Unidad 4-captacion

INGENIERIA SANITARIA
UNIDAD 4
CAPTACION
Ing. Fredy Aguirre Morales
Magister en Ingeniería Ambiental

CARACTERISTICAS DE LAS FUENTES
AGUAS SUPERFICIALES
Caudales y propiedades fisicoquímicas variables en el
tiempo
Más susceptibles a la contaminación
Menores costes operativos, y mayores costes de
explotación
CAPTACIONES SUBTERRANEAS
Caudales y propiedades fisicoquímicas estables en el
tiempo
Menor riesgo de contaminación
Menores costes de tratamiento y mayores costos de
explotación

INTRODUCCIÓN
• Se entiende por captación el punto o puntos de origen de
las aguas para un abastecimiento, así como las obras de
diferente naturaleza que deben realizarse para su
recogida.
• Las captaciones de aguas superficiales pueden ser:
• de agua de lluvia (pluviales)
• de arroyos y ríos
• de lagos o de embalses

ANTECEDENTES HISTÓRICOS
Desde la antigüedad, el hombre aprovecha el agua
superficial como primera fuente de abastecimiento,
consumo e incluso vía de transporte, estableciéndose en
los valles de los ríos las primeras civilizaciones.
Sin embargo, el establecimiento en zonas áridas o
semiáridas del planeta obligó al desarrollo de formas de
captación de agua de lluvia, como alternativa para el riego
de cultivos y el consumo doméstico.

CAPTACION DE AGUAS SUPERFICIALES
• En la época romana, la
vivienda de las, conocida
como domus, incorporaba un
sistema para la captación de
aguas de lluvia.
• La casa se articulaba
alrededor de un patio interior
(atrium) en el cual se disponía
un estanque (impluvium) que
almacenaba las aguas de
lluvia que recogía el
compluvium, zona de la
cubierta con la pendiente de
los faldones orientada hacia
el interior.

CAPTACI0N DE AGUAS SUPERFICIALES
• Los árabes perfeccionaron el sistema de almacenamiento de
pluviales con los aljibes (del árabe al‐yubb, pozo).
• Estos depósitos, la mayor parte de las veces enterrados o
semienterrados, se alimentan de la lluvia que reconducían
cubiertas, patios y canales.
• Se construían con ladrillo y argamasa, y la cara interna se revestía
de cal, arena, arcilla roja, óxido de hierro y resina de lentisco
(arbusto presente en zonas mediterráneas áridas, muy resistente
a la falta de agua) para evitar filtraciones y la putrefacción del
agua.
• Tal es la perfección técnica de estos sistemas que abastecían de
agua a toda la ciudad, que siguieron en funcionamiento muchos
siglos, hasta la implantación del sistema de agua potable de red.

CAPTACI0N DE AGUAS SUPERFICIALES
• Pero sobre todo a la hora de aprovechar las aguas de ríos y
arroyos como fuente de suministro de agua se han empleado a lo
largo de la historia pequeñas presas (azudes, en su denominación
árabe) que derivaban la totalidad o parte del caudal circulante
hacia una conducción que permitía el transporte del agua.
• El empleo de presas como elemento de un sistema de
abastecimiento urbano, en contra de lo que se piensa
habitualmente, no fue posible hasta que no se garantizó un
adecuado tratamiento del agua almacenada.
• No es hasta comienzos del siglo XX cuando comienza la cloración
continua del agua en Inglaterra, extendiéndose rápidamente, y
terminando con muchas de las limitaciones que antes existían a la
hora de captar el agua para el abastecimiento.

CAPTACIÓN EN ARROYOS, RÍOS Y CANALES
• Ubicación de la Obra de Toma
• Es de suma importancia la ubicación de la bocatoma en el
cauce del río, para la que se recomienda que el sitio elegido
reúna por lo menos las siguientes condiciones:
• a. La dirección a ruta del flujo de agua debe ser lo más
estabilizada o definida.
• b. La captación del agua a ser derivada debe ser posible aún
en tiempo de estiaje.
• c. La entrada de sedimentos hacia el caudal de derivación
debe ser limitado en el máximo posible.

CAPTACIÓN EN ARROYOS, RÍOS Y CANALES
• Ubicación de la Obra de Toma
Un punto recomendable para cumplir las condiciones anteriores es un tramo
recto, en el caso de que sea necesario ubicarla en una curva, el lugar recomendado
se encuentra ubicado inmediatamente aguas abajo del centro de la parte cóncava
en los tramos curvos del río.
Lógicamente, este punto
estará condicionado a
cumplir las condiciones
topográficas (cota de
captación), condiciones
geológicas y
geotécnicas, condiciones
sobre facilidades
constructivas
(disponibilidad de
materiales), evitar
posibles inundaciones a
daños a construcciones
vecinas, etc..

Toma directa
Si el nivel de la corriente es apreciable, basta con hacer un pozo en el
margen, dándole entrada por encima del nivel de máximas avenidas, bien
mediante una simple tapa, bien por una caseta debidamente protegida
por un terraplén periférico.
Es necesario situar una rejilla en el canal o galería de enlace con el río, con
el fin de evitar la entrada de cuerpos flotantes.

Toma sumergida
En este caso puede adaptarse un sistema constituido por tuberías sumergidas en el
fondo del río, protegidas en su entrada por rejillas y dotadas de equipos de
descolmatado con aire a presión.
Igualmente pueden utilizarse filtros de malla en la toma, dimensionados para que
la velocidad del agua a la entrada sea < 0,1 m/s y autolimpiables por la corriente
del agua.

Toma con obras transversales al río
1) Toma con rejas de fondo.‐ Son recomendables para zonas montañosas, cuando
se cuenta con buena cimentación y en el caso de grandes variaciones de caudal en
pequeños cursos de agua.
Consisten en un pequeño muro transversal a la corriente, con reja superior de
captación que permita el ingreso de las aguas y limite la entrada de los materiales
sólidos.

Obra de toma con rejilla de fondo
El principio de este tipo de obra de toma
radica en lograr la captación en la zona
inferior de escurrimiento. Las condiciones
naturales de flujo serán modificadas por
medio de una cámara transversal de
captación.
Esta obra puede ser emplazada al mismo
nivel de la solera a manera de un travesaño
de fondo. Sobre la cámara de captación se
emplazará una rejilla la misma que
habilitará el ingreso de los caudales de
captación y limitará el ingreso de
sedimento.
El material que logre ingresar a la cámara
será posteriormente evacuado a través de
una estructura de purga.
La obra de toma en solera se denomina
también azud de solera u obra de toma tipo
Tirolésa y puede ser empleada en cursos de
agua con fuerte pendiente y sedimento
compuesto por material grueso.

Toma lateral con presa de derivación.
Son recomendables, por economía, en el caso de cursos de agua angostos y
cuando se presenten épocas de estiaje prolongadas.
La presa tiene la finalidad de elevar la cota de agua de modo que ésta alcance una
altura adecuada y constante sobre la boca de captación, que se dispondrá
lateralmente.
Aguas debajo de la presa se dispondrán elementos disipadores de energía que
eviten las posibles erosiones en el cauce.

Componentes de la Bocatoma de rejilla lateral
En primer lugar conviene presentar una breve descripción de los elementos
constituyentes más frecuentes de una bocatoma de captación lateral, los que
podrían clasificarse de la siguiente manera:
Elementos de encauzamiento y cierre. Su objeto es elevar el nivel del agua para
permitir su ingreso a la toma y al canal de derivación e impedir el desborde del río.
Elementos de descarga de avenidas. Permiten el paso de las crecidas. Son órganos
de seguridad.
Elementos de control de sedimentos. Tienen por objeto el manejo de los sólidos.
Elementos de control del ingreso de agua. Permiten regular la cantidad de agua
que ingresa a la derivación.
Elementos de control de la erosión. Permiten disminuir la erosión y la abrasión
Elementos estructurales. Son los que dan estabilidad a la obra.

TOMA TRANSVERSAL TIPO COANDA
El Efecto Coanda fue estudiado por el ingeniero rumano Henri Coanda en 1910
quien estaba estrechamente ligado a la aeronáutica. El fenómeno que lleva su
nombre describe el comportamiento de los fluidos en contacto con una superficie
curva.

CAPTACIONES EN LAGOS Y EMBALSES
La toma de aguas en lagos o embalses se realizará mediante el establecimiento de
torres de toma o mediante tuberías, a más o menos profundidad, unidas
directamente a la impulsión.
Con el fin de realizar la captación con las mayores garantías conviene hacer la toma
a suficiente profundidad y lejanía de la orilla o, en su caso, tomar las medidas
necesarias para garantizar la calidad del agua a utilizar.
El primer concepto que debe considerarse es el de la garantía, es decir, hay que
conocer el agua que se necesita y de la que se dispone, tanto en calidad como en
cantidad.
Se establecen dispositivos para variar a
voluntad el nivel de toma del agua, con
lo que puede conseguirse, dentro de
ciertos límites, seleccionar las
características del agua tomada.

PLATAFORMAS FIJAS
Muelle de toma: Para el caso de existir fuertes variaciones de nivel, especialmente
si son aprovechables obras ya existentes tales como muelles, puentes, etc. En caso
de no existir, pueden construirse muelles de toma.
Consiste en una estructura que, apoyada en el fondo, sirve de soporte a la
conducción de toma hasta la orilla, que puede actuar como tubería de aspiración
o impulsión, dependiendo de si las bombas son sumergibles o no.

Torre de toma
Para sistemas de abastecimiento de envergadura que capten agua en ríos
importantes, lagos o embalses, en los cuales se busque obtener una mejor calidad de
agua alejando la toma de la orilla.
En general están constituidas por una estructura elevada y cerrada apoyada en el
lecho del río, en las que el agua ingresa para ser derivada a la cañería de aducción,
aún en época de aguas bajas.
Los orificios (que pueden disponerse a diferentes niveles) deben contar con rejas,
compuertas y dispositivos de limpieza y accionamiento.

Plataformas flotantes
Esta alternativa permite ejecutar la toma cuando se presentan dificultades como:
1) Existencia de grandes fluctuaciones de nivel
2) Calidades de agua muy diferentes según el nivel, requiriéndose poder seleccionar
la profundidad de captación (por ejemplo, en crecidas)
3) Márgenes y/o fondo que no permitan garantizar la seguridad estructural de la
obra civil a un coste razonable

CAPTACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS
La utilización del agua subterránea para abastecimiento es tan antigua como la
historia, realizándose incluso en la época paleolítica.
Existen restos arqueológicos de captaciones subterráneas realizadas por los Persas y
los Medos (8 000 a. C.).
Los pozos artesianos (pozos con un nivel piezométrico situado por encima del nivel
freático del acuífero) se denominan así debido a que se cree que el más antiguo de
Europa se realizó en la ciudad francesa de Artois en 1126.

CAPTACIÓN DE MANANTIALES
Un manantial es el lugar donde se produce el afloramiento natural de agua
subterránea. Por lo general el agua fluye a través de una formación de
estratos con grava, arena o roca fisurada (material permeable).
En los lugares donde existen estratos impermeables, éstos bloquean el flujo
subterráneo de agua y permiten que aflore a la superficie.
Los manantiales se clasifican en función de su ubicación (de ladera o de
fondo) y su afloramiento (concentrado o difuso).
En los manantiales de ladera el agua aflora en forma horizontal; mientras que
en los de fondo el agua aflora de forma ascendente hacia la superficie. Para
ambos casos, si el afloramiento es por un solo punto y sobre un área
pequeña, es un manantial concentrado y cuando aflora el agua por varios
puntos en un área mayor, es un manantial difuso.

Manantial en ladera
Manantial de fondo

Las tomas para captación de manantiales deben construirse con materiales
inertes, que no se disgreguen, evitando la posible obstrucción de las venas
líquidas.
Asimismo, es importante la impermeabilización en sentido contrario, es decir,
evitar la posible contaminación de las aguas del manantial por agentes
externos.
Normalmente, en lo referente a captaciones, si el manantial es concentrado
se dispone una arqueta ajustada al tipo de manantial y a la forma de aflorar
el agua.

Cuando el manantial es difuso, es decir, las aportaciones se reparten a lo
largo de un frente, una solución es llevar a la arqueta los caudales captados
mediante un drenaje.
La operación anterior se completa con la construcción de muros
interceptores, situados aguas abajo de los drenes, permitiendo y facilitando
un mayor rendimiento de la captación.

También se puede disponer de zanjas de avenamiento, como elemento de
captación del manantial. Deben ser lo más sencillas posible.
En el caso de manantiales ubicados en zonas de roca fisurada, se pueden usar
tuberías rellenas de grava o se puede recolectar el agua mediante túneles o
galerías

POZOS PROFUNDOS
Un pozo se define como un hueco cilíndrico excavado
en el terreno (bien manualmente, bien con
maquinaria), con diámetro y profundidad variable,
que al atravesar un lecho permeable permite la
afluencia del agua hacia el mismo mediante la
disposición de material adecuado.
Un factor a tener en cuenta es la granulometría del
terreno natural permeable, en cuanto a la relación
entre la velocidad del flujo de agua de aportación y el
arrastre de los finos de dicho terreno.

POZOS SOMEROS
Los pozos presentan, en general, un diámetro
entre 1.5 ‐ 8 metros, con una profundidad
moderada Los pozos, se revisten de ladrillo
hueco o de aros de hormigón que tienen
unos orificios para que pase el agua.
Debe analizarse la calidad del agua en este
tipo de pozos por el riesgo de contaminación.

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