Captacion de Manatiales
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GUA PARA EL DISEO Y CONSTRUCCIN DE
CAPTACIN DE MANANTIALES
Lima, 2004 El presente documento fue elaborado por el consultor ingeniero Roger Agero para la
Unidad de Apoyo Tcnico en Saneamiento Bsico Rural del Centro Panamericano de
Ingeniera Sanitaria y Ciencias del Ambiente.
OPS/CEPIS/04.107
UNATSABAR
Contenido
Introduccin .................................................................................................................3
Captulo I
Generalidades
1.1
Definiciones .........................................................................................4
Captulo II
Fuentes de abastecimiento, tipos de sistemas y periodos de diseo
2.1
Fuentes de abastecimiento ...................................................................5
2.1.1
Tipos de fuentes de agua .........................................................5
2.2
Tipos de sistemas..................................................................................6
2.3
Poblacin, periodos y caudales de diseo ............................................7
Captulo III
Captacin de manantiales
3.1
Tipos de captacin ...............................................................................9
3.2
Captacin de un manantial de ladera y concentrado .........................10
3.3
Captacin de manantial de fondo y concentrado ...............................17
Captulo IV
Construccin de captacin
4.1
Construccin de captacin en manantial de ladera ............................20
4.2
Construccin de captacin en manantial de fondo ............................22
Bibliografa ................................................................................................................24
OPS/CEPIS/04.107
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- 3 -
INTRODUCCIN
El objetivo de esta gua es el de proporcionar a los profesionales informacin y
conceptos actualizados, y las herramientas necesarias para el diseo y construccin de
captaciones de agua de manantiales para sistemas de agua potable. Para tal efecto, la gua
estar dividida en cuatro captulos.
El primero incluir informacin sobre los aspectos generales relacionados a las
definiciones y glosario de trminos. Asimismo, el segundo captulo se detallar
informacin sobre las fuentes de abastecimiento, tipos de sistemas y periodos y caudales
de diseo.
El tercer captulo desarrollar los diseos de las obras de dos tipos de captaciones;
por un lado, de un manantial de ladera y concentrado y, por otro, de un manantial de fondo
y concentrado. En cada caso, se detallar su diseo hidrulico, su dimensionamiento y su
diseo estructural.
En el captulo cuarto, se presentar informacin para la construccin de captaciones
en manantiales de ladera y de fondo.
OPS/CEPIS/04.107
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Gua para el diseo y construccin de captacin de manantiales
Captulo I.
Generalidades
1.1
Definiciones
.
Afloramiento: Punto o zona por donde fluye el manantial hacia la superficie.
.
Aforo: Medicin del flujo del manantial expresado generalmente en lt/seg.
.
Aleros: Parte de la estructura de la captacin que acta como barrera impermeable,
marca el lmite lateral de la captacin y permite que el agua sea conducida a la
cmara hmeda.
.
rea de captacin: rea comprendida entre la cmara hmeda, los aleros y la zona
o punto de afloramiento.
.
rea de proteccin: Sector circular comprendido entre la captacin y un radio de
100 a 150 m hacia atrs como medida de recarga del acufero.
.
Barraje: Presa que permite concentrar el caudal del manantial para conducirlo a la
cmara hmeda.
.
Cmara hmeda: Compartimiento donde se colecta toda el agua captada.
.
Cmara seca: Compartimiento donde se ubican las vlvulas y accesorios de control
de la captacin.
.
Lmite de proteccin: Permetro alrededor de la caja de captacin que debe ser
preservada como proteccin a la contaminacin.
.
Manantial de ladera: Agua subterrnea que fluye hacia la superficie por efecto de
la gravedad.
.
Material permeable: Grava clasificada por donde discurre el agua entre el punto de
afloramiento y la cmara hmeda.
.
Rebose: Sistema que permite evacuar el excedente de agua hacia el exterior de la
captacin.
.
Sellado: Capa de concreto o material impermeable que se dispone sobre el material
permeable, para evitar la contaminacin de las aguas colectadas.
.
Ventana: Orificio por donde fluye el agua hacia la cmara hmeda.
.
Zanja de coronacin: Es un canal perimetral ubicado en la parte superior de la
captacin, que permite colectar las aguas superficiales producto de las
precipitaciones. Protege a la captacin de contaminacin por aguas superficiales.
.
Manantial de fondo: Agua subterrnea que fluye hacia la superficie por efecto de la
presin ejercida por el acufero confinado, tambin denominado de flujo artesiano.
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Captulo II. Fuentes de abastecimiento, tipos de sistemas y periodos de diseo
2.1
Fuentes de abastecimiento
Las fuentes de agua constituyen el principal recurso en el suministro de agua en
forma individual o colectiva para satisfacer sus necesidades de alimentacin, higiene y aseo
de las personas que integran una localidad.
Su ubicacin, tipo, caudal y calidad del agua sern determinantes para la seleccin y
diseo del tipo de sistema de abastecimiento de agua ha construirse. Cabe sealar que es
importante seleccionar una fuente adecuada o una combinacin de fuentes para dotar de
agua en cantidad suficiente a la poblacin y, por otro, realizar el anlisis fsico, qumico y
bacteriolgico del agua y evaluar los resultados con los valores de concentracin mxima
admisible recomendados por la OMS. Adems de estos requisitos, la fuente de agua debe
tener un caudal mnimo en poca de estiaje igual o mayor al requerido por el proyecto; que
no existan problemas legales de propiedad o de uso que perjudiquen su utilizacin y; que
las caractersticas hidrogrficas de la cuenca no deben tener fluctuaciones que afecten su
continuidad.
2.1.1
Tipos de fuentes de agua
Agua de lluvia
El agua de lluvia se emplea en aquellos casos en que no es posible obtener agua
superficial de buena calidad y cuando el rgimen de lluvia sea importante. Para ello
se utilizan los techos de las casas o algunas superficies impermeables para captar el
agua y conducirla a sistemas cuya capacidad depende del gasto requerido y del
rgimen pluviomtrico.
Aguas superficiales
Las aguas superficiales estn constituidas por los arroyos, ros, lagos, etc. que
discurren naturalmente en la superficie terrestre. Estas fuentes no son tan deseables,
especialmente si existen zonas habitadas o de pastoreo animal aguas arriba. Sin
embargo, no existe otra fuente alternativa en la comunidad, siendo necesario para su
utilizacin, contar con la informacin detallada y completa que permita visualizar su
estado sanitario, caudales disponibles y calidad de agua.
Aguas subterrneas
Parte de las precipitaciones en la cuenca se infiltra en el suelo hasta la zona de
saturacin, formando as las aguas subterrneas. La explotacin de stas depender
de las caractersticas hidrolgicas y de la formacin geolgica del acufero.
La captacin de aguas subterrneas se puede realizar a travs de manantiales,
galeras filtrantes y pozos (excavados y tubulares).
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2.2
Tipos de sistemas
De acuerdo a la ubicacin y naturaleza de la fuente de abastecimiento, as como a la
topografa del terreno, se consideran dos tipos de sistemas: Los de gravedad y los de
bombeo.
En los sistemas de agua potable por gravedad, la fuente debe estar ubicada en la
parte alta de la poblacin para que el agua fluya a travs de tuberas, usando slo la fuerza
de la gravedad. En los sistemas de agua potable por bombeo, las fuentes de agua se
encuentran en la parte baja de la poblacin, por lo que necesariamente se requiere de un
equipo de bombeo para elevar el agua hasta un reservorio y dar presin en la red.
En la mayora de las poblaciones rurales se utilizan dos tipos de fuentes de agua:
Las superficiales y las subterrneas, siendo la de mejor calidad las fuentes subterrneas
representadas por los manantiales, que usualmente se pueden usar sin tratamiento, a
condicin de que estn adecuadamente protegidos con estructuras que impidan la
contaminacin del agua. Estas fuentes son las que se utilizan en los sistemas de agua
potable por gravedad sin tratamiento, que comparado con los de bombeo y/o de
tratamiento, son de fcil construccin, operacin y mantenimiento; tienen mayor
continuidad; menores costos, y la administracin del servicio es realizada por la misma
poblacin.
ManantialesSe puede definir al manantial como un lugar donde se produce el afloramiento
natural de agua subterrnea. Por lo general el agua fluye a travs de una formacin de
estratos con grava, arena o roca fisurada. En los lugares donde existen estratos
impermeables, stos bloquean el flujo subterrneo de agua y permiten que aflore a la
superficie.
Los manantiales se clasifican por su ubicacin y su afloramiento. Por su ubicacin
son de ladera o de fondo; y por su afloramiento son de tipo concentrado o difuso.
En los manantiales de ladera el agua aflora en forma horizontal; mientras que en los
de fondo el agua aflora en forma ascendente hacia la superficie. Para ambos casos, si el
afloramiento es por un solo punto y sobre un rea pequea, es un manantial concentrado y
cuando aflora el agua por varios puntos en un rea mayor, es un manantial difuso.
a)
Cantidad
La carencia de registros hidrolgicos nos obliga a realizar una concienzuda
investigacin de las fuentes. Lo ideal sera que los aforos se realizarn en temporada
crtica de rendimientos que corresponde a los meses de estiaje y lluvias, con la
finalidad de conocer los caudales mximos y mnimos. El caudal mnimo debe ser
mayor al valor del consumo mximo diario (Qmd). El Qmd representa la demanda
de la poblacin al final de la vida til considerado en el proyecto, siendo por lo
general, de 20 aos para las obras de agua potable.
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- 7 -
b)
Calidad
Los requerimientos bsicos para que el agua sea potable:
-
Estar libre de organismos patgenos causantes de enfermedades.
-
No contener compuestos que tengan un efecto adverso, agudo o crnico sobre la
salud humana.
-
Ser aceptablemente clara (baja turbidez, poco color, etc.).
-
No salina.
-
Que no contenga compuestos que acusen sabor y olor desagradables.
-
Que no cause corrosin o incrustaciones en el sistema de abastecimiento de agua,
y que no manche la ropa lavada con ella.
En cada pas existen reglamentos en los que se consideran los lmites de tolerancia
en los requisitos que debe satisfacer una fuente. Con la finalidad de conocer la
calidad de la fuente que se pretende utilizar se deben realizar los anlisis
fisicoqumico y bacteriolgico y conocer los rangos tolerables de la OMS, que son
los referentes en el tema.
2.3
Poblacin, periodos y caudales de diseo
a)
Poblacin de diseo
El proyectista adoptar el criterio ms adecuado para determinar la poblacin futura,
tomando en cuenta para ello datos censales y proyecciones u otra fuente que refleje
el crecimiento poblacional, los que sern debidamente sustentados.
b)
Perodo de diseo
Los perodos de diseo de los diferentes elementos del sistema se determinarn
considerando los siguientes factores:
-
Vida til de las estructuras y equipos.
-
Grado de dificultad para realizar la ampliacin de la infraestructura.
-
Crecimiento poblacional.
-
Capacidad econmica para la ejecucin de obras.
El perodo de diseo recomendado para la infraestructura de agua y saneamiento
para los centros poblados rurales es de 20 aos, con excepcin de equipos de
bombeo que es de 10 aos.
c)
Dotacin y consumo
Mientras no exista un estudio de consumo, podr tomarse los siguientes valores
guas, teniendo en cuenta la zona geogrfica, clima, hbitos y costumbres, y niveles
de servicio a alcanzar.
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- 8 -
Para los centros poblados sin proyeccin de servicios de alcantarillado:
Costa: 50 l/h/d
Sierra: 40 l/h/d
Selva: 60 l/h/d
Para los centros poblados, con proyeccin de servicios de alcantarillado:
Costa: 120 l/h/d
Sierra: 100 l/h/d
Selva: 140 l/h/d
Para el consumo mximo diario (Qmd) se considera un valor de 1,3 del consumo
promedio diario anual (Qm); mientras que para el consumo mximo horario (Qmh)
se considera un valor de 2 del consumo promedio diario anual (Qm).
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- 9 -
Captulo III. Captacin de manantiales
Elegida la fuente de agua e identificada como el primer punto del sistema de agua
potable en el lugar del afloramiento, se construye una estructura de captacin que permita
recolectar el agua, para que luego pueda ser transportada mediante las tuberas de
conduccin hacia el reservorio de almacenamiento. La fuente en lo posible no debe ser
vulnerable a desastres naturales, en todo caso debe contemplar las seguridades del caso.
El diseo hidrulico y dimensionamiento de la captacin dependern de la
topografa de la zona, de la textura del suelo y de la clase del manantial; buscando no
alterar la calidad y la temperatura del agua ni modificar la corriente y el caudal natural del
manantial, ya que cualquier obstruccin puede tener consecuencias fatales; el agua crea
otro cauce y el manantial desaparece.
Es importante que se incorporen caractersticas de diseo que permitan desarrollar
una estructura de captacin que considere un control adecuado del agua, oportunidad de
sedimentacin y facilidad de inspeccin y operacin.
3.1
Tipos de captacin
Como la captacin depende del tipo de fuente y de la calidad y cantidad de agua, el
diseo de cada estructura tendr caractersticas tpicas.
Cuando la fuente de agua es un manantial de ladera y concentrado, la captacin
constar de tres partes: La primera, corresponde a la proteccin del afloramiento; la
segunda, a una cmara hmeda para regular el gasto a utilizarse; y la tercera, a una cmara
seca que sirve para proteger la vlvula de control. El compartimiento de proteccin de la
fuente consta de una losa de concreto que cubre toda la extensin del rea adyacente al
afloramiento de modo que no exista contacto con el ambiente exterior, quedando as sellado
para evitar la contaminacin. Junto a la pared de la cmara existe una cantidad de material
granular clasificado, que tiene por finalidad evitar el socavamiento del rea adyacente a la
cmara y de aquietamiento de algn material en suspensin. La cmara hmeda tiene una
canastilla de salida para conducir el agua requerida y un cono de rebose para eliminar el
exceso de produccin de la fuente.
Si se considera como fuente de agua un manantial de fondo y concentrado, la
estructura de captacin podr reducirse a una cmara sin fondo que rodee el punto donde el
agua brota. Constar de dos partes: La primera, la cmara hmeda que sirve para almacenar
el agua y regular el gasto a utilizarse; la segunda, una cmara seca que sirve para proteger
las vlvulas de control de salida y desage. La cmara hmeda estar provista de una
canastilla de salida y tuberas de rebose y limpia.
Si existen manantiales cercanos unos a otros, se podr construir varias cmaras de
las que partan tubos o galeras hacia una cmara de recoleccin de donde se inicie la lnea
de conduccin. Adyacente a la cmara colectora se considera la construccin de la cmara
seca cuya funcin es la de proteger la vlvula de salida de agua.
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- 10 - 3.2
Captacin de un manantial de ladera y concentrado
a)
Diseo hidrulico y dimensionamiento
Para el dimensionamiento de la captacin es
necesario conocer el caudal mximo de la
fuente, de modo que el dimetro de los
orificios de entrada a la cmara hmeda sea
suficiente para captar este caudal o gasto.
Conocido el gasto, se puede disear el rea
de orificio sobre la base de una velocidad de
entrada no muy alta y al coeficiente de
contraccin de los orificios.
Figura 1.1 Flujo de agua en un orificio de
pared gruesa
Calculo de la distancia entre el afloramiento y la cmara hmeda.Es necesario conocer la velocidad de pase y la prdida de carga sobre el orificio de
salida (figura 1.1). Segn la ecuacin de Bernoulli entre los puntos 0 y 1, resulta: g
V
h
P
g
V
h
P
2
2
2
1
1
1
2
0
0
0
Considerando los valores de P , V , P y h igual a cero, se tiene:
0
0
1
1 )
1
(
2
2
1
0
g
V
h
Donde:
h
0
= Altura entre el afloramiento y el orificio de entrada (se recomienda
valores de 0,40 a 0,50 m.)
V
1
= Velocidad terica en m/s.
g
= Aceleracin de la gravedad (9,81 m/s ).
2
Mediante la ecuacin de continuidad considerando los puntos 1 y 2, se tiene:
Q = Q
1
2
Cd x A x V = A x V
1
1
2
2
Siendo A = A
1
2 )
2
(
2
1
Cd
V
V
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- 11 - Donde:
V
2
= Velocidad de pase (se recomienda valores menores o iguales a 0,6 m/s).
Cd
= Coeficiente de descarga en el punto 1 (se asume 0,8).
Reemplazando el valor de
1
V
de la ecuacin (2) en la ecuacin (1), se tiene: Cd
V
h
2
2
0
56
.
1
h
0
es definida como
la carga
necesaria sobre el orificio de entrada
que permite producir la velocidad de
pase.
En la figura 1.2 se observa:
H = H + h
f
0
Figura 1.2 Carga disponible y prdida de carga
Donde H es la prdida de carga que servir para determinar la distancia entre el
f
afloramiento y la caja de captacin (L).
H = H h
f
o
H = 0.30 x L
f
L = H / 0.30
f
Ancho de la pantalla (b)
Para determinar el ancho de la pantalla es necesario conocer el dimetro y el nmero
de orificios que permitirn fluir el agua desde la zona de afloramiento hacia la
cmara hmeda. Para el clculo del dimetro de la tubera de entrada (D), se utilizan
las siguientes ecuaciones.
Qmx. = V x A x Cd
Qmx. = A Cd (2 g h )
1/2
Donde:
Q mx. = Gasto Mximo de la fuente en l/s.
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- 12 - V
=
Velocidad de paso (se asume 0,50 m/s, siendo menor que el valor
mximo recomendado de 0,60 m/s).
A
=
rea de la tubera en m
2
Cd
=
Coeficiente de descarga (0,6 a 0,8).
G
=
Aceleracin de la gravedad (9,81 m/s )
2
h
=
Carga sobre el centro del orificio (m).
El valor de A resulta: 4
.
2
D
CdxV
Qmx
A
Considerando la carga sobre el centro del orificio el valor de A ser: 4
)
2
(
.
2
2
/
1
D
gh
Cd
Qmx
A
El valor de D ser definido mediante:
A
D
4
Nmero de orificios: Se recomienda usar
dimetros (D) menores o iguales de 2. Si
se obtuvieran dimetros mayores, ser
necesario aumentar el nmero de orificios
(NA), siendo: 1
asumido
dimetro
del
rea
calculado
dimetro
del
rea
NA
Figura 1.3 Distribucin de los orificios de
pantalla frontal 1
2
2
1
D
D
NA
Para el clculo del ancho de la pantalla, se asume que para una buena distribucin
del agua los orificios se deben ubicar como se muestra en la figura 1.3.
Siendo:
d el dimetro de la tubera de entrada
b el ancho de la pantalla
Conocido el nmero de orificios y el dimetro de la tubera de entrada, se calcula el
ancho de la pantalla (b) mediante la siguiente ecuacin:
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- 13 -
b = 2(6D) + NA D + 3D (NA 1)
b = 12 D + NAD + 3 NAD 3D
b = 9D + 4 NAD
Donde:
b
= Ancho de la pantalla
D
= Dimetro del orificio
NA = Nmero de orificios
Altura de la cmara hmedaEn base a los elementos identificados de la figura 1.4, la altura total de la cmara
hmeda se calcula mediante la siguiente ecuacin:
H = A + B + H + D + E
t
Donde:
A
= Se considera una altura mnima de 10 cm. Que permite la sedimentacin
de la arena.
B
= Se considera el dimetro de salida.
H
= Altura de agua sobre la canastilla.
D
= Desnivel mnimo entre el nivel de ingreso del agua del afloramiento y el
nivel de agua de la cmara hmeda (mnimo 5 cm.).
E
= Borde libre (mnimo 30 cm).
Figura 1.4 Altura total de la cmara hmeda
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- 14 -
Para determinar la altura de la captacin, es necesario conocer la carga requerida
para que el gasto de salida de la captacin pueda fluir por la tubera de conduccin.
La carga requerida es determinada mediante la siguiente ecuacin: g
V
H
2
56
.
1
2
Donde:
H
= Carga requerida en m
V = Velocidad promedio en la salida de la tubera de la lnea de conduccin en
m/s
G = Aceleracin de la gravedad igual 9,81 m/s
2
Se recomienda una altura mnima de H = 30 cm
Dimensionamiento de la canastillaPara el dimensionamiento se considera que el dimetro de la canastilla debe ser dos
veces el dimetro de la tubera
de salida a la lnea de
conduccin (Dc); que el rea
total de ranuras (At) sea el doble
del rea de la tubera de la lnea
de conduccin; y que la longitud
de la canastilla (L) sea mayor a 3
Dc y menor de 6Dc.
Figura 1.5 Canastilla de salida
At = 2 Ac
Donde: 4
2
c
c
D
A
Conocidos los valores del rea total de ranuras y el rea de cada ranura se determina
el nmero de ranuras: 1
ranuras
de
rea
ranuras
de
total
rea
ranuras
N
Tubera de rebose y limpia
En la tubera de rebose y de limpia se recomienda pendientes de 1 a 1,5% y
considerando el caudal mximo de aforo, se determina el dimetro mediante la
ecuacin de Hazen y Williams (para C=140). 21
.
0
38
.
0
71
.
0
S
Q
D
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- 15 - Donde:
D = Dimetro en pulgadas
Q = Gasto mximo de la fuente en lps
S = Prdida de carga unitaria en m/m
b)
Diseo estructural
Para el diseo estructural se considera
el muro sometido al empuje de la tierra
cuando la caja est vaca. Si est llena,
el empuje hidrosttico tiene un
componente en el empuje de la tierra,
favoreciendo de esta manera la
estabilidad del muro.
Las cargas consideradas son: el peso
propio, el empuje de la tierra y la
subpresin.
Figura 1.6 Muro de gravedad
Para garantizar la estabilidad del muro, se debe verificar que la carga unitaria sea
igual o menor a la capacidad de la carga del terreno; mientras que para garantizar la
estabilidad del muro al deslizamiento y al volteo, se deber verificar un coeficiente
de seguridad no menor a 1,6.
Empuje del suelo sobre el muro (P)2
2
h
C
P
s
ah
Donde:
C
ah
= Coeficiente de empuje
sen
sen
C
ah
1
1
s
Peso especfico del suelo tn/m
3
h
= altura del muro sujeto a presin del suelo en m
ngulo rozamiento interno del suelo (cohesin)
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- 16 -
Momento de vuelco (Mo)M = P x Y donde Y
o 3
h
Momento de estabilizacin (Mr)Mr = W x X
Donde:
W = Peso de la estructura
X = Distancia al centro de gravedad
Para verificar si el momento resultante pasa por el tercio central se aplica la
siguiente frmula: t
o
r
W
M
M
a
Chequeo por vuelco, por carga mxima unitaria y por deslizamientoPor vuelco o
r
dv
M
M
C
donde deber ser mayor de 1,6
Por mxima carga unitaria
2
1
6
4
L
W
a
L
P
t
2
2
2
6
L
W
L
a
P
t
El mayor valor que resulte de P y P debe ser menor o igual a la capacidad de carga
1
2
del terreno.
Por deslizamiento P
F
Chequeo
F = u x W
t
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- 17 -
Donde:
u = Coeficiente de friccin, suelo estructura concreto
W = Peso total de la estructura.
t
3.3
Captacin de manantial de fondo y concentrado
a)
Diseo hidrulico y dimensionamiento:
Clculo del ancho de la pantallaEl ancho de la pantalla se determina sobre la base de las caractersticas propias del
afloramiento, quedando definido con la condicin que pueda captar la totalidad del
agua que aflore del subsuelo.
Clculo de la altura total (Ht)Para determinar la altura total de la cmara hmeda (Ht) se considera los elementos
identificados, los cuales se muestran en la figura 1.7.
H = A + B + C + H Altura natural que alcanza el agua
t
Donde:
A
= Altura del filtro (se recomienda de 10 cm)
B = Dimetro de la tubera de salida
H = Altura de agua sobre la canastilla
E = Borde libre (se recomienda como mnimo 30 cm)
Figura 1.7 Altura total de la cmara hmeda OPS/CEPIS/04.107
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- 18 - Para determinar la altura de la captacin, es necesario conocer la carga requerida
para que el gasto de salida de la captacin pueda fluir por la tubera de conduccin.
La carga requerida es determinada mediante la siguiente ecuacin: g
V
H
2
56
.
1
2
Donde:
H
= Carga requerida en m.
V = Velocidad promedio en la salida de la tubera de la lnea de conduccin en
m/s. Se debe considerar la velocidad mnima recomendada para una lnea de
conduccin.
g
= Aceleracin de la gravedad igual 9,81 m/s2.
Se recomienda una altura mnima de H = 5 cm, sobre la canastilla
Dimensionamiento de la canastillaPara el dimensionamiento se considera que el dimetro de la canastilla debe ser dos
(2) veces el dimetro de la
tubera de salida a la lnea de
conduccin (Dc); que el rea
total de ranuras (At) sea el
doble del rea de la tubera de
la lnea de conduccin; y que la
longitud de la canastilla (L) sea
mayor a 3 Dc y menor de 6Dc.
Figura 1.7 altura total de la cmara hmeda
At = 2 Ac
Donde: 4
2
c
c
D
A
Conocidos los valores del rea total de ranuras y el rea de cada ranura se determina
el nmero de ranuras: 1
ranuras
de
rea
ranuras
de
total
rea
ranuras
N
Tubera de rebose y de limpiaEn la tubera de rebose y de limpia se recomienda pendientes de 1 a 1,5% y
considerando el caudal mximo de aforo, se determina el dimetro mediante la
ecuacin de Hazen y Williams (para C=140).
OPS/CEPIS/04.107
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- 19 - 21
0
38
0
71
0
.
.
S
Q
.
D
Donde:
D = Dimetro en pulgadas
Q = Gasto mximo de la fuente en lps
S = Prdida de carga unitaria en m/m.
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- 20 -
Capitulo IV. Construccin de captacin
La captacin es una estructura de concreto que sirve para proteger al manantial y
recolectar el agua para abastecer a la poblacin. Asimismo, debe cumplir con las
especificaciones de estructuras apoyadas de concreto para almacenamientos de lquidos en
lo referente a ubicacin, encofrados y concretos.
Para el buzn de inspeccin se utiliza preferentemente la tapa metlica del tipo
sanitaria. La ubicacin y dimensin del buzn adecuada para facilitar las labores de
inspeccin, limpieza y desinfeccin.
Se construir el canal de escurrimiento, aguas arriba de la captacin a fin de evitar el
ingreso de aguas superficiales hacia la captacin. Asimismo, se acondicionar un canal para
evacuar la salida de la tubera de desage (limpia y rebose).
4.1
Construccin de captacin en manantial de ladera
a)
Aspectos generales
La captacin en manantial de ladera es una estructura que permite recolectar el agua
del manantial que fluye horizontalmente, llamado tambin de ladera.
Cuando el manantial es de ladera y concentrado, la captacin consta de tres (3)
partes: La primera, corresponde a la proteccin de afloramiento; la segunda, a una
cmara hmeda que sirve para almacenar el agua y regular el gasto a utilizarse; y la
tercera, a una cmara seca que sirve para proteger a la vlvula de salida.
b)
Zona de afloramiento
Para proteger la zona de afloramiento del agua se realizarn las siguientes acciones:
.
Definir en campo las caractersticas de los componentes de la captacin, en
previsin a desastres naturales en la zona.
.
Deber construirse muros en ala que sirvan de pantalla a las filtraciones
subsuperficiales, las mismas que sern obligadas a ingresar en la cmara
hmeda.
.
Se realizar la impermeabilizacin del fondo del terreno excavado con una
pendiente mnima de 2%, comprendido entre la cmara hmeda y las
filtraciones a fin de que stos discurran sobre aqul, y puedan ingresar en ella a
travs de los orificios perforados en el muro respectivo.
.
Se colocar material clasificado en dos (2) capas. La capa inferior constituida
por piedras con un dimetro mnimo de 2 colocadas hasta una altura de 5 cm
por encima del orificio superior de entrada a la cmara recolectora. La capa
superior, ser de material granular de espesor de a 1 hasta cubrir
completamente el nivel de las filtraciones y la excavacin realizada.
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.
Luego, se proceder al sellado con concreto 1:4:8 de espesor no menor de 5 cm
cubriendo el rea comprendida entre los muros, y el comienzo de las
excavaciones.
c)
Cmara hmeda (colectora)
Es una estructura de concreto de seccin rectangular. En esta cmara se recolectar
el agua del manantial y est prevista de una canastilla, por donde saldr el agua y
pasar a la vlvula de salida de la cmara seca, de una tubera de limpia y un cono
de rebose que se instalar en un nivel ms bajo que los puntos de afloramiento.
d)
Cmara seca (de vlvulas)
Es una estructura de concreto de seccin rectangular. Estar separado de la cmara
seca por un muro de concreto de 0,60 m de altura y 0,15 m de espesor. Se instalar
una vlvula de control para el registro del agua de la lnea de conduccin.
e)
Ubicacin
Ser ubicada lo ms cerca posible al afloramiento del manantial de ladera, con la
proteccin necesaria ante la eventualidad de desastres naturales.
f)
Excavacin
La excavacin para los cimientos tendr una profundidad mnima de 0,80 m.
Se remover el material de relleno que quede adyacente al afloramiento mismo, de
tal manera que el acufero quede completamente descubierto.
Se realizarn las excavaciones necesarias, a fin de garantizar la estabilidad de las
zonas de afloramientos.
Por ningn motivo se utilizarn explosivos o detonantes para las excavaciones.
g)
Cimientos
Debern cumplir con la finalidad estructural de estabilidad y, en caso que los planos
indiquen, servirn de pantallas interceptoras de corrientes subsuperficiales de agua.
h)
Sellados
Todas las excavaciones debern ser rellenadas y compactadas, si fuera necesario
selladas con concreto pobre.
i)
Prueba hidrulica
Se llenar de agua la cmara hmeda y se observar atentamente las fugas. Debido
principalmente a la porosidad del concreto.
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La prueba durar 24 horas; si no se producen filtraciones se dar por terminada la
prueba; en caso contrario, se har los resanes necesarios y se repetir la prueba
hidrulica hasta obtener resultados satisfactorios.
4.2
Construccin de captacin en manantial de fondo
a)
Aspectos generales
La captacin en un manantial de fondo concentrado es una estructura de seccin
cuadrada que sirve para colectar al agua. Esta estructura recolectora estar situada
directamente sobre el afloramiento.
La captacin consta de dos (2) partes: la primera, corresponde a una cmara hmeda
que sirve para almacenar el agua y regular el gasto a utilizarse; y la segunda, a una
cmara seca que sirve para proteger la vlvula de salida.
b)
Cmara hmeda (colectora)
Es una estructura de concreto de seccin rectangular. En esta cmara se recolectar
el agua del manantial y est prevista de una canastilla, por donde saldr el agua y
pasar a la vlvula de salida de la cmara seca, de una tubera de limpia y de rebose
que se instalar en un nivel ms bajo que los puntos de afloramiento. Asimismo,
est prevista de una tubera de limpia.
El nivel de agua en esta cmara no deber sobrepasar la altura natural del
afloramiento.
c)
Cmara seca (de vlvulas)
Es una estructura de concreto de seccin rectangular. Estar separado de la cmara
hmeda por un muro de concreto de 0,60 m de altura y 0,15 m de espesor. Se
instalar una vlvula para el control del agua de la lnea de conduccin y una
vlvula para limpia o desage.
d)
Ubicacin
Sern ubicados lo ms cercano posible a los afloramientos (manantiales de ladera) o
sobre ellas (manantiales de fondo).
e)
Excavacin
La excavacin para los cimientos tendr una profundidad mnima de 0,80 m.
Se remover el material de relleno que quede adyacente al afloramiento mismo, de
tal manera que el acufero quede completamente descubierto.
Se realizar las excavaciones necesarias a fin de garantizar la estabilidad de la zona
de afloramiento.
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Por ningn motivo se utilizarn explosivos o detonantes para las excavaciones.
f)
Cimientos
Debern cumplir con la finalidad estructural de estabilidad y, en caso que los planos
indiquen, servirn de pantallas interceptoras de corrientes subsuperficiales de agua.
g)
Sellados
Todas las excavaciones debern ser rellenadas y compactadas, si fuera necesario
selladas con concreto pobre.
h)
Prueba hidrulica
Se llenar de agua la cmara hmeda y se observar atentamente las fugas. Debido
principalmente a la porosidad del concreto.
La prueba durar 24 horas; si no se producen filtraciones se dar por terminada la
prueba; en caso contrario, se har los resanes necesarios y se repetir la prueba
hidrulica hasta obtener resultados satisfactorios.
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