Universidad Nacional Experimental del Táchira Departamento de Ingeniería Ambiental Núcleo de Ingeniería Sistemas de Abastecimiento de Agua Potable
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- Ana Belén Escobar Sevilla
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1 Universidad Nacional Experimental del Táchira Departamento de Ingeniería Ambiental Núcleo de Ingeniería Sistemas de Abastecimiento de Agua Potable 1 19/05/2009
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3 Obra de captación: Consiste en una estructura colocada directamente en la fuente, a fin de captar el gasto deseado y conducirlo a la línea de aducción. Represa de nivel: Obra ejecutada en un curso de agua para elevar el nivel del curso superficial a una cota predeterminada Enrocamiento: Represamiento de nivel constituido de bloques de roca, colocados en el curso de agua. Bocatoma: Conjunto de dispositivos destinados a conducir el agua de la fuente superficial para las demás partes constituyentes de la captación. 3 19/05/2009
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5 Las condiciones fundamentales de una obra de toma, consisten en: La seguridad de su capacidad hidráulica, con un mínimo riesgo de interrupción, para captar el caudal máximo diario para el final del período de diseño. Una recomendación es fijar este último, normalmente en 20 años para las obras civiles y en 10 años para el equipamiento electromecánico. La confiabilidad y estabilidad de la calidad de agua. ENOHSA ENTE NACIONAL DE OBRAS HÍDRICAS DE SANEAMIENTO 5 19/05/2009
6 TIPOS DE CAPTACIONES DE AGUA SUPERFICIAL 6 19/05/2009
7 TIPOS DE CAPTACIONES DE AGUA SUPERFICIAL 7 19/05/2009
8 TIPOS DE CAPTACIONES DE AGUA SUPERFICIAL 8 19/05/2009
9 TIPOS DE CAPTACIONES DE AGUA SUPERFICIAL 9 19/05/2009
10 TIPOS DE CAPTACIONES DE AGUA SUPERFICIAL 10 19/05/2009
11 TIPOS DE CAPTACIONES DE AGUA SUPERFICIAL 11
12 BOCATOMAS. CONDICIONES DE DISEÑO El propósito fundamental de una bocatoma es el de recolectar agua desde uno o varios puntos y concentrar este caudal en un solo punto El numero de posibles formas de diseño de una bocatoma para una fuente es infinito, influenciado por factores tales como: material disponible caudal de fuente nivel de creciente estabilidad del suelo topografía de la zona, etc /05/2009
13 BOCATOMAS. CONDICIONES DE DISEÑO Son varias las condiciones generales de diseño que Debe cumplir una bocatoma, cualquiera que sea su tipo o características. Entre las principales están las siguientes: a) Asegurar la derivación permanente del caudal de diseño y de los caudales menores que sean requeridos. b) Proveer un sistema para dejar pasar la Avenida de Diseño, que tiene gran cantidad de sólidos y material flotante /05/2009
14 BOCATOMAS. CONDICIONES DE DISEÑO c) Captar el mínimo de sólidos y disponer de medios apropiados para su evacuación. Muchas veces esta es la clave del diseño eficiente. d) Estar ubicada en un lugar que presente condiciones favorables desde el punto de vista estructural y constructivo. e) Conservar aguas abajo suficiente capacidad de transporte para evitar sedimentación. f) Tener un costo razonable 14 19/05/2009
15 BOCATOMAS. CONDICIONES DE DISEÑO Las bocatomas construidas técnicamente constan en general de las siguientes partes: Compuerta de control y cierre de la compuerta Dispositivo para medir los niveles, aguas arriba y aguas abajo de la compuerta de control. Estos pueden ser simples reglas graduadas o pueden contar con medidores continuos de nivel y trasmisores de la información al centro de operación, el que puede contar con mecanismos para operar a distancia la compuerta 15 19/05/2009
16 BOCATOMAS. CONDICIONES DE DISEÑO /05/2009
17 Canal de derivación Tipos de Captaciones por Gravedad Fuente: Especificaciones Técnicas Para El Diseño De Captaciones Por Gravedad De Aguas Superficiales, Guia OPS Estas formas de toma son de las más antiguas y cuyo concepto aún se mantienen en vigencia como alternativa primaria para el riego de parcelas aledañas al río o quebrada. El diseño más rudimentario consiste en una simple apertura en el curso natural, orientando el flujo hacia sistema de conducción (normalmente un canal). Deberán preverse rejas, tamices y compuertas para evitar el ingreso de sólidos flotantes. Son recomendables en zonas de muy baja pendiente. Ing. Mayra Anabel Lara A. 17 mlara@unet.edu.ve 19/05/2009
18 Tipos de Captaciones por Gravedad Fuente: Especificaciones Técnicas Para El Diseño De Captaciones Por Gravedad De Aguas Superficiales, Guia OPS El canal de derivación se construirá sobre tramo rectilíneo o en tramo de transición entre curvas del curso superficial para el nivel mínimo de aguas /05/2009
19 Tipos de Captaciones por Gravedad Fuente: Especificaciones Técnicas Para El Diseño De Captaciones Por Gravedad De Aguas Superficiales, Guia OPS Captación de Toma Lateral Es la obra civil que se construye en uno de los flancos del curso de agua, de forma tal, que el agua ingresa directamente a una caja de captación para su posterior conducción a través de tuberías o canal. La obra de toma se ubicará en el tramo del río con mayor estabilidad geológica, debiendo prever además muros de protección para evitar el desgaste del terreno natural /05/2009
20 Tipos de Captaciones por Gravedad Fuente: Especificaciones Técnicas Para El Diseño De Captaciones Por Gravedad De Aguas Superficiales, Guia OPS Es muy utilizada cuado la fuente de aprovechamiento posee un caudal relativamente grande. El sitio se selecciona donde la estructura quede a una altura conveniente del fondo y, ubicada al final de las curvas, en la orilla exterior, y en lugares protegidos de la erosión o socavación. La obra de toma lateral, también es empleada en presas derivadoras. La toma se localiza lateralmente a la presa o en cualquier punto del perímetro del vaso de agua /05/2009
21 Tipos de Captaciones por Gravedad Fuente: Especificaciones Técnicas Para El Diseño De Captaciones Por Gravedad De Aguas Superficiales, Guia OPS Captación de toma en dique (ò Dique-Toma) Es la obra civil que consiste en un dique de represamiento construido transversalmente al cauce del río, donde el área de captación se ubica sobre la cresta del vertedero central y está protegida mediante rejas que permiten el paso del agua 21 19/05/2009
22 Tipos de Captaciones por Gravedad Fuente: Especificaciones Técnicas Para El Diseño De Captaciones Por Gravedad De Aguas Superficiales, Guia OPS /05/2009
23 Bocatomas en Captaciones por Gravedad Fuente: Especificaciones Técnicas Para El Diseño De Captaciones Por Gravedad De Aguas Superficiales, Guia OPS En diques-toma, la entrada de agua debe ubicarse en la cresta del vertedero protegido por un barraje. El agua captada ingresa a una cámara de captación que conduce el agua al pretratamiento 23 19/05/2009
24 Rejas Rejas en Captaciones por Gravedad Fuente: Especificaciones Técnicas Para El Diseño De Captaciones Por Gravedad De Aguas Superficiales, Guia OPS El área efectiva de paso a través de las rejas será dos veces el área necesaria para el ingreso del caudal de diseño. El área total de la reja se calculará considerando el área de las barras metálicas y el área efectiva del flujo de agua. Entonces: At = As + Af Siendo: As = n s l kva Af = cq 24 19/05/2009
25 Rejas en Captaciones por Gravedad Fuente: Especificaciones Técnicas Para El Diseño De Captaciones Por Gravedad De Aguas Superficiales, Guia OPS Para cursos de agua sujetos a régimen torrencial y cuando los cuerpos flotantes de gran tamaño puedan dañar a las rejas finas, debe ser prevista la instalación de rejas gruesas. Las rejas gruesas deben ser colocadas en el punto de ingreso de agua en la captación, seguidas por rejas finas y mallas /05/2009
26 Caja de captación en Captaciones por Gravedad Fuente: Especificaciones Técnicas Para El Diseño De Captaciones Por Gravedad De Aguas Superficiales, Guia OPS Elemento estructural de las obras de toma lateral, mediante el cual se reparte el caudal deseado a los demás componentes de la captación y el caudal remanente es retornado al río a través de un aliviadero. El diseño del aliviadero es para el flujo máximo /05/2009
27 Canal de derivación en Captaciones por Gravedad Fuente: Especificaciones Técnicas Para El Diseño De Captaciones Por Gravedad De Aguas Superficiales, Guia OPS Para el cálculo hidráulico de canales se empleará la ecuación de continuidad: Q = va Donde: Q = Caudal a través del canal (m3/s) A = Superficie de la sección del agua (m2) V = Velocidad de escurrimiento del agua (m/s) La superficie se calculará mediante fórmulas geométricas de acuerdo a la forma del canal, y la velocidad por medio de cualquiera de las siguientes fórmulas: 27 19/05/2009
28 Dique-Toma en Captaciones por Gravedad Fuente: Especificaciones Técnicas Para El Diseño De Captaciones Por Gravedad De Aguas Superficiales, Guia OPS El vertedero central o de rebose debe ser diseñado para permitir el gasto medio de la fuente superficial, y el vertedero de crecida para permitir el paso del gasto máximo aforado y evitar socavaciones en las laderas y fundaciones del dique. Para calcular la altura (H) sobre el vertedero y el caudal de captación (Qc) se recomienda emplear las siguientes fórmulas: 28 19/05/2009
29 Dispositivos de regulación y control en Captaciones por Gravedad Fuente: Especificaciones Técnicas Para El Diseño De Captaciones Por Gravedad De Aguas Superficiales, Guia OPS a)compuerta de represamiento. Se instalará transversalmente al cauce del río y se empleará para represar y elevar el nivel de agua en el área de captación. b) Compuerta de captación Deberá instalarse una compuerta para regular el caudal de ingreso y aislar la captación cuando se realice el mantenimiento o limpieza de los componentes de la misma. c) Aliviadero Se debe considerar la instalación de un vertedero de rebose para permitir el control de nivel de agua en las obras de captación. El excedente de agua deberá ser retornado el curso de agua /05/2009
30 Dispositivos de medición en Captaciones por Gravedad Fuente: Especificaciones Técnicas Para El Diseño De Captaciones Por Gravedad De Aguas Superficiales, Guia OPS Aguas abajo de la compuerta de regulación de caudal se deberá instalar un elemento para la medición del caudal captado. Los más empleados son el vertedero triangular y el vertedero rectangular 30 19/05/2009
31 Diseño de la presa Diseño de una Bocatoma de Fondo Fuente: Elementos de Diseño para acueductos y alcantarillados, Ricardo López C. Primero, verificar que el caudal de diseño, caudal máximo diario, sea inferior al caudal mínimo del rio en el sitio de captación La presa y la garganta de la bocatoma se diseñan como un vertedero rectangular con doble contracción: Q= 1.84 * L * H 1.5 Para determinar el valor de la lamina de agua para las condiciones de diseño (Qmax diario) y para las condiciones máximas y mínimas del rio, se despeja el valor de H: H = (Q / (1,84*L)) 2/ /05/2009
32 Diseño de una Bocatoma de Fondo Fuente: Elementos de Diseño para acueductos y alcantarillados, Ricardo López C. Diseño de la rejilla y el canal de aducción Debido a la existencia de contracciones laterales, se debe hacer la corrección de la longitud de vertimiento: L = L - 0,1 * n * H La velocidad del agua al pasar sobre la rejilla será de: Vr = Q / (L * H ) Para una Vr entre 0,3 m/s y 3 m/s, el ancho del canal de aducción (B), podrá determinarse como: B = Xs + 0,10 Xs= 0,36 * Vr 2/3 + 0,60 * H 4/7 Alcance filo superior 32 19/05/2009
33 Diseño de una Bocatoma de Fondo Fuente: Elementos de Diseño para acueductos y alcantarillados, Ricardo López C. Diseño de la rejilla y el canal de aducción Si se utiliza una rejilla con barrotes en la dirección del flujo, el área neta de la rejilla se determina según la siguiente expresión: A neta = a B N Aneta= área neta de la rejilla (m 2 ) a= separación entre los barrotes (m) N = numero de orificios entre barrotes Luego el área total de la rejilla podrá calcularse: A total = (a + b) B N b = diámetro de cada barrote El caudal a través de la rejilla puede calcularse como: Q = K * Aneta * Vb K = 0.9 para flujo paralelo a la sección Vb = velocidad entre barrotes = máx. 0,2 m/s) 33 19/05/2009
34 Diseño de una Bocatoma de Fondo Fuente: Elementos de Diseño para acueductos y alcantarillados, Ricardo López C. Niveles en el canal de aducción Nivel de lamina (profundidad) aguas arriba: ho = ( 2he 2 + (he ilr/3) 2 ) 1/2 2/3 i Lr Para que la entrega a la cámara de recolección se haga en descarga libre, el nivel de lamina (profundidad) aguas abajo debe ser: he = hc = (Q 2 / g * B 2 ) 1/3 ho= profundidad aguas arriba (m) he= profundidad aguas abajo (m) hc =profundidad critica (m) i = pendiente del fondo del canal g = aceleración de la gravedad 34 19/05/2009
35 Diseño de una Bocatoma de Fondo Fuente: Elementos de Diseño para acueductos y alcantarillados, Ricardo López C. Diseño de la cámara de recolección L = Xs + 0,30 Xs= 0,36 * Vre 2/3 + 0,60 * he 4/7 Desagüe del caudal de excesos Q exceso = Q captado Q diseño Q captado = Cd * Aneta * (2gH) 1/2 Qcaptado= Caudal a traves de la rejilla Cd = Coef. Descarga = 0.3 Aneta = Area neta de la rejilla H = altura de la lamina de agua sobre la rejilla 35 19/05/2009
36 36 19/05/2009
37 El Acueducto Regional del Táchira tiene actualmente seis captaciones en funcionamiento que son: Captación del Río Bobo Captación Río Queniquea Captación Quebrada La Jabonosa Captación Quebrada La Cachicama Captación Quebrada La Verdosa Captación Río San Antonio 37 19/05/2009
38 Captación Río Bobo 38 19/05/2009
39 RAMPA Captación Río Bobo ROCA RIO BOBO ROCA 1.20 CAPTACION RIO BOBO ACEROS A LA VISTA 0.60 CONCRETO 1.30 REJILLA VERTICAL L= 9m S= 1" e= 1/2" CONTRAFUERTES DIQUE DE CONTROL h= 2,50m ZONA EROSIONADA ENGRANAJES LATAS PARA ELEVAR NIVEL VOLANTES POSICION VERTICAL ACEROS DESCUBIERTOS MIRA AL DESARENADOR Diagrama tomado con autorización previa del informe final: IDENTIFICACIÓN Y DISEÑO DE LAS UNIDADES DE GESTIÓN DE LOS SERVICIOS DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO EN EL ESTADO TÁCHIRA HIDROVEN-CIMA-CIDIAT CASETA ACCESO VIGILANCIA CONCRETO ESTACIONAMIENTO 39 19/05/2009
40 Captación Río Bobo 40 19/05/2009
41 Captación Río Bobo 41 Compuertas - Desarenadores 19/05/2009
42 Captación Río Bobo Salida de los Desarenadores 42 19/05/2009
43 Captación Río San Antonio 43 19/05/2009
44 Captación Río San Antonio 44 19/05/2009
45 Captación Río San Antonio 45 Desarenadores 19/05/2009
46 Captación Río San Antonio Desarenador 46 19/05/2009
47 Captación Río Queniquea CAPTACION DEL RIO QUENIQUEA ESCALERA CONCRETO VERTEDERO CRESTA FINA CASETA BAJA 1.50 CAMINERIA SOBRE MURO MIRA 4.00 COMPUERTAS 3.85 RIO QUENIQUEA PUENTE MURO PUENTE METALICO ALTURA ENTRE EL NIVEL DEL RIO Y PUENTE = 5,45m ESCALERAS CONCRETO 0.80 REJILLAS DESPEGADAS 1" MURO DE CONCRETO INCLINADO 1 : RAMPA CONCRETO ESCALERA DE TUBO REDONDO 1.05 MURO (CAIDA VERTICAL) Diagrama tomado con autorización previa del informe final: IDENTIFICACIÓN Y DISEÑO DE LAS UNIDADES DE GESTIÓN DE LOS SERVICIOS DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO EN EL ESTADO TÁCHIRA HIDROVEN-CIMA-CIDIAT 47 19/05/2009
48 Captación Río Queniquea 48 19/05/2009
49 Captación Río Queniquea 49 19/05/2009
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