Obras de captacion

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO
MARIÑO”
ESCUELA DE ARQUITECTURA
EXTENSIÓN – BARINAS
Autor: Lexier martinez
C.I 20,099,940
TUTORA ARQ. Carlex Araujo
OBRAS DE CAPTACIÓN
, Marzo 2016

CAPTACIÓN DE AGUA DE RIO
En países tropicales, los ríos y arroyos a menudo tienen una gran
fluctuación estacional en su caudal. Esto afecta la calidad del agua en períodos
de lluvia, el agua puede tener un bajo contenido de s&lidos disueltos, pero a
menudo tiene una turbiedad elevada. En periodos de seca, el caudal de los ríos
es bajo y la carga de sólidos disueltos es menor diluida.
Los arroyos o corrientes montañosas llevan algunas veces una carga
elevada de sedimento pero el contenido mineral es generalmente bajo y la
contaminación humana está frecuéntenle ausente. En llanuras y estuarios, los
ríos, p r lo general, fluyen lentamente excepto cuando hay una inundación. El
agua puede ser relativamente clara pero casi siempre está contaminada y será
necesario un tratamiento para hacerla apta para propósitos de bebida y usos
domésticos.

NIVEL FREATICO ALTO
Obras de captación de río no
protegidas.
En casos en los que se necesite la
protección de las instalaciones, las
estructuras de captación del tipo
mostrado.

ESTRUCTURA DE UNA CAPTACIÓN DE RÍO
El fondo de la estructura de captación debe estar por lo menos 1 m por sobre el
lecho del río para evitar el ingreso de cualquier pedruzco o cantos rodados. Se puede
necesitar un desviador para evitar los desechos y la materia flotante, tales como troncos y
palizadas. Para reducir el ingreso de sedimentos y materia suspendida, la velocidad de
flujo a través de la captación debe ser baja, preferiblemente inferior a 0.1 m/seg.
Una captación de río siempre requiere profundidad suficiente de agua en el lecho del río.
Pueda que se tenga que construir un vertedero sumergido a través del río, aguas abajo de
la captación, para asegurar que se dispondrá de la profundidad necesaria de agua, aun en
períodos secos.
Frecuentemente, se necesita de bombeo para la captación del 'agua de río. Si la variación
entre el nivel alto y el nivel bajo de agua en el río no es mayor a los 3.5-4 m, se puede
usar una bomba de succión colocada en la ribera del río

CAPTACIÓN DE AGUA DE RÍO MEDIANTE BOMBEO
Se necesitará un arreglo diferente de captación si la carga de bombeo
necesaria excede los 3.5-4 m. Un arreglo que merece considerarse usa un pozo-
sumidero construido en la ribera del río. Se recolecta el agua del río con drenes de
filtración colocados por debajo de su lecho; el agua fluye por gravedad bacía el pozo
de recolección. Como el nivel más bajo de agua en el sumidero. probablemente estará
demasiado profundo para una bomba de succión
colocada sobre el suelo, por lo general se extrae el agua con una bomba sumergible o
una bomba de eje colocada bien abajo en el pozo
Captación en la ribera del río usando
drenes de filtración

CAPTACIÓN DE AGUA DE LAGO
La calidad del agua de lago está Influenciada por la auto-purificación que se logra a
través de la aeración, procesos bioquímicos y asentamiento de solidos suspendidos. El agua
lacustre puede ser clara, de bajo contenido orgánico y con elevada saturación de oxígeno. Por
lo general, la contaminación humana y la animal sólo presentan un riesgo para la salud cerca
de las orillas del lago. A cierta distancia de la orilla el agua de lago está generalmente libre de
bacterias patógenas y virus. Sin embargo, pueden estar presentes las algas, particularmente
en las capas superiores del agua.
En lagos profundos, la acción de las olas y la turbulencia causada por el viento que
golpea la superficie, no afectarán los estratos inferiores. No habiendo mezcla, se desarrollará
una estratificación termal con las cálidas capas superiores de agua flotando encima de las
capas frías, las cuales tienen una mayor densidad de masa. Como resultado de la
estratificación termal, puede ser que las capas más profundas de agua difieran en calidad del
agua de la parte superior. La estratificación termal puede ser bastante estable, especialmente
en condiciones tropicales.

En lagos' profundos, con agua de bajo contenido de nutrientes (nitratos) fosfatos,
etc.) la calidad química del agua será casi la misma en toda la profundidad. Para propósitos de
abastecimiento, el agua de estratos inferiores tendrá la ventaja de una temperatura
prácticamente constante.
Se debe tomar medidas para extraer el agua a cierta profundidad por debajo de la superficie
Los lagos profundos con agua que tiene un elevado contenido de nurientes, muestran una
marcada diferencia de la calidad del agua a profundidades distintas. Se debe extraer el agua de
las capas superiores del lago que tengan el mayor contenido de oxígeno. Sin embargo, como
es posible que la capa superior de agua se calienta, la captación de agua para abastecimientos
deberá estar preferiblemente a 3-5 m por debajo de la superficie.
En lagos de poca profundidad, la captación debe estar lo suficientemente elevada sobre el
fondo" del lago como para evitar el ingreso de sedimento

CONSTRUCCIONES TÍPICAS DE CAPTACIÓN
Para abastecimientos de agua de comunidades pequeñas, siendo poca la cantidad
de agua necesaria, a menudo se puede usar estructuras de captación muy simples. Con un
uso de agua per capita de 30 litros/día y siendo la captación máxima U veces la demanda
promedio de agua, 1,000 personas requerirían una capacidad de captación de sólo 1.4
litros/seg. Una tubería de captación de 150 mm sería suficiente para mantener la velocidad
de entrada de flujo por debajo de 0.1 m/seg. Si se permite una velocidad de flujo de entrada
de 0.5 m/seg, una tubería de tan sólo 60 mm sería adecuada.

CISTERNA
Las cisternas son sistemas de recolección y almacenamiento de aguas
lluvias. Esta es una solución viable en zonas rurales donde no se dispone fácilmente
de otras fuentes de agua. El agua recolectada se debe por lo menos filtrar y clorar.
La calidad física y química del agua al comienzo de la lluvia no es aceptable, ya que
arrastra y adsorbe partículas de polvo y otros contaminantes atmosféricos y de los
tejados, por tal razón, este sistema no debería ser utilizado en zonas donde haya un
desarrollo industrial importante donde; la contaminación del aire produciría agua de
mala calidad como, por ejemplo, el fenómeno de lluvia ácida
(SO2 + H2O H2SO4)
Cisterna para la captación de agua Pluvial

Para el aprovechamiento del agua
subterránea se requieren obras de
captación.
Su finalidad es obtener la mayor
cantidad de agua con el mínimo gasto
de energía
Al hablar de captaciones para
explotación de aguas subterráneas
generalmente nos referimos a pozos
verticales, pero existen otros sistemas
constructivos que permiten alcanzar el
mismo fin.
los pozos excavados son probablemente el
tipo de captación más antiguo. En la
actualidad se excava con máquinas y con
explosivos cuando las rocas son muy
duras. Sigue siendo la elección más
adecuada para explotar acuíferos
superficiales, pues su rendimiento es
superior al de un sondeo de la misma
profundidad.
CAPTACIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA

Generalidades: Para la construcción de una obra de captación de agua subterránea es
necesario tener conocimiento de las características del suelo y de la hidráulica del agua
subterránea.
El agua subterránea es una fuente importante para el abastecimiento de agua, sobre todo en
suelos de material granular y ocupa el segundo lugar en la distribución de los volúmenes de
agua sobre la tierra con un 2%. La principal fuente de agua en la zona del pacífico de
Nicaragua es subterránea.

HIDRÁULICA DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS:
El comportamiento del movimiento del agua en el subsuelo no tiene el mismo
comportamiento que el agua superficial. El comportamiento del agua subterránea se aproxima a la
Ley de Darcy, que fue establecida experimentalmente.
La ecuación de continuidad establece que la descarga específica o flujo a través de un cilindro es:
v = Q / A
Donde: v = Velocidad (m/s)
Q = Caudal (m3/s)
A = Área transversal del cilindro (m2)
Según el experimento de Darcy, él estableció que la velocidad del flujo a través de un medio
poroso (v), es proporcional a la diferencia de presiones entre dos secciones de un volumen de
control y la longitud entre ellas.
Por lo que se tiene:
v = K ( h / l)
Donde: K = Conductividad hidráulica
h/ l = i = Gradiente hidráulico o pérdidas de energía por unidad de longitud.
h = Carga hidráulica

Los pozos son una excavación o túnel vertical que perfora la tierra, hasta
una profundidad suficiente para alcanzar lo que se busca, sea la reserva de agua
subterránea de una capa freática o fluidos como el petróleo. Construidos con
desarrollo y forma cilíndrica -en la mayoría de los casos-, se suelen asegurar sus
paredes con ladrillo, piedra, cemento o madera, para evitar su deterioro y derrumbe,
que podrían causar el taponamiento del pozo.
Pueden ser superficiales o profundos, dependen de
la naturaleza de las formaciones geológicas y de la
hidráulica subterránea.
Los pozos se pueden clasificar en pozos excavados
que son hechos manualmente con un diámetro de
orificio amplio (0.8 a 1.20 m, pudiendo alcanzar
hasta 2 m) y son poco profundos, por lo general su
profundidad no es mayor de 20 metros.
Los pozos hincados son realizados golpeando un
tubo con un martillo o martinete y pueden alcanzar
profundidades hasta 25 m, en tierra no muy
compacta. El diámetro de la perforación es del
orden de 50 mm (2”).

PROFUNDIDAD DEL POZO
los excavados, los hincados y los aforados, más comúnmente conocidos como
perforaciones, término ambiguo que designa al mismo tiempo una obra y una técnica de
trabajo. La elección del tipo de obra a realizar depende esencialmente de la profundidad de la
capa acuífera (será muy difícil o peligroso que los poceros excaven manualmente un pozo a
más de 30 m de profundidad, por ejemplo), de los datos hidrogeológicos del terreno, de la
rapidez deseada y del coste de la operación. Un pozo excavado a mano con la participación de
la población suele ser mucho menos costoso. Finalmente, la apertura de un pozo excavado
con pico es mucho más grande (aunque solo sea para permitir el descenso de los poceros) que
la de un pozo hincado, realizado mediante la colocación de las herramientas en el suelo, o la
de una perforación, cuyo orificio es, por el contrario, estrecho, habida cuenta de las
herramientas empleadas y de la gran profundidad que debe alcanzarse.

Es un tubo de acero al carbono que se introduce dentro del pozo para
evitar que el suelo se derrumbe y taponee nuevamente la perforación.
Generalmente tiene el tubo un tramo liso y otro ranurado, por el que se filtra el
agua después de haber pasado por un empaque de grava que se encuentra entre
el ademe y el contraedme y evita el arrastre de arenas dentro del pozo.
TUBERÍA DE ADEME

DIÁMETRO DE LA CÁMARA DE BOMBEO ESPESOR DE LA TUBERÍA
En general las tuberías son de acero de grado B y su espesor se determina
con la fórmula recomendada por la American Petroleum Institute:
H = 28.64 x 106 / (D/t (D/t – 1)2)
Donde: H = Profundidad de diseño del tubo (m)
D = Diámetro exterior de la tubería
t = Espesor de la tubería
Cuando se tengan problemas derivados de activa corrosión electrolítica, los
espesores obtenidos con la fórmula propuesta se incrementarán en un ¼” (6.35
mm). Se usan los espesores comerciales más próximos disponibles en el mercado.
El espesor del tubo filtro o malla depende de las especificaciones de fabricante.

DISEÑO DEL TUBO FILTRO O TUBERÍA PRODUCTORA: El diseño de la malla o tubo
filtro depende de los siguientes factores, tanto para pozos con filtro natural como artificial:
LONGITUD: Se fija en función de la permeabilidad y espesor de los estratos productores.
ABERTURA: Se selecciona para proteger el material de las formaciones alrededor del tubo
filtro, impidiendo el paso de materiales finos al interior de éste, ya sea con o sin el auxilio del filtro
artificial de grava
LA DISTRIBUCIÓN Y EL NÚMERO DE LAS ABERTURAS: depende del tipo y fabricante
del cedazo, así como el filtro proyectado.
DIÁMETRO: Se determina en función de la velocidad del agua a través del cedazo, la cual no
deberá ser mayor de 3 cm/s, para minimizar las pérdidas por fricción a través de las ranuras,
reducir las posibilidades de arrastre de arenas finas y contrarrestar los fenómenos de corrosión e
incrustación de aguas.

Diseño del filtro grava: Para cumplir su función el material deberá ser granular,
limpio, redondeado y ligeramente más grande que los finos del acuífero, para que
durante el desarrollo del pozo se mezcle con el más grueso del propio acuífero,
incrementando con ello la permeabilidad y transmisibilidad de la zona periférica
colindante con el pozo.
Un filtro debe cumplir con las siguientes especificaciones:
• Su permeabilidad será cien veces mayor que la del material del acuífero
protegido, permitiendo así un flujo fácil, con un mínimo de pérdidas hidráulicas.
• Que los granos del acuífero sean retenidos por el filtro, sin obstruirse.
• Que las partículas menores del propio filtro sean retenidas por sus
granos de mayor tamaño, para lo cual su material debe estar bien graduado y
contener un máximo de 5% de finos.
Espesor del filtro: Se define como el ancho del espacio anular comprendido entre
las tuberías de ademe y las paredes del agujero perforado. Un filtro con espesor 2
a 3 veces el diámetro de sus partículas es funcional, pero en la práctica de campo
se requieres espesores mínimos de 3” (75 mm), hasta profundidades de 75 m,
aumentando hasta 6” (150 mm) para grandes profundidades.

Galerías de infiltración: Son obras hidráulicas horizontalmente extendidas para la
captación y extracción de agua subterránea.
Las galerías de infiltración se utilizan más que todo para abastecer pequeñas
comunidades rurales. Debido a las dificultades y costos de excavación estos solo
deben construir en donde el nivel freático se encuentra en el rango de 5 a 8 metros.
Las galerías ofrecen la única solución práctica cuando se va a captar el agua
subterránea de acuíferos de poca profundidad con un pequeño espesor saturado y
tienen que ser explotados en una gran área de contacto.
Muchas veces se construye una galería paralela a una fuente de agua superficial en vez
de tomarla de ella, por presentar esta meno contaminación. También son
recomendables en áreas costeras en donde el agua dulce que se va extraer se
encuentra sobre del agua salada y en riveras de ríos.
Clasificación: Estas se pueden clasificar de diferentes formas:
1.- Según su método constructivo:
• Zanjas de percolación
• Drenes de infiltración
• Túneles de infiltración

Las zanjas son de fácil construcción y pueden tener una gran capacidad y prolongada vida útil sin
embargo si las zanjas son descubiertas el agua recolectada estará expuesto a la contaminación
bacteriana y el crecimiento de algas.
Los drenes y túneles de infiltración son más caros de construir y su diseño es más complicado.
Los drenes pueden estar sujetos a colmatación. La ventaja de los drenes y túneles es que son
completamente subterráneos de tal forma que el agua recolectada esta protegida contra la
contaminación. Los drenes tienen poros, perforaciones o uniones abiertas que permiten el
ingreso del agua subterránea. Estos pueden ser de cerámica, arcilla vitrificada, concreto, plástico
y asbesto cemento.
Criterios de diseño: Cuando se proyecte la construcción de una galería de infiltración como fuente
de abastecimiento de agua, será necesario que ésta sea capaz de proporcionar un caudal
determinado en todo tiempo. Por lo que el acuífero debe tener la capacidad de proveer los
requerimientos de agua a finales de la estación seca.

• Forma de los granos
• Tamaño de los granos
• Disposición de los granos
• Viscosidad y densidad del fluido
Criterios de ubicación: Las galerías se ubicaran lo más alejados posibles, como mínimo
15 m (OPS) de lagunas de estabilización, lechos percolados, letrinas y descarga
industriales. La mayoría de las galerías se construyen en los márgenes de los ríos,
lagos o debajo del lecho de ellos. Se deben donde la diferencia de elevación entre el
nivel de agua y los márgenes sea mínima, con el objetivo de que el nivel freático esté
los más cerca posible de la superficie evitando así grandes excavaciones.
Las galerías de infiltración se orientan de acuerdo a la dirección predominante del flujo
subterráneo. Cuando la velocidad de un río es pequeña y existen estratos de alta
permeabilidad que se conectan con el río, la galería de infiltración normalmente se
instala paralela al eje del mismo. En este caso la dirección del flujo subterráneo es
principalmente desde el río hacia la galería, aunque en la dirección opuesta de la misma
también penetrará el agua, ya que todo el acuífero se encuentra saturado.
En caso no existen estratos permeables, la galería se instalará por debajo del río,
normal al eje. La misma solución se emplea cuando el acuífero es de baja
permeabilidad.

La selección final del sitio se hará basándose en la permeabilidad promedio del acuífero, para
estimar, la producción por metro lineal de galería. A mayor permeabilidad menor longitud de
galería y viceversa.
Criterios de selección: Estará en función de los requerimientos de agua a satisfacer, de las
facilidades técnicas y, de las condiciones naturales. La selección de una galería que comprometa
todo el espesor del acuífero y otra que sólo aprovecha la parte superior de mismo, dependerá de
la permeabilidad del suelo, del espesor del acuífero, del equipo disponible y de la demanda de
agua.
En acuíferos de poco espesor las galerías se colocarán en el fondo. En acuíferos de mediano
espesor se debe analizar si hacer una excavación profunda para comprometer todo el acuífero o
excavar poco para determinar el mejor rendimiento. En acuífero de más de 10 m de espesor lo
más recomendable es captar solamente de la parte superior.

Diseño de los componentes de una galería de infiltración:
Tubo recolector: Se deberá tomar en cuenta lo siguiente:
• La sección transversal deberá tener la capacidad suficiente para que se escurra el
caudal de diseño, la sección mínima será 200 mm (8”) a 250 mm (10”)
• El tipo de material puede ser de asbesto cemento, hierro fundido, hormigón simple o
armado o PVC (cloruro de polivinilo)
• La pendiente, debe producir una velocidad de aproximadamente 0.60 m/s, para evitar
sedimentación del material fino.
• Las pérdidas por fricción deben ser mínimas
• Se deberá proveer un máximo de área abierta o perforada, para que el agua pase del
acuífero al conducto a una velocidad tal que arrastre la menor cantidad de fino posible. Las
velocidades serán entre 5 a 10 cm/s, con un coeficiente de contracción de entrada por orificio
de 0.55
A = Qu / (Ve x Cc)
La longitud mínima de galería (L) estará en función del caudal de diseño Qd y del caudal de
rendimiento máximo por unidad de longitud (Qu)
L = Qd / Qu

Forro filtrante: Su función principal será de impedir que el material fino del acuífero llegue al interior
del conducto, sin ofrecer una alta resistencia a la filtración. Se considera que cuando la
permeabilidad del forro filtrante es veinte veces mayor que la permeabilidad del acuífero se
proporciona un drenaje libre.
Los espesores de cada capa no deben exceder los 0.15 m.
El diámetro de los huecos del filtro no tiene que ser menor que todas las partículas del acuífero,
basta con que el diámetro de los huecos del filtro sea menor que el D85 del material del acuífero.
Pozo colector: Su función es recibir el agua que escurre y además permitir el bombeo de ella.
Puede ser rectangular o circular, sus dimensiones serán las necesarias para permitir labores de
limpieza y mantenimiento del pozo, conductos válvulas de la bomba. El fondo del pozo deber
estar 0.60 m por debajo de la cota invert del tubo colector.
Pozo de inspección: Para el mantenimiento de la galería es conveniente colocar cámaras de
inspección en el extremo inicial y a intervalos regulares aproximadamente de 50 m, para diámetros
menores de 600 mm (24”) y 100 m para diámetros mayores de 600 mm (24”)
Mantenimiento: La falla más común en las galerías de infiltración es la que ocurre en el forro
filtrante. Esta falla consiste en la penetración de partículas finas en el foro de gravas y en el
conducto, se debe quizás a una selección inadecuada de la granulometría del filtro o una
colocación equivocada durante la construcción

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