02a - captaciones agua potable.pdf

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Captaciones

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y

ALCANTARILLADO

Universidad Peruana UnionFacultad de Ingenierias y Arquitectura

Carrera Profesional de INGENIERIA CIVIL

Mg. Ing Roberto Alfaro AlejoMarch 21, 2016


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Ing. Roberto Alfaro 2

Elementos de diseño

Confiabilidad La confiabilidad es una característica esencial de las estructuras de

captación. El sistema de abastecimiento de agua deja de funcionarcuando el sistema de captación falle. Los sistemas pequeños con la

estructura de captación única son particularmente vulnerables. Para sistemas más grandes, la práctica del diseño actual prevé la

duplicación de estructuras de captación, que incluyen múltiples puertosde entrada, ventanas, conductos y unidades de bombeo.

Capacidad Debido a que son muy difíciles de ampliar para proporcionar capacidad

adicional, una vida útil de las estructuras de toma en el rango de 20 a 40años (mínimo) debe ser considerado (Foellmi, 2005). Aunque los

sistemas de captación confiables son muy caros, tal vez tanto como dosa cuatro veces el costo de un proyecto similar construida en tierra firme,el costo adicional de aumentar la capacidad puede ser relativamentepequeño. En un caso, el aumento de la capacidad en más del 70 por

ciento resultó en un aumento de los costos de construcción de menos de20 por ciento (ASCE, 1990).


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Elementos de diseño

Criterio Observaciones

Calidad de Agua Lagos y ríosViento e impacto de ondas

Variación con profundidad de agua debido a la estratificaciónGalerías de infiltración “bajo la influencia” de agua superficialdeben cumplir con regulaciones de agua superficial

Profundidad deagua

Máxima disponibleAdecuada inmersión a través de puertos de entradaEvite los problemas de hielo

Limo, Arena Busque para minimizar el impacto

Planta deTratamiento

Minimizar la longitud del conducto a planta de tratamiento

Costo Minimizar en consonancia con los resultados a largo plazo ylos requisitos de operación y mantenimiento


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FUENTES DE ABASTECIMIENTO DE

AGUA

La fuente de abastecimiento debe proporcionar el gasto máximo diario requerido por lasnecesidades futuras, tomando en cuenta los periodos de diseño indicados. Debenefectuarse análisis físicos, químicos y bacteriológicos para garantizar la calidad del

agua o en su caso determinar el proceso de potabilización adecuado La distribuciónespacial y temporal del agua es producto de los mecanismos del Ciclo Hidrológico,dando origen a las fuentes que aprovecha el hombre para su desarrollo.

El agua se encuentra disponible en la naturaleza en dos tipos de fuentes:

Fuentes convencionales y Fuentes no convencionales

FUENTES CONVENCIONALESLas dos principales fuentes de agua potable son: Aguas Superficiales.

Aguas Subterráneas.

FUENTES NO CONVENCIONALESEste tipo de fuente, en nuestro país como es el Perú no es usual aun, para finesdidácticas mencionaremos estas fuentes no convencionales como son:

Agua de mar. Agua residual. Agua atmosférica


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CORRIENTE Y SUSTRIBUTARIOS

DISPOSICION

PLANTA DE TRATAMIENTODE AGUA RESIDUAL

CONDUCCION

PLANTA POTABILIZADORA

TANQUE DEREGULACION

RED DEDISTRIBUCION

POZO(AGUA SUBTERRANEA)

SUBCUENCA DE CAPTACION(AGUA SUPERFICIAL)

CONDUCCION

ALMACENAMIENTO

CAPTACION

TOMA

DIRECTA

CONDUCCION

USO DEL RECURSO

ALCANTARILLADO

CONFIGURACION GENERAL DE UN

SISTEMA HIDRAULICO URBANO


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CICLO DEL AGUA EN EL ABASTECIMIENTO

DE AGUA Y ALCANTARILLADO

USUARIO

CAPTACION

TRATAMIENTO

CONDUCCION

ALMACENAMIENTO

ADUCCION

DISTRIBUCION

ACOMETIDAACOMETIDA

ALCANTARILLADO

COLECTOR

EMISOR

DEPURACION

VERTIDO

REUTILIZACION


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E Hid li


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Esquema Hidraulico

Sistema Integral

Lagunillas


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Tipos de Fuentes de Agua.

Ti d


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Tipos de

Fuentes de

Agua.


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Recarga de Acuiferos


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Lineas Flujo

Confining beds

PozosNivel Freatico

Millenios

Siglos

Decadas

Años

Dias

Area de

Descarga

Acuifero

No Confinado

Acuiferos

Confinados


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Tipo de aptacion

En un sentido amplio, las estructuras de captacion se

pueden clasificar en dos categorías según la Tabla 3-2. Muchas variedades de este tipo se han utilizado. Laselección del tipo de producto es altamente

dependiente de las circunstancias locales. Debido aque las circunstancias son diferentes, los sistemasson a menudo clasificados como tomas de río olago/embalse.

Tipo de Estructura de


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Tipo de Estructura de

aptaci!n "Tabla #$%&Categoría Tipo de Diseño Observaciones

Expuesta Torre Integral con presaTorre en lago

Toma de PuertoFlotante o movilPozo sifónTransversales a un Río

Aplicable a grandes sistemas, costosoImpacto en navegación

Diseño para escombros flotantes y/o hieloBuen acceso para O&MAplicable a pequeños sistemas, flexible, fácilpara ampliar

Sumergida Tubo extremo recto o en codo

Criba de entrada apantallado

Aplicable a pequeños sistemas

No hay Impacto en la navegaciónNo hay impacto de restos flotantes o hieloNo es flexibleDificultad en O&M

Pozo(s) de grava apisonada No hay impacto en la navegaciónNo hay impacto de restos flotantes o hieloDebe tener geología favorable

Sistema de colección horizontal(tambien llamado galeria de

infiltracion o lecho de infiltracion)

No hay impacto navegacionalNo hay impacto de restos flotantes o hielo

Debera tener geologia favorable


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Tipo de aptacion

Lagos y Embalses. Debido a sus efectos de navegación,así como el clima invernal severo y las consiguientes

dificultades en su operación y mantenimiento (O & M),estructuras expuestas no son de uso frecuente en losGrandes Lagos y otros grandes lagos de clima frío. Por

otra parte, estructuras de toma expuestas se han utilizadoampliamente en lagos de clima mas cálido y en losembalses. Un diseño clásico de la torre (Figura 3.3)incluye varios puertos de admisión a diferentes alturas,

con pantallas en cada puerto, y el acceso paramantenimiento. La torre puede ser dividido en dossecciones o células para proporcionar redundancia. Se

accede por un puente, calzada, o en barco.


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Tipo de aptacion

Lagos y Embalses.

Estructuras de toma sumergidas evitan muchos de los

problemas de los sistemas expuestos, pero son muchomás difíciles de mantener debido a la falta de acceso. Porotro lado, la falta de partes mecánicas expuestas

disminuye la cantidad de tiempo de mantenimientonecesario. Una estructura típica entrada sumergida semuestra en la Figura 3-4. Con un estrato geológicofavorable de arena y grava en la orilla o el fondo del lagoo embalse, ya sea una galería de infiltración, como semuestra en la Figura 3-5 o un sistema de recogidahorizontal (llamado “pozos Ranney" segun su inventor)

bajo el fondo del lago (Figura 6.3) puede ser apropiado.


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Tipo de aptacion

Rios.

Ambas estructuras de entrada expuestas y sumergidas sehan utilizado en los ríos. En los grandes ríos que son

controlados por esclusas y represas, la variación en el flujoy la consiguiente variación en la elevación de aguassuperficiales son de menor importancia que en los cursos

de agua no regulada. Para la mayoría de los suministros deagua, sistemas de tierra que proporcionan la mejorcombinación de acceso para la operación y mantenimientoy suministro fiables (Bosserman et al., 2006).

A diferencia de los lagos y embalses, la consideración sedebe tener especial atención al impacto de lasinundaciones y las sequías sobre la toma de río. En elprimer caso, la integridad estructural, la disponibilidad deenergía, y el acceso debe ser considerado en el diseño.


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Tipo de aptacion

Rios. En el segundo caso, es necesario prever para el acceso

alternativo al agua cuando las condiciones de sequía más

bajo el nivel del agua por debajo del puerto de consumomás bajo.

Mientras que un embalse o lago tienen materia suspendida

durante los eventos de viento fuerte, rara vez tendrá lacantidad o la calidad del grano producido durante lasinundaciones de los ríos. La obra de toma del río deben ser

diseñados para proteger las bombas y las válvulas en elsistema de transporte de desgaste indebido de arena.


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Tipo de aptacion

Conductos El conducto de entrada se conecta la entrada de las obras

con la estación de bombeo a baja presión. Ya sea un túnel

o una tubería pueden ser utilizados. Aunque los túnelestienen un alto grado de fiabilidad, son caros de construir.Para grandes sistemas de agua, que puede ser la opción

más económica cuando el capital y los costos demantenimiento a largo plazo se consideran.


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Torre de captaci!n en lago


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Torre de captaci!n en lago


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aptaci!n en Rio

Torre clasica con multiples


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Torre clasica con multiples

puertos

ib t i d l


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riba captacion de lago

)

'lataformas en R(os Anc)os


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'lataformas en R(os Anc)os

o Embalses

)

'l t f Fl t t


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'lataformas Flotantes

)

% Arreglos de galerias con


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% Arreglos de galerias con

po*os

+ l i Filt t


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+alerias Filtrantes

Se diseñaran de acuerdo al corte geológico,obtenido mediante perforaciones de pruebade acuerdo al estudio del rendimiento elacuífero.

El diámetro mínimo de las tuberías autilizarse es de 300 mm, con perforacionesde 25 mm a 50 mm espaciadas a 10 cm, a 20cm. La velocidad máxima será de 0.60 m/s.

Se proveerá de cámaras de inspecciónespaciadas convenientemente dependiendodel diámetro de la tubería CORTE y no amayores de 100m.

Tomas con ,bras


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Trans-ersales a un R(o

'o*o colector con pantallas


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pde colecci!n )ori*ontal

'o*os 'rofundos


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'o*os 'rofundos

Su ubicación se fundamenta en los estudios e

investigación de las aguas subterráneas.

La construcción debe evitar el arenamiento futurodel pozo.

Todo pozo deberá ser aforado después de unbombeo continúo mínimo de 72 horas.

El rendimiento definitivo se obtiene de la

evaluación de los pozos de prueba.

'o*os


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'o*os


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anantiales/ 'uquiales o


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/ q0ague1es El manantial es una formación superficial, en la

que sin la intervención del hombre, brota (alumbra)el agua de las rocas o del suelo a la tierra o dentro

de una masa de agua, siendo relativamenterestringido el tamaño del lugar del brote.

En el desarrollo del proyecto, se deben evaluar las

condicionas que conducen a la formación delmanantial:

– a) Permanencia del afloramiento (caudal) del manantial.

– b) Posibilidad de incrementar la producción por trabajosconvenientes.

– c) Probable descubrimiento de otros alumbramientoscercanos.

aptaci!n de manantial de


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0.80

0.10

0.75

TUB. PVC Ø 3"

TUB. PVC Ø 3"

TAPA DE INSPECCION

0.60*0.70

CUNETA DE CORONACIO

0.10

C º f ́c =1 4 0 K

! c " #

0.20

0.90

CLASIFICADO

MATERIAL GRANULAR

N.A.

S=1.5%

VENTI$ACION

#" % 1"

1" % 3!4

3!4" % 1!4"

&ATERIA$ 'RANU$AR C$ASI(ICADO

CAPA I

CAPA II

CAPA III

PIEDRA DE

PIEDRA DE

PIEDRA DE

S=2.0%

1.35

S =5. 0 %

SENTIDO DE ($U)O

0.15

TIPICO

$INEA DE CONDUCCION

DESA'UE $=10.0

$ O SA D E C O B E

R T U RA

0.10

VARIABLE

Hmax=0.45

REBOSE

$I&PIA

I

II

IIITUB IN'RESO PVC Ø 3"

0.10

0.15

0.10

0.15 0.25 0.30


ladera

aptaci!n de manantial de


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laderaCaja de Captación

Tubo de Rebose

Linea Conducción

Reservorio


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Captacion de agua delluvia

CanaletaCanaletaCanaletaCanaleta

ConductoConductoConductoConductoBajanteBajanteBajanteBajante

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Ing. Roberto Alfaro


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