Captacion y Conduccion

download Captacion y Conduccion

of 25

Transcript of Captacion y Conduccion

  • 7/26/2019 Captacion y Conduccion

    1/25

    CAPTACION Y CONDUCCION

    INTRODUCCION:

    La captacin de agua ya sea de manera superficial u otro modo se realiza por medio detomas de agua que se hacen en diferentes zonas en estudio tales como ros, diques onapas subterrneas.

    En este presente informe nos centraremos en el estudio realizado para la captacin deagua proveniente de ros, la est expuesta a la incorporacin de materiales ymicroorganismos requiriendo un proceso ms compleo para su tratamiento. La turbiedad,el contenido mineral y el grado de contaminacin varan seg!n la "poca del a#o, tenerpresente que la captacin de aguas subterrneas se efect!a por medio de pozos debombeo perforaciones.

    $e debe saber que en los ros la captacin debe realizarse aguas arriba de la poblacin a

    abastecer para evitar las contaminaciones por vertidos que puede provocar la propiapoblacin y tomando el agua de la zona central del canal y prxima a la superficie.

    En los embalses o lagos se har aleado de las orillas, a una profundidad de %& cm. de lasuperficie para tomarla de una zona aireada con lo que se favorece la autodepuracin.Los embalses o lagos destinados a abastecimiento deben de quedar protegidos y esaconseable prohibir en ellos actividades como el ba#o, la navegacin, la pesca y porsupuesto el vertido de aguas residuales. Lagos y embalses son masas de agua con pocamovilidad y por tanto con menos posibilidades de autodepuracin.

    La fuente de abastecimiento en forma directa o con obras de regulacin deber asegurarel caudal mximo diario. La calidad de las aguas a suministrarse deber satisfacer las

    disposiciones del 'eglamento de la Ley de (guas.El concepto de conduccin est referido a obras dise#adas para transportar el aguadesde la fuente de provisin hasta la planta de tratamiento y a los centros dealmacenamiento y distribucin. )esde la toma de agua del ro hasta lospresedimentadores, el agua se conduce por medio de acueductos canales abiertos, simplemente ca#eras. )ependiendo de ciertos factores, como la topografa, caudales,origen y destino del agua, etc., se pueden construir canales o acueductos.OBJETIVOS:

    El obetivo de este presente trabao es realizar lo concerniente a captacin de agua de

    un medio principal en estudio *un ro+, la forma de desvo del agua de ro a trav"s deuna bocatoma y su posterior estudio.

    )e los conocimientos obtenidos en clase y en artculos relacionados, se proceder aldise#o de los materiales y equipos utilizados en la obra de captacin.

    on la ayuda de programas computacionales de ingeniera, se proceder al trazo de lazona en estudio *desde la captacin hasta planta de tratamiento+ y con esto dise#ar lalnea de conduccin.

  • 7/26/2019 Captacion y Conduccion

    2/25

    MARCO TEORICO:

    El procesamiento del agua generalmente incluye los siguientes procesos- CaptacinConduccin, $edimentacin, oagulacin. (blandamiento. Eliminacin de hierro ymanganeso. Eliminacin de olor y sabor. iltrado (ireacin. ontrol de corrosin.Evaporacin )esinfeccin.

    ( trav"s de la eleccin de la fuente de agua e identificada como el primer punto delsistema de agua potable, en el lugar del afloramiento se construye una estructura decaptacin que permita recolectar el agua, para que luego pueda ser conducida mediantelas tuberas de conduccin hacia una planta de tratamiento o reservorio.

    /odo lo relacionado al dise#o hidrulico y dimensionamiento de la captacin depender dela topografa de la zona, de la textura del suelo y del lugar donde se captar0 buscando noalterar 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.

    1or lo que es necesario que se incorporen caractersticas de dise#o que permitandesarrollar una estructura de captacin que considere un control adecuado del agua,oportunidad de sedimentacin, estabilidad estructural, prevencin de futura contaminaciny facilidad de inspeccin y operacin. Las caractersticas sern consideradas en eldesarrollo del presente informe, donde adems se presentan los tipos, dise#o hidrulico ydimensionamiento de las estructuras de captacin.

  • 7/26/2019 Captacion y Conduccion

    3/25

    Las aguas superficiales, unto con las subterrneas son las ms empleadas parasuministrar agua a las poblaciones.

    Agua up!"#icia$!: "%o, $ago & !'(a$!:

    En los ros la captacin debe realizarse aguas arriba de la poblacin a abastecer paraevitar las contaminaciones por vertidos que puede provocar la propia poblacin y tomandoel agua de la zona central del canal y prxima a la superficie. En los embalses o lagos sehar aleado de las orillas, a una profundidad de %& cm. de la superficie para tomarla deuna zona aireada con lo que se favorece la autodepuracin.Los embalses o lagos destinados a abastecimiento deben de quedar protegidos y esaconseable prohibir en ellos actividades como el ba#o, la navegacin, la pesca y porsupuesto el vertido de aguas residuales. Lagos y embalses son masas de agua con pocamovilidad y por tanto con menos posibilidades de autodepuracin.

    Agua u(t!"")n!a: 'anantia$! & po*o+

    Esta agua procede de las capas freticas y su calidad viene determinada por la naturalezadel terreno. Los terrenos arenosos permiten una filtracin y por tanto menoscontaminacin. 1or el contrario, los arcillosos ms impermeables nos darn aguas mscontaminadas. /oda captacin ha de contar con unas condiciones estructurales mnimasque impidan la contaminacin del agua extrada, "stas son-2 $e ha de garantizar un permetro de proteccin, con un vallado que impida cualquiertipo de contaminacin por ganado, vertido de residuos slidos, etc.2 3ay que evitar los vertidos de aguas residuales o vertidos industriales que por

    permeabilidad pudieran contaminar el acufero donde se hace la captacin.

  • 7/26/2019 Captacion y Conduccion

    4/25

    Manantia$! o Puuia$!:

    La fuente puede clasificarse de acuerdo al escurrimiento en-

    4 5anantial de Ladera4 5anantial de ondo

    La fuente respecto a la distribucin superficial puede ser-

    4 concentrado4 disperso

    Di!-o .id")u$ico & Di'!niona'i!nto d! una Captacin:

    Manantial de Ladera concentrado:

    1artes del sistema- 1roteccin del afloramiento, cmara h!meda que regule el caudal ausarse, cmara seca que sirva para proteger la vlvula de control.

    Manantial de Fondo concentrado:

    1artes del sistema- 6na cmara h!meda sin fondo que rodee la zona donde brota elagua, almacenando y regulando el caudal, y una cmara seca para proteger la vlvula decontrol.

  • 7/26/2019 Captacion y Conduccion

    5/25

    PARA /A CAPTACION DE RIO:

    $e tendr en cuenta todas las herramientas y pasos a seguir para el dise#o de labocatoma, compuertas, vertederos, curvas de remanso, anlisis de estabilidad, lnea deconduccin, etc., todo esto relacionado con nuestro trabao que est basado en la

    captacin de un ro para un abastecimiento de agua a una ciudad.

    CAPTACI0N DE R1O:

    La ustificacin para este tipo de dise#os se basa en puntos de vista como el t"cnico, eleconmico, y el social.1unto de vista t"cnico, las estructuras deben funcionar eficientemente hasta que cumplansu periodo de dise#o esto lo logramos aplicando correctamente los criterios establecidosen el reglamento.1unto de vista econmico, se ustifica puesto que si bien es cierto las estructuras, son decosto relativamente elevado nada ustifica el costo que gastara la poblacin y el estado sise produeran enfermedades infecto contagiosas por consumir agua extrada si ser

    tratada.1unto de vista $ocial, se ustifica puesto que para que la vida en toda ciudad o comunidadse desarrolle en forma normal, es necesario que "sta pueda satisfacer sus necesidadesindispensables0 dentro de estas est el abastecer con el lquido elemento dise#ando yconstruyendo la infraestructura adecuada sin perder de vista el desarrollo sustentable.

    2UENTES DE ABASTECIMIENTO

  • 7/26/2019 Captacion y Conduccion

    6/25

    Las fuentes de agua constituyen el principal recurso en el suministro de agua en formaindividual o colectiva para satisfacer sus necesidades de alimentacin, higiene y aseo delas personas que integran una localidad.

    $u ubicacin, tipo, caudal y calidad del agua sern determinantes para la seleccin ydise#o del tipo de sistema de abastecimiento de agua a construirse. abe se#alar que es

    importante seleccionar una fuente adecuada o una combinacin de fuentes para dotar deagua en cantidad suficiente a la poblacin y, por otro, realizar el anlisis fsico, qumico ybacteriolgico del agua y evaluar los resultados con los valores de concentracin mximaadmisible recomendados por la 75$. (dems de estos requisitos, la fuente de agua debetener un caudal mnimo en "poca de estiae igual o mayor al requerido por el proyecto0que no existan problemas legales de propiedad o de uso que perudiquen su utilizacin y0que las caractersticas hidrogrficas de la cuenca no deben tener fluctuaciones queafecten su continuidad.

    BOCATOMAS DE RIO:

    Las obras de toma o bocatomas son las estructuras hidrulicas construidas sobre un ro o

    canal con el obeto de captar, es decir extraer, una parte o la totalidad del caudal de lacorriente principal. Las bocatomas suelen caracterizarse principalmente por el audal deaptacin, el que se define como el gasto mximo que una obra de toma puede admitir.

    (s por eemplo, el caudal de captacin de la bocatoma.

    El tema de las bocatomas es siempre actual. En el 1er! hay en operacin un gran n!merode obras de toma para aprovechamiento hidrulico. El dise#o de estas estructuras es casisiempre difcil y debe recurrirse tanto a m"todos analticos como a la investigacin enmodelos hidrulicos. La observacin y anlisis del comportamiento de las obras de toma

    en funcionamiento es muy importante. Los problemas que se presentan en una bocatomason mucho ms difciles cuando se capta agua desde un ro que cuando se hace desdeun cauce artificial *canal+.

    La bocatoma, azud, toma o presa derivadora es la estructura que se construye sobre ellecho del ro con la finalidad de ataar cierto caudal de agua, para verter dicho caudal en elcanal de derivacin.

    6na obra de toma cualquiera que sea el fin de la captacin debe tener las siguientespartes-

    8. 9arrae o azud que puede ser fio, mvil o mixto.

    %. 9ocal regulador con reilla que puede ser un orificio, vertedero o compuerta.

    :. anal de limpia con compuerta para evacuar sedimentos

    ;. (liviadero de demasas para evacuar los excedentes de la capitacin.

    . )isipadores de energa en los cambios de r"gimen, compuerta de limpia.

  • 7/26/2019 Captacion y Conduccion

    7/25

    97,(L

    ?E'/E)E'7 L(/E'(L

    )E$('E@()7'

    56'7$ )E

    E@,(6$(5AE@/7

    9(''(BE)A$A1()7' )E

    E@E'CA(

    UBICACI0N DE /A BOCATOMA:

    La ubicacin de la bocatoma constituye un de las fases de gran importancia querequiere de un estudio minucioso y al detalle criterios de la ubicacin de la bocatoma-La bocatoma se debe ubicar en tramo recto del rio- pero en tramos ondulados se debe

    considerar las siguientes ubicaciones-

    Q2Q

    Qs

    Qs1 = 0,50 Qs

    Q1 = 0,5 Q

    LADO EXTERIOR

    DE LA CURVA

    SEDIMENTO

    Qs = gasto slio

    Las !a"as i#$%&io&%s so# %s'iaas (a!ia %l !a#al % %&i'a!i#Las !a"as s)"%&io&% ti%#%# *+s '%lo!ia #o s% %s'-a#.E# )#a !)&'a los s%i*%#tos s% a!)*)la# %# %l lao i#t%&io&

    E/ECTO ULLE

    Qs1 = 0,5 Qs

    Q1

    QQs

    Q1

    Q1

    Q2

    QQs

    Qs1 = 0,5 Qs

    Q1

    Q2

    Qs1 = 0,05 Qs

    QQs

    E# los !)at&o !asos s% !a"ta %# la 3o!ato*a %l !a#al )# !a)al Q1 tal 4)%

    LADO INTERIOR

    DE LA CURVA

  • 7/26/2019 Captacion y Conduccion

    8/25

    CANA/ DE DERIVACION:

    En el clculo de la seccin de un canal debe partirse del hecho siguiente- desde el puntode vista hidrulico hay, en principio, un n!mero infinito de soluciones. En el caso de uncanal que va a ser construido, el gasto o caudal esta dado por las condiciones de dise#o0no proviene de un clculo hidrulico, sino de la funcin del canal, de la naturaleza delservicio que presta y por cierto del anlisis que se ha hecho de las disponibilidades deagua. El caudal de dise#o es un dato impuesto al que debe adecuarse al clculo de laseccin del canal.

    E/EMENTOS 3EOMETRICOS:

    /odos los canales debern dise#arse de manera que tengan la necesaria capacidad deconduccin de agua. Los canales se dise#an utilizando frmulas que establecenrelaciones entre la capacidad de conduccin y la forma, el gradiente efectivo o p"rdida de

    carga, y la rugosidad de las paredes. La frmula comunmente utilizada en que se incluyentodos estos factores es la ecuacin de 5anning0 adems son propiedades de la seccintransversal de un canal, que se definen completamente por la forma de la seccin y laprofundidad del fluo como se muestra en las figuras-

  • 7/26/2019 Captacion y Conduccion

    9/25

    20RMU/AS PARA DETERMINAR /A SECCION

    2"'u$a d! Manning:

    Es la frmula cuyo uso se halla ms extendido en la actualidad. 1roviene de considerar

    que en la frmula de hezy el coeficiente 0 las formulas de 5anning son-

    )onde-Dcaudal a conducir en m:Fs@coeficiente de rozamiento de 5anning$pendiente longitudinal del canal *mFm+'radio hidrulico m

    ( seccin transversal m%

    3!o'!t"%a d! $a !ccin t"a4!"a$ d! un cana$ (a5o !$ ni4!$ d!$ agua

  • 7/26/2019 Captacion y Conduccion

    10/25

    BOCATOMAS CON BARRAJES:

    $on las ms empleadas ya que aseguran una alimentacin ms regular, conservan unnivel constante en la captacin que permite dominar una mayor rea regable. Estas tomaspueden presentar tres variantes- La toma con barrae fio, la toma con barrae mvil y latoma con barrae mixto.

    BARRAJES:

    Es una represa construida a trav"s del ro con el obeto de levantar el nivel de agua delmismo, su altura debe ser tal que permita una carga de agua suficiente en la toma, para elingreso seguro del agua en esta, considerando las p"rdidas de carga que se producen enlos muros, reillas y compuertas de seccin en la toma.

    Los elementos son-

    La presa propiamente dicha. La poza de tranquilizacin o colchn de disipacin. El enrocamiento.

    Luego de elegir un apropiado tirante GyH de agua en el canal de conduccin, se ubicarael vertedero del barrae a una evolucin sobre el fondo del rio, igual a-

  • 7/26/2019 Captacion y Conduccion

    11/25

    1:y, cuando el caudal sea menor a 8m:Fs1%.

  • 7/26/2019 Captacion y Conduccion

    12/25

    $on estructuras de control hidrulico. $u funcin es la de presentar un obstculo al librefluo del agua, con el consiguiente represamiento aguas arriba de la estructura, y elaumento de la velocidad aguas abao.

    1rincipales tipos de compuertas-

    1ara canales,presas,esclusasy obras hidrulicas de envergadura los principales tipos decompuertas son-

    ompuerta tipo anillo. ompuerta tipo basculante, tambi"n denominada clapeta.

    ompuerta tipo cilindro. ompuerta tipo esclusa. ompuerta tipo lagarto. ompuerta tipo rodante. ompuerta tipo sector. ompuerta tipo segmento. ompuerta tipo $toney. ompuerta tipo tambor. ompuerta tipo teado. ompuerta tipo vagn. ompuerta tipo visera.

    ompuerta tipo $top Log. ompuertas automticas para control de nivel. ompuertas para el control de nivel aguas arriba- ompuerta (5A$. ompuertas para el control de nivel aguas abao- ompuerta (?A$.

    ormulas de dise#o para compuertas-

    1ara determinar las avenidas mximas se hace con la siguiente frmula-

    ormas de descargas-

    )escarga libre

    Compuerta

    http://es.wikipedia.org/wiki/Canal_(hidr%C3%A1ulica)http://es.wikipedia.org/wiki/Canal_(hidr%C3%A1ulica)http://es.wikipedia.org/wiki/Presa_(hidr%C3%A1ulica)http://es.wikipedia.org/wiki/Esclusahttp://es.wikipedia.org/wiki/Esclusahttp://es.wikipedia.org/wiki/Esclusahttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_anillohttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_anillohttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_basculantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_cilindrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_esclusahttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_lagartohttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_lagartohttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_rodantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_sectorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_segmentohttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_Stoneyhttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_tamborhttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_tejadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_vag%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_viserahttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_Stop_Loghttp://es.wikipedia.org/wiki/Aguas_arribahttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_AMIShttp://es.wikipedia.org/wiki/Aguas_abajohttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_AVIShttp://es.wikipedia.org/wiki/Presa_(hidr%C3%A1ulica)http://es.wikipedia.org/wiki/Esclusahttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_anillohttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_basculantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_cilindrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_esclusahttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_lagartohttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_rodantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_sectorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_segmentohttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_Stoneyhttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_tamborhttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_tejadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_vag%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_viserahttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_tipo_Stop_Loghttp://es.wikipedia.org/wiki/Aguas_arribahttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_AMIShttp://es.wikipedia.org/wiki/Aguas_abajohttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuerta_AVIShttp://es.wikipedia.org/wiki/Canal_(hidr%C3%A1ulica)
  • 7/26/2019 Captacion y Conduccion

    13/25

    )escarga sumergida1ara definir el tipo de descarga se realiza-

    antidad de movimiento

    KKKKKKKK..8ontinuidad

    KKKKKKKKKKK%

    ecuacion de bernoulli

    KKKK..:

    de la ecuacin 8

    KKKKKKKKKK..;

    ecuacion % en ecuacion ;

    uando-

    la descarga es sumergida

    h%ccd la descarga es libre

    DISE7O DE/ VERTEDERO:

    1

    2

    3

    H

    H

  • 7/26/2019 Captacion y Conduccion

    14/25

    El vertedero es un elemento fundamental de la estructura, ya que es la parte que est encontacto directo con la corriente de agua. 6n vertedero bien dise#ado debera permitircontrolar la descarga del exceso de agua de una represa y proteger el terrapl"n delhundimiento y la erosin. on todo, advierte el $ervicio de 'ecursos, omento y

    (provechamiento de (guas, aunque es ms bien fcil fabricar gaviones, siempre hay querespetar las reglas bsicas de la ingeniera para asegurar la estabilidad de la estructura y,as, su sostenibilidad. En particular, los gaviones a menudo se asocian a los cortes yrellenado de los terrenos y, por ende, debe garantizarse la estabilidad esttica y laresistencia intrnseca de la estructura en conunto y de todas sus partes por separado.

    El vertedero hidrulico cumple diferentes funciones entre las que se encuentran las quese destacan, garantizar que la estructurahidrulica ofrezca seguridad, pues impide que seeleve el nivel de aguas arriba sobre el nivel mximo.

    )eterminacin del fluo del vertedero-

    @umero de roude-

    r 8 fluo criticor M 8 supe critico *fluo rpido+r 8 sub crtico *fluo lento+

    $e dise#a con la frmula-

    Flujo

    Flujo

    http://www.arqhys.com/http://www.arqhys.com/
  • 7/26/2019 Captacion y Conduccion

    15/25

    DISE7O DE/ DESARENADOR:

    El desarenador tiene por obeto separar del agua cruda- El arena y partculas ensuspensin gruesa con el fin de evitar se produzcan depsitos en las obras deconduccin, proteger las bombas de la abrasin, y evitar sobrecargas en los procesos

    posteriores de tratamiento.Esta unidad se puede dividir en cuatro partes o zonas con fines descriptivos-

    8ona d! Ent"ada+9onsiste en una transicin que une el canal o tubera de llegada dela captacin. /iene como funcin el conseguir una distribucin ms uniforme de laslneas de fluo dentro de la unidad, uniformizando a su vez la velocidad. $e considerandos compuertas en la entrada para orientar el fluo hacia la unidad, o hacia el canal debypass durante la operacin de limpieza.

    8ona d! D!a"!nacin+9La parte principal de la unidad consiste en un canal en elcual se realizan el proceso de depsito de partculas con pendiente en el fondo parafacilitar la limpieza.

    8ona d! a$ida.4 onformada por un vertedero de rebose dise#ado para mantener unavelocidad que no altere el reposo de la arena sedimentada.

    8ona d! d!pito & !$i'inacin d! $a a"!na !di'!ntada+9constituida por una tolvacon pendiente de 8&N para impulsar el deslizamiento de la arena hacia un canal de&.8&m de alto por &.:&m de ancho, que facilita su salida a trav"s de la compuerta deigual seccin hacia la caa de desagOe.

    1ara el anlisis en la planta de pre tratamiento se tendr en cuenta el dimetro de lapartcula para lo cual se analizara de la siguiente manera.

    CRITERIOS DE DISE7O:

    Vs=4

    3

    g (s-1 ) dCd

    )onde-

    ?s- ?elocidad de sedimentacin.g- (celeracin de la gravedad.s- Cravedad especifica o densidad relativa.d- oeficiente de arrastre.d- )imetro de la partcula.

    1ara- *L6B7 L(5A@('+ 1 0 d 0.01Cm

    $e utilizara para clculo del $E)A5E@/()7'.

  • 7/26/2019 Captacion y Conduccion

    16/25

    Cd=24

    =

    Vsd

    Vs= 1

    18

    g (s1)d2

    KKKKKKKKK..KK $/7PE$

    )onde-

    ?s- ?elocidad de sedimentacin.)- )imetro de la partcula.Q - ?iscosidad cinemtica.

    1ara- *L6B7 E@ /'(@$AAR@+ 1

  • 7/26/2019 Captacion y Conduccion

    17/25

    ANA/ISIS DE ESTABI/IDAD:

    La estabilidad del barrae se realiza por volteo por corte y por las fuerzas de subpresin.

    La fuerza de sub presin se determina mediante Lanne o 9ligh.

    9ligh- Longitud total igual a las longitudes verticales mas las horizontales

    Lanne- Longitud total igual a las longitudes verticales ms un tercio de las horizontales.

    La fuerza de subpresion se determina mediante la frmula-

  • 7/26/2019 Captacion y Conduccion

    18/25

    )7@)E-

    $1- la fuerza de supresin

    - 1eso especfico del agua

    b- ancho de la seccin *normal al ee del canal+V- factor de la subpresin depende de la porosidad del terreno o materialV concreto&.%