Abastecimiento Unidad 2.docx

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TAPACHULA

MATERIA:

ABASTECIMIENTO DE AGUA TEMA: OBRAS DE CAPTACIÓN UNIDAD II CATEDRATICO: ING. FRANCISCO JAVIER MEOÑO MORALES

ALUMNOS: FRANCISCO JARED LARA RODRIGUEZ RAÚL ISRAEL RAMOS VÁZQUEZ

GRUPO: “F”

CARRERA: INGENIERÍA CIVIL

TAPACHULA DE CÓRDOVA Y ORDOÑEZ CHIAPAS A MIERCOLES 13 DE MARZO DE 2019.

ÍNDICE  INTRODUCCIÓN

________ 3

 FUENTES DE ABASTECIMIENTO

________ 4

 DISEÑO DE OBRAS DE CAPTACIÓN PLIVIAL

________ 6

 DISEÑO DE OBRAS DE CAPTAIÓN SUPERFICIAL

________10

 DISEÑO DE OBRAS DE CAPTAIÓN SUBTERRANEA

________18

 CONCLUSIÓN

________27

 BIBLIOGRAFÍA

________28

 ANEXO

________29

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INTRODUCCIÓN

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.

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FUENTES DE ABASTECIMIENTO Las fuentes de abastecimiento de agua que nos permiten disfrutar en la comodidad de nuestra casa de tener agua corriente limpia para poder utilizar cocinando, ducharnos, etc, es una obra de ingeniería que merece mucha más atención y aprecio del que generalmente se tiene. Hoy en día en las zonas más modernizadas, se da por sentado el tener ese agua disponible, sin pensar en lo importante que resultan las diversas fuentes de abastecimiento de agua limpia y el grado de complejidad que tiene almacenar agua para toda una abastecer de agua a toda una población urbana. Entendemos

como fuentes

de

abastecimiento

de

agua

potable a

ese conjunto de sistemas que nos proporciona agua allí donde queremos utilizarla una vez que ha sido recogida y almacenada desde un punto lejano de abastecimiento. Existen una gran diversidad de fuentes de abastecimiento de agua dependiendo de la orografía y las características de la zona en cuestión sobre la que se desee preparar una fuente de abastecimiento de agua potable. Después de todo, no es lo mismo recolectar agua en una zona con pocas lluvias anuales, a otra en la que llueve casi constantemente. REDES DE ABASTECIMIENTO Y FUENTES PARA ABASTECERSE DE AGUA Merece la pena destacar que una vez que el agua ha sido recogida, no puede enviarse directamente a los hogares. Lógicamente parte del sistema que forman las diversas fuentes de abastecimiento se centra en potabilizar esa agua para que sea apta para el consumo humano. En función de cual fuese su origen, el agua recolectada que se suministrará tendrá que pasar por una serie de procesos que permitan su consumo. A esto se le conoce como el saneamiento del proceso de abastecimiento y recolecta de agua.

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PROCESO DEL ABASTECIMIENTO Y CONSUMO DEL AGUA RECOGIDA EN LA SUPERFICIE El conjunto de procesos que finalmente permiten el consumo humano del agua consta de 5 pasos: 1) Recolección del agua. 2) Almacenamiento del agua todavía sin ser potable. 3) Tratamiento del agua no potable para convertirla en agua potable. 4) Almacenamiento de agua potable. 5) Difusión del líquido ya tratado para abastecer de agua a los hogares. Es importante que independientemente del método utilizado según la fuente de abastecimiento de agua elegida, siempre deben cumplirse estos cinco pasos para que el agua pueda ser enviada de forma segura a las viviendas. Existen sistemas de abastecimiento de aguas menos elaborados en los que el agua no es tratada para que resulte potable puesto que su objetivo es utilizarla en campos de huerto y cultivos así como para dar de beber a los animales. En ese caso,

el

sistema

de

abastecimiento

varía

y se

queda

en recolección,

almacenamiento y difusión.

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DISEÑO DE OBRAS DE CAPTACIÓN PLUVIAL 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

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. ABASTECIMIENTO DE AGUA

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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.

Vs = D x t x (1 + l) x P Dónde: 

Vs: Volumen de almacenamiento necesario para satisfacer la demanda en época de secas



D: dotación, L/ hab./ día



t: tiempo que dura la temporada de secas, días



l : Factor de seguridad, mínimo 30 % en decimal



P: Número de habitantes

El

volumen

anual

de

agua

de

lluvia

captada

se

puede

estimar

a partir de la ecuación ( 1 ) donde se relaciona la precipitación media anual y área de captación. En diseños conservadores es conveniente considerar que se pueden aprovechar el 75 % de la precipitación total anual. Vc = Pr x A x n _________ ( 1 ) Donde: 

Vc : volumen anual captado, m3



Pr : precipitación media anual, m



A

: área de captación, m2



n

: eficiencia de captación del agua pluvial, decimal

Si el volumen anual captado es mayor que el volumen de almacenamiento necesario para satisfacer la demanda durante la época de secas, no existirá problema de suministro. ABASTECIMIENTO DE AGUA

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En el caso contrario, se tendrán problemas de abastecimiento. Entonces, al considerar sistemas de abastecimiento con agua de lluvia, se deberá garantizar al menos que el volumen captado es igual al volumen almacenado para satisfacer la demanda durante la época de sequía.

Las superficies de captación de agua de lluvia en piso pueden ser materiales impermeables que han recibido acondicionamiento químico (por ejemplo, la mezcla de sales de sodio con capas superficiales de suelo arcilloso). Si la superficie es lisa y el escurrimiento se almacena en un depósito, las perdidas por evaporación, saturación del material base e infiltración, son casi nulas. Como regla general, las perdidas en superficies de captación a nivel de piso con recubrimiento de concreto o asfalto son menores al 10 %, en techos aislados recubiertos con brea (alquitrán) y grava esparcida son menores al 15%, y en techos de lámina metálica prácticamente no hay pérdidas. Se recomienda la construcción de trincheras que desvíen los escurrimientos superficiales protejan el área de captación en piso. Asimismo, se recomienda instalar cercas para evitar el paso de animales y personas. Las tapas de registro deben estar bien selladas. Es conveniente que los tubos de ventilación estén protegidos con rejillas para evitar el paso de animales e insectos, y se tenga previsiones para evitar el paso de luz, polvo y agua superficial. La cisterna de almacenamiento debe ser impermeable, con superficies interiores.

El orificio del registro debe tener un brocal bien sellado y que sobresalga del nivel de piso por lo menos 10 cm. La tapa de registro debe cubrir el brocal y proyectar, por lo menos 5 cm, su pestaña hacia abajo. Para evitar contaminación y accidentes la tapa del registro debe cerrarse con candado. Es importante contar con previsiones para desviar el agua de las primeras lluvias, época en que se lava el área de captación después del estiaje. También, se ABASTECIMIENTO DE AGUA

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recomienda contar con drenes al fondo de la cisterna de almacenamiento con el objeto de drenar sedimentos acumulados y facilitar el lavado de la misma. Ninguna tubería que entre o salga de la cisterna de almacenamiento deberá conectarse al drenaje sanitario. Las cisternas enterradas puede construirse con tabique o piedra, aunque se recomienda el concreto reforzado. Si se utiliza tabique o piedra, estos deben ser bajos en permeabilidad y colocarse con juntas de cemento Pórtland. Los tabiques deben humedecerse antes de su colocación. Un recubrimiento con mortero cemento-arena 1:3 ayudará a impermeabilizar el depósito. Con el fin de conseguir una superficie dura y no absorbente, se utiliza una llana para aplanar el recubrimiento antes de que se haya endurecido. Es necesario mantener limpias todas las conducciones que colecten agua de lluvia hacia la cisterna. Los canales y techos deben mantenerse inclinados hacia la cisterna con el fin de evitar estacionamientos de agua. Los techos utilizados para captar agua de lluvia no deben pintarse. Materiales tales como las tejas vidriadas y el acero galvanizado son apropiados para superficies de captación. El agua atmosférica susceptible de aprovecharse mejor, hasta ahora, es el agua de lluvia.

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DISEÑO DE OBRAS DE CAPTACIÓN SUPERFICIAL

Algunas de ellas son: 

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



captación en rio navegable embalses o en lagos y lagunas.

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

En un cárcamo.



Canales de derivación con o sin desarenadores.

Captaciones para escurrimientos con pequeños tirantes 

muro con toma directa

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

Muro vertedor con caja y vertedor lateral.



Muro con vertedor y caja central.

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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.

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

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

II.

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.

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III.

Captaciones para escurrimientos con pequeños tirantes

IV.

Captación directa por gravedad o bombeo

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.

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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 (𝑣 2 ⁄2g), siendo V la velocidad de flujo en el tubo para el diámetro y gastos dado y, g la aceleración de la gravedad. 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.

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.

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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.

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DISEÑO DE OBRAS DE CAPTACIÓN SUBTERRANEA

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. Les presentamos unas obras : 

Caja de Manantial.

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

Tres manantiales protegidos conectados a una trampa de sedimentos.



caja colectora.

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

pozos someros.



pozo tipo noria.

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

planta galeria filtrante horizontal con caja colectora

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

galería horizontal y muro de contención.



Galería de infiltración en extractos poco permeables.



Galería de infiltración bajo el lecho de un rió.

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

captación de aguas freáticas por medio del sistema de Puyones.



pozos artesianos.

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ESQUEMA DE AGUAS FREATICAS

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.

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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 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 qué tamaño son las áreas en que se extienden.

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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. Las aguas de las capas acuíferas del subsuelo se clasifican en: a) aguas freáticas 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 a la 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 doméstico, procede del bombeo de aguas subterráneas, en nuestro medio.

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CONCLUSIÓN

Después del análisis de este tema, estamos conscientes de la importancia del agua, y la captación de aguas pluviales en edificaciones nos parece una solución bastante factible para este proceso y así minimizar tanto la contaminación como el desperdicio del líquido vital para nuestra existencia. En la actualidad el cuidado del medio ambiente se torna un punto muy importante, ya que al plantear una toma de agua, cualquiera que sea la fuente, es necesario considerar el impacto que dicha explotación traería al entorno natural. En fuentes superficiales interesa el caudal mínimo necesario para sanear las cuencas

que

aguas

arriba

descargan

en

su

lecho.

En cualquier caso, el diseño adecuado de la obra de toma implica una operación eficiente del resto de la infraestructura de cualquier sistema de abastecimiento de agua.

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BIBLIOGRAFÍA

 https://www.monografias.com/docs/Importancia-De-Obras-De-CaptacionF3CWNQVPJ8GNY  https://civilgeeks.com/2010/10/08/obras-de-captacion-sistema-de-aguapotable/

 “Guía de Diseño para captación de agua de lluvia”.  http://www.ingenieria.unam.mx/~enriquecv/AAPYA/apuntes_aapya/AAPYA2 _7.pdf

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ANEXO

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