UNIDAD 2

MATERIA:

ABASTECIMIENTO DE AGUA

DOCENTE:

ING. JESUS MARIA MARTINEZ HERNANDEZ

UNIDAD 2:

OBRAS DE CAPTACION

PRESENTA:

RAMIREZ GONZALEZ ISRAEL

N. DE CONTROL:

12500193

CERRO AZUL VER, A 3 DE SEMTIEMBRE DEL 2015

TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO

INSTITUTO TECNOLOGICO DE CERRO AZUL

INGENIERIA CIVIL 1

2.1 FUENTES DE ABASTECIMIENTO.

Tipos de fuentes

Las fuentes de abastecimiento de agua pueden ser:

subterráneas: manantiales, pozos, nacientes;

superficiales: lagos, ríos, canales, etc.; y

pluviales: aguas de lluvia.

Para la selección de la fuente de abastecimiento deben ser considerados los requerimientos

de la población, la disponibilidad y la calidad de agua durante todo el año, así como todos

los costos involucrados en el sistema, tanto de inversión como de operación y

mantenimiento.

El tipo de fuente de abastecimiento influye directamente en las alternativas tecnológicas

viables. El rendimiento de la fuente de abastecimiento puede condicionar el nivel de

servicio a brindar. La operación y el mantenimiento de la alternativa seleccionada deben

estar de acuerdo a la capacidad de gestión de los beneficiarios del proyecto, a costos

compatibles con su perfil socio económico.

Fuentes subterráneas

La captación de aguas subterráneas se puede realizar a través de manantiales, galerías

filtrantes y pozos, excavados y tubulares.

Las fuentes subterráneas protegidas generalmente están libres de microorganismos

patógenos y presentan una calidad compatible con los requisitos para consumo humano.

Sin embargo, previamente a su utilización es fundamental conocer las características del

agua, para lo cual se requiere realizar los análisis físico-químicos y bacteriológicos

correspondientes.

Fuentes superficiales

Las aguas superficiales están constituidas por los ríos, lagos, embalses, arroyos, etc.

INGENIERIA CIVIL 2

La calidad del agua superficial puede estar comprometida por contaminaciones

provenientes de la descarga de desagües domésticos, residuos de actividades mineras o

industriales, uso de defensivos agrícolas, presencia de animales, residuos sólidos, y otros.

En caso de la utilización de aguas superficiales para abastecimiento, además de conocer las

características físico químicas y bacteriológicas de la fuente, será preciso definir el

tratamiento requerido en caso que no atiendan a los requerimientos de calidad para

consumo humano.

2.1 DISEÑO DE OBRAS DE CAPTACION PLUVIAL

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.

INGENIERIA CIVIL 3

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.

INGENIERIA CIVIL 4

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.

𝑉𝑠 = 𝐷 ∗ 𝑡 ∗ (1 + 𝐼) ∗ 𝑃

Donde:

𝑉𝑠: Volumen de almacenamiento necesario para satisfacer la demanda en épocas de seca

𝐷: Dotación L/hab/día

𝑡: Tiempo que dura la temporada de seca, días

𝐼: 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 ∗ 𝐴 ∗ 𝑛

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. En el

INGENIERIA CIVIL 5

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.

Ejemplo

Calcular el volumen de agua que se debe almacenar en una cisterna para una población de

1500 habitantes si se les asigna una dotación de 100 l/hab./día. La precipitación media

anual es de 90 cm, y la época de lluvias dura 4 meses. Determinar el área de captación

requerida para satisfacer el volumen de almacenamiento requerido.

Solución:

La duración de la época de sequía será:

𝑇 = 8 meses x 30 dias/mes = 240

El volumen necesario 𝑉𝑠, para el consumo en época de secas, considerando un factor de

seguridad de 30% será.

𝑉𝑠 = 100 L / hab. d x 240 d x (1 + 0.30) x 1500 hab = 4.68 x 10⁷ Litros

𝑉𝑠 = 46, 800 m³

El volumen anual captado, considerando la precipitación media anual de 0.90 m, y

un diseño conservador (75 % de eficiencia de captación), será:

𝑉𝑐= 0.90 x A x 0.75 = 0.675 X A

Para que no exista problema de suministro, al menos debe tenerse que: 𝑉𝑐 = 𝑉𝑠

0.675 X A = 46800 m³

Por lo que el área de captación necesaria es:

A = 46800 / 0.675 = 69,333 m²

Es poco probable que la totalidad de las viviendas de la localidad considerada tengan la

superficie de techos necesaria para proporcionar el área requerida para captar el agua

suficiente, por lo que se requeriría la construcción de patios de captación de agua

pluvial para que ésta fuera considerada una fuente confiable de abastecimiento.

INGENIERIA CIVIL 6

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 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 pueden 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 Portland. 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.

INGENIERIA CIVIL 7

2.3 DISEÑO DE OBRAS DE CAPATACION SUPERFICIAL

Una captación de agua superficial, es la estructura civil, dispositivo o conjunto de ellas que

permita captar agua desde un cuerpo superficial de forma continua, segura y sin

disminución de las condiciones de vida de las especies animal ni vegetal.

Entre los tipos de fuentes de aguas superficiales se consideran:

a) Cursos de agua natural (ríos, riachuelos, arroyos, quebradas) Son cuerpos de agua que

fluyen permanente o intermitentemente a través de depresiones geomorfológicas

naturales y pueden ser:

Cursos de agua de montaña, que se

caracterizan por tener pendientes

pronunciadas, arrastre intenso de sólidos en

forma temporal, tirante bajo y altas

velocidades.

Cursos de agua de llanura, que se

caracterizan por tener, pendientes bajas,

tirante alto y bajas velocidades

b) Reservorios de agua (lagos, lagunas, embalses) Son depresiones geomorfológicas

naturales que permiten la acumulación de agua con los aportes de afluentes y/o

precipitaciones pluviales y pueden ser:

Reservorios de montaña, que se caracterizan en general por

tener áreas de aporte limitadas, deshielos y aguas con bajo

contenido de agentes contaminantes.

Reservorios de llanura, que se caracterizan por tener áreas

de aporte mayores a los de montaña.

INGENIERIA CIVIL 8

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.

INGENIERIA CIVIL 9

Estaciones de bombeo flotantes. También pueden usarse en lagos o embalses.

INGENIERIA CIVIL 10

b) Captación cuando existen pequeñas oscilaciones en los niveles de la superficie libre,

como estaciones de bombeo fijas con toma directa en el rio o en un cárcamo.

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Canales de derivación con o sin desarenadores. Una estructura de este tipo comprende,

esencialmente 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.

INGENIERIA CIVIL 12

Muro con caja y vertedor lateral.

Muro con vertedor y caja central.

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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.

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

0.6 𝑥 0.5 𝑥

𝑉2

2𝑔

INGENIERIA CIVIL 14

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. Su localización recomendable se ilustra en la siguiente figura:

INGENIERIA CIVIL 15

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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2.4 DISEÑO DE 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.

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.

INGENIERIA CIVIL 17

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 qué 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.

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CAPTACIÓN DE MANANTIALES:

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.

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”. 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.

INGENIERIA CIVIL 19

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.

INGENIERIA CIVIL 20

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

INGENIERIA CIVIL 21

INGENIERIA CIVIL 22

Los manantiales pueden ser de afloramiento, de emergencia, de grieta o filón según los

intersticios de donde proviene el agua y de tipo artesiano según su origen

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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

más profundo posible, se debe de dotar a la caja de un vertedor de demasías

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Recomendaciones para evitar la pérdida 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. 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.

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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.

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.

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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.

Galerías construidas por medio de tubos.- En la captación de agua por medio de galerías

filtrantes se utilizaron varios años perforados 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.

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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. El tubo de recolección usualmente es de concreto o de

fibrocemento. Su diámetro es función del gasto, siendo el más recomendable del orden de

200 ó 250 mm.

INGENIERIA CIVIL 31

La galería de infiltración se orienta con la dirección predominante del flujo subterráneo.

Cuando la velocidad de un rio es pequeña y existen extractos de alta permeabilidad

que se conectan, la galería normalmente se instala paralela al eje del mismo. En este

caso, la dirección del flujo subterráneo principalmente es desde el río hacia 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.

INGENIERIA CIVIL 32

En caso de cursos rápidos y extractos de baja permeabilidad, será necesario investigar la

dirección del flujo subterráneo, a fin de interceptar el paso del mismo con la galería

de infiltración. Normalmente, unos ramales perpendiculares al eje del río dan los

resultados deseados. Cuando no existen extractos permeables con la excepción de unos

bancos de arena o grava depositados por el río en un lecho limitado la galería se instala por

debajo del río, normal a su eje. La misma solución se emplea cuando el acuífero es de muy

baja permeabilidad.

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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.

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

estas 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.

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Pozos profundos.

Pozo: 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

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Haciendo referencia a las figuras siguientes, 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:

o Estabilizar las paredes de la perforación.

o Mantener la arena fuera del pozo.

o 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

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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 rio no 2 ó 3

5. Ranuras

6. Nivel estático del agua

7. Bomba sumergible

8. Electrodo de seguridad

9. Cable de Bomba

10. Tanquilla de protección de la bomba

11. Tablero electrónico de seguridad de la bomba.

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Problemática y requisitos para la gestión de concesiones y permisos para la explotación del agua

en las entidades.

Problemática. Principales situaciones que impiden la consecución de las concesiones y permisos.

1 Los trámites son muy complicados y piden mucha información

2 Complicación por parte de los pequeños productores para la integración de los requisitos y documentación requerida por la CONAGUA

3 La CONAGUA requiere indistintamente un estudio de impacto ambiental que tiene que ser realizado por un experto autorizado por SEMARNAT

4 4 Para la gestión de los servicios eléctricos y que instalación de la acometida correspondiente, la CFE solicita que se tengas el permiso de CONAGUA

5 Otro problema es la falta de capitalización en el campo; dado que los sistemas de riego son caros, el productor o asociaciones de productores no cuentan con recursos suficientes para invertir o se quedan a medio camino en la adquisición de la infraestructura debido a descapitalización

6 Tramitar el permiso ante la CONAGUA “Que esta parte es la que más problemas presenta, dado que hay que justificar muy bien sustentable y sostenible ambientalmente la utilización del recurso.

REGLAMENTO QUE RESPALDAN A LAS AGUAS PROFUNDAS

LEY DE AGUAS NACIONALES

Nueva Ley publicada en el Diario Oficial de la Federación el 1º de diciembre de 1992

ARTÍCULO 14. En el ámbito federal, "la Comisión" acreditará, promoverá y apoyará la

organización de los usuarios para mejorar el aprovechamiento del agua y la preservación

y control de su calidad, y para impulsar la participación de éstos a nivel nacional, estatal,

regional o de cuenca en los términos de la presente Ley y sus reglamentos

ARTÍCULO 17. Es libre la explotación, uso y aprovechamiento de las aguas nacionales

superficiales por medios manuales para uso doméstico, siempre que no se desvíen de

su cauce ni se produzca una alteración en su calidad o una disminución significativa

en su caudal, en los términos de la reglamentación aplicable

ARTÍCULO 97. Los usuarios de las aguas nacionales podrán realizar, por sí o por

terceros, cualesquiera obras de infraestructura hidráulica que se requieran para su

explotación, uso o aprovechamiento

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ARTÍCULO 100. "La Comisión" establecerá las normas o realizará las acciones necesarias

para evitar que la construcción u operación de una obra altere desfavorablemente las

condiciones hidráulicas de una corriente o ponga en peligro la vida de las personas y la

seguridad de sus bienes o de los ecosistemas vitales

Fuentes de información

Abastecimiento de agua, Pedro Rodríguez Ruiz, Instituto Tecnológico de Oaxaca

http://es.slideshare.net/rafiky440/fuentes-de-abastecimiento?from_action=save

http://civilgeeks.com/2010/10/08/obras-de-captacion-sistema-de-agua-potable/