras con fondo plano con abertura pequeña para recoger la arena y cámaras con un fondo inclinado y una abertura grande que lleva a la tolva. A medida que el vórtice dirige los sólidos hacia el centro, unas paletas rotativas aumentan la velocidad lo suficiente para levantar el material orgánico más liviano y de ese modo retornarlo al flujo que pasa a través de la cámara de arena.

Zonas de un desarenador

Zona de entradaCámara donde se disipa la energía del agua que llega con alguna velocidad de la captación. En esta zona se orientan las líneas de corriente mediante un dispositivo denominado pantalla deflectora, a fin de eliminar turbulencias en la zona de sedimentación, evitar chorros que puedan provocar

movimientos rotacionales de la masa líquida y distribuir el afluente de la manera más uniforme posible en el área transversal.En esta zona se encuentran dos estructuras:1. Vertedero de exceso: Se coloca generalmente en una de las paredes paralelas a la dirección de entrada del flujo y tiene como función evacuar el exceso de caudal que transporta la línea de aducción en épocas de aguas altas. Si no se evacua el caudal excedente, por continuidad, aumenta el régimen de velocidad en la zona de sedimentación y con ello se disminuye la eficiencia del reactor.Se debe diseñar para evacuar la totalidad del caudal que pueda transportar la línea de aducción, cuando se de la eventualidad de tener que evacuar toda el agua presente.2. Pantalla deflectora: Separa la zona de entrada y la zona de sedimentación, en ella se realizan ranuras u orificios, de acuerdo con el diseño, a través de los cuales el agua pasa con un régimen de velocidades adecuado para que ocurra la sedimentación, no debe sobrepasar de 0.3m/s. Los orificios pueden ser circulares, cuadrados o rectangulares, siendo los primeros los más adecuados.

Zona de sedimentaciónSus características de régimen de flujo permiten la remoción de los sólidos del agua. La teoría de funcionamiento de la zona de sedimentación se basa en las siguientes suposiciones:Asentamiento sucede como lo haría en un recipiente con fluido en reposo de la misma profundidad.La concentración de las partículas a la entrada de la zona de sedimentación es homogénea, es decir, la concentración de partículas en suspensión de cada tamaño es uniforme en toda la sección transversal perpendicular al flujo.La velocidad horizontal del fluido está por debajo de la velocidad de arrastre de los lodos, una vez que la partícula llegue al fondo, permanece allí. La velocidad de las partículas en el desarenador es una línea recta.En esta zona se encuentra la siguiente estructura:Cortina para sólidos flotantes: Es una vigueta que se coloca en la zona de sedimentación, cuya función es producir la precipitación al fondo del desarenador de las partículas o sólidos como hojas y palos que pueden escapar a la acción desarenadora del reactor.

Zona de lodosRecibe y almacena los lodos sedimentados que se depositan en el fondo del desarenador. Entre el 60% y el 90% queda almacenado en el primer tercio de su longitud. En su diseño deben tenerse en cuenta dos aspectos: la forma de remoción de lodos y la velocidad horizontal del agua del fondo, pues si esta es grande las partículas asentadas pueden ser suspendidas de nuevo en el flujo y llevadas al afluente.

Zona de salidaEsta zona tiene por objeto mantener uniformemente distribuido el flujo a la salida de la zona de sedimentación, para mantener uniforme la velocidad.El tipo de estructura de salida determina en buena parte la mayor o menor proporción de

partículas que pueden ser puestas en suspensión en el flujo.Existe una gran variedad de estructuras de salida, las cuales podríamos clasificar en: vertederos de rebose, canaletas de rebose, orificios (circulares o cuadrados )

LINEAS DE ADUCCION

La Línea de Aducción es la tubería así como los accesorios, dispositivos y válvulas que conducen el agua desde la obra de captación hasta el Estanque de Almacenamiento, pasando antes por la Planta de Tratamiento.Se dice que el agua conducida entre la captación y la Planta de Tratamiento es Agua Cruda y luego de pasar por la Planta de Tratamiento es Agua TratadaTipos de Líneas de Aducción:a) Por Gravedadb) Por Bombeo) Línea de Aducción por Gravedad: Por medio de ella, el agua es transportada aprovechando la energía potencial debido a una diferencia de nivel positiva entre el inicio y el fin del trayecto de la tubería, estando ama-rrada a la topografía del terreno.Características: DISEÑO: El diseño estáü sujeto a la topografía, se trata de seguir la secuencia del terreno, sus puntos altos, etc. CAUDAL: Debe tomarse en cuenta el caudal a transportar (caudalü máximo diario), el tipo y clase de tubería: HF, HG, HFD, AC, PVC, PE, CO. PRESION ESTATICA: es la Máxima en cualquier punto de la aducción.

ESTRUCTURAS COMPLEMENTARIAS: Son todas aquellas necesarias para elü buen funcionamiento de la obra, tales como Desarenado- res, tanquillas rompe carga, etcb) .

Línea de Aducción por Bombeo: El agua debe ser transportada desde cotas inferiores donde está situada la fuente de abastecimiento, hasta cotas elevadas donde está el área de consumo. Este sistema genera un agregado que es la energía necesaria para poder conducir el caudal deseado.

Características: Su diseño está influenciado por consideraciones económicas, ya que se busca la mejor combinación de costos entre las tuberías y los equipos de bombeo.Dentro de estas consideraciones, se tendrán dos alter-nativas extremas:1.- Diámetros pequeños y equipos de bombeo grandes, con lo cual se tiene un costo mínimo de tubería, pero un costo máximo para los equipos de bombeo y para su operación y mantenimiento.2.- Diámetros grandes y un Equipo de Bombeo de baja potencia, resultan-do altos costos para la tubería y bajos costos para los equipos de bombeo y para su correspondiente operación y mantenimiento.Entre estas dos alternativas extremas, existirá una gama de soluciones de acuerdo a los diferentes diámetros comerciales existentes, de cuyo análisis económico se seleccionará el más conveniente.La presión máxima es usualmente mayor que la presión dinámica ESTABLESCA DIFERENCIAS ENTRE LINEAS DE ADUCCION POR BOMBEO Y LINEAS DE ADUCCION POR GRAVEDAD. BUSCAR SIGNIFICADO DE LAS SIGLAS CORRESPONDIENTES A LOS TIPOS DE TUBERIA:-HF-HG-HFD-AC-PVC-PE -CO.

Tratamiento de agua potableArtículo principal: Estación de tratamiento de agua potable

Se denomina estación de tratamiento de agua potable (ETAP2) al conjunto de estructuras en las que se trata el agua de manera que se vuelva apta para el consumo humano. Existen diferentes tecnologías para potabilizar el agua, pero todas deben cumplir los mismos principios:

combinación de barreras múltiples (diferentes etapas del proceso de potabilización) para alcanzar bajas condiciones de riesgo,

tratamiento integrado para producir el efecto esperado, tratamiento por objetivo (cada etapa del tratamiento tiene una meta específica

relacionada con algún tipo de contaminante).

Si no se cuenta con un volumen de almacenamiento de agua potabilizada, la capacidad de la planta debe ser mayor que la demanda máxima diaria en el periodo de diseño. Además, una planta de tratamiento debe operar continuamente, aún con alguno de sus componentes en mantenimiento; por eso es necesario como mínimo dos unidades para cada proceso de la planta.

Tratamiento de aguas residualesArtículo principal: Depuración de aguas residuales

Las aguas residuales pueden provenir de actividades industriales o agrícolas y del uso doméstico. Los tratamientos de aguas industriales son muy variados, según el tipo de contaminación, y pueden incluir precipitación, neutralización, oxidación química y biológica, reducción, filtración, ósmosis, etc. En el caso de agua urbana, los tratamientos suelen incluir la siguiente secuencia:

pretratamiento tratamiento primario tratamiento secundario tratamiento terciario

Las depuradoras de aguas domésticas o urbanas se denominan EDAR (Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales), y su núcleo es el tratamiento biológico o secundario, ya que el agua residual urbana es fundamentalmente de carácter orgánico —en la hipótesis que se han los vertidos industriales se tratan aparte—.

Tipos de tratamiento de aguas residuales de origen urbano

Pretratamiento . Busca acondicionar el agua residual para facilitar los tratamientos propiamente dichos, y preservar la instalación de erosiones y taponamientos. Incluye equipos tales como rejas, tamices, desarenadores y desengrasadores.

Tratamiento primario o tratamiento físico-químico: busca reducir la materia suspendida por medio de la precipitación o sedimentación, con o sin reactivos, o por medio de

diversos tipos de oxidación química —poco utilizada en la práctica, salvo aplicaciones especiales, por su alto costo.

Tratamiento secundario o tratamiento biológico: se emplea de forma masiva para eliminar la contaminación orgánica disuelta, la cual es costosa de eliminar por tratamientos físico-químicos. Suele aplicarse tras los anteriores. Consisten en la oxidación aerobia de la materia orgánica —en sus diversas variantes de fangos activados, lechos de partículas, lagunas de oxidación y otros sistemas— o su eliminación anaerobia en digestores cerrados. Ambos sistemas producen fangos en mayor o menor medida que, a su vez, deben ser tratados para su reducción, acondicionamiento y destino final.

Tratamiento terciario , de carácter físico-químico o biológico: desde el punto de vista conceptual no aplica técnicas diferentes que los tratamientos primarios o secundarios, sino que utiliza técnicas de ambos tipos destinadas a pulir o afinar el vertido final, mejorando alguna de sus características. Si se emplea intensivamente pueden lograr hacer el agua de nuevo apta para el abastecimiento de necesidades agrícolas, industriales, e incluso para potabilización (reciclaje de efluentes).

Tratamiento de aguas residuales por medios biológicos cuyos lugares son el sur

Este tipo de plantas de tratamiento constan de un biodigestor anaerobio (que como su nombre lo dice digiere las aguas negras) y un sistema de humedales artificiales que asemejan a la naturaleza para terminar el proceso de limpieza del agua tal como sucede en el medio natural por medio de plantas como carrizos o alcatraces que son muy eficientes al depurar el agua después del proceso de digestión biológica. La eficiencia de este sistema para la remoción de coliformes (fase biodigestor) en función de efecto filtro eliminando microorganismos patógenos por exposición de ambientes adversos, tiene una tasa de 80 hasta al 90%, complementándose con la segunda fase (humedales) al 100% de eliminación de bacterias patógenas.

Este sistema tiene grandes ventajas como el costo de construcción y mantenimiento que puede llegar a ser mucho menor que el de una planta de tratamiento tradicional, también puede ser una atractivo visual de la comunidad donde se encuentre y lo más importante de todo es que el agua que se obtiene es de una gran calidad que se puede utilizar para regar, cultivos, parques y jardines.