el uso del agua en grandes proyectos de ingeniería

7/25/2019 El uso del agua en grandes proyectos de ingeniera

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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

FACULTAD DE ARQUITECTURA

ESCUELA DE POSTGRADOS

MAESTRA EN DISEO, PLANIFICACIN Y MANEJO AMBIENTAL

Msc. Ing. Fulgencio Garavito

CIENCIAS DE LA TIERRA

Tema:

CICLO HIDROLGICO

Informe no. 2

ARQ. ROBERTO CARLOS MONZN LARIOS

200410518

Guatemala, 25 de julio de 2015


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CICLO HIDROLGICO2 15

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1. INTRODUCCIN

El agua es el elemento vital para el desarrollo de la vida en el planeta. Por elloconocer su ciclo principal es importante para comprender los cambios yvariaciones que en l lo conforman.

Se conoce como ciclo natural del agua el proceso que se inicia con el aporte delas precipitaciones desde la atmsfera a la tierra y a partir del cual el agua seevapora, transcurre sobre la superficie o se infiltra en mantos subterrneos. Elagua existe en tres estados lquido, gaseoso y slido. Adems, pasa de unestado a otro por medio de la congelacin, la fusin, la condensacin y laevaporacin. El agua no se produce sobre la superficie terrestre ni en laatmsfera ni tampoco se pierde. En realidad, existe una cantidad finita, quecircula en lo que se conoce como ciclo hidrolgico o del agua.

Lo que se expone a continuacin es como la accin humana y los proyectosingeniera se fusionan con el ciclo normal del agua y como es la misma tratada,utilizada y desechada. Se expone 4 obras que por su magnitud tienen una fuertedemanda del recurso agua, sus principales componentes y la interaccin de elloscon el proceso hidrolgico.

2.

OBJETIVOS

GENERAL

Conocer el ciclo hidrolgico en proyectos de ingeniera que por su

tipologa el agua es su principal medio de produccin, conduccin oproceso por el cual estn directamente ligados con el ambiente.

ESPECFICO

Conocer los componentes principales de los proyectos hidroelctricos,sistema de agua potable, sistema de riego y transporte martimo.

Exponer los casos de aplicacin en Guatemala de los proyectos donde seinvolucra directamente el ciclo hidrolgico.

Responder al cmo se utiliza el ciclo hidrolgico en los proyectos deingeniera de este tipo.


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3. HIDROELCTRICA

3.1

ENERGA HIDROELCTRICA

El agua proveniente de la evaporacin de los ocanos, adems de servir para otrosfines, tales como riego, limpieza, enfriamiento, consumo etc. , que lo convierten en unliquido vital para los seres humanos, se utiliza tambin para accionar mquinas giratoriasllamadas turbinas, que a su vez mueven generadores que transforman la energamecnica en energa elctrica.

Las plantas hidroelctricas aprovechan los caudales y cadas de agua. Todo comienzacuando el sol calienta las masas de agua, de su evaporacin se forman nubes yeventualmente lluvia que fluye a travs de caudalosos ros. El agua en estos ros tieneuna enorme cantidad de energa mecnica potencial, y para aprovechar esta energa seseleccionan cauces de ros que tienen algunas caractersticas importantes que incluyenamplio caudal de agua y diferencias importantes de altura en corta distancia.

El ciclo hidrolgico continua con la formacin de arroyuelos y ros que descienden desdelas montaas a las llanuras y mar, completndose de esta manera el ciclo termodinmico(caldera: sol; condensador: atmsfera). En este recorrido del agua de los ros es posibleaprovechar parte de la energa que posee y obtener trabajo til, que de otra manera seperdera en rozamientos. En efecto en un punto determinado del ro el agua poseeenerga cintica y energa potencial; la primera es pequea comparada con la segunda,ya que rara-mente excede los 20 J/kg, mientras que la energa potencial puede superarlos 3000 J/kg.

3.2

CICLO DE LA ENERGA HIDRULICA

En los cursos naturales de agua, la energa hidrulica se disipa en remolinos, erosin delas riberas y cauces, choques y arranque de material de las rocas sueltas y en los ruidosdel torrente, etc., para extraer esta energa y convertirla en energa mecnica utilizable,es preciso eliminar las prdidas naturales creando un cauce artificial donde el agua fluyacon prdidas mnimas y finalmente, convertir la energa potencial disponible en energamecnica por medio de mquinas apropiadas como turbinas o ruedas hidrulicas.

En muchos aprovechamientos es posible reducir a un mnimo estas prdidas hidrulicas,y la altura de salto as recuperada aprovecharse en la central hidroelctrica.

Para ello existen fundamentalmente dos mtodos:

a.

Desviacin de la corriente: El primer mtodo consiste en derivar el caudal del rodesde el punto A a lo largo de la ladera siguiendo un recorrido con una ligerapendiente respecto de las lneas de nivel hasta el punto B en donde arrancanunas tuberas que llevan el agua hasta la central situada en el punto C. Elrecorrido del agua en este caso va desde el punto A a travs de la superficiedel lago hasta la toma de agua situada cerca de la presa en el punto B', y deaqu a las turbinas que se encuentran en la casa de mquinas o central (punto C).


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b. Interceptacin de la corriente con un dique o presa: El segundo mtodo deaprovechamiento consiste en interceptar la corriente del ro mediante una presa,con lo que se eleva el nivel del rio, disminuyen la velocidad media de la corrientey las prdidas. La construccin de la presa se hace aprovechando las zonasangostas del cauce, para cerrar el valle, logrando de esta forma obtener unreservorio, embalse o lago artificial.

Ilustracin 2: Interceptacin de la Corriente con un dique. Fuente: Crdova 2004).

Ilustracin 1: Desviacin de la Corriente. Fuente Crdova 2004).


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3.3

TIPOS DE CENTRALES HIDRULICAS

3.3.1 CENTRALES DE AGUA FLUYENTE

No hay embalse. Captan una parte del caudal circulante por el ro a partir de unazud y lo conducen hacia la central para ser turbinado. Posteriormente estecaudal se devuelve al cauce del ro. Salto til prcticamente constante, y uncaudal muy variable, dependiendo de la hidrologa. La potencia instalada estdirectamente relacionada con el caudal que pasa por el ro. Suelen ser MINICENTRALES, de menor tamao y menor energa.

Elementos: Azud o presa de derivacin Cmara de carga Tubera forzada Turbina Canal de descarga

Generador elctrico y los elementos auxiliares

1. Embalse2. Presa3. Galera de conduccin4. Chimenea de equilibrio5. Tubera reforzada6. Central7. Turbinas y generadores8. Desages9. Lneas de transporte

energa elctrica10.Embalse inferior o rio

Ilustracin 3: Esquema de funcionamiento Central de Agua Fluyente. Fuente: Iriarte 2012).

Ilustracin 4: Esquema de funcionamiento Central con Azud. Fuente: Iriarte 2012).


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3.3.2 CENTRALES DE PIE DE PRESA

Estn situadas aguas abajo de los embalses. Para ello se construye una presa.Se regulan los caudales de salida para ser turbinados en el momento que seprecise. Suelen ser de gran tamao y muy potentes.

Instalaciones necesarias:

Adaptacin de las conducciones de la presa a la mini-central, o

construccin de otras nuevas. Toma con compuerta y reja. Tubera forzada hasta la central. Edificio de la central con su equipamiento electromecnico.

3.4

COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDROELCTRICA

3.4.1 EMBALSE

Resulta de almacenar el agua de un ro; las dimensiones de ste dependen de loscaudales aportados por el ro embalsado, sus afluentes y la cada de agua de lluvia. Se

utiliza para mantener disponibilidad del agua y el mejor aprovechamiento de su caudal.Esta agua acumulada se utiliza para generar energa elctrica en las horas de mayorconsumo. La capacidad de un embalse, se expresa en metros cbicos. (m3).

3.4.2 PRESA REPRESA

Es la parte vital para el embalse del agua, es una estructura o dique que debe tener lacapacidad suficiente para contrarrestar la presin del agua acumulada, debe ser slida

Ilustracin 5: Esquema de funcionamiento Central de Pie de Presa. Fuente: Iriarte 2012)

1. Presa2. Rejillas3. Turbina4.

Conjunto turbina generador elctrico

5. Transformador6. Lneas de ten

elctrico


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y compacta debiendo brindar seguridad a las regiones habitadas aguas abajo de lamisma.

3.4.3 COMPUERTA CMARA DE REJAS

Las compuertas se utilizan para cerrar las conducciones de agua (canales - tuberas),as como para regular el caudal de agua en dichas conducciones. nicamente hay quetener en cuenta que las compuertas sometidas a grandes presiones (por ejemplo, en lastomas de agua) habrn de ser de construccin ms robusta que las compuertas que ode resistir pequeas presiones (por ejemplo, en los canales de derivacin abiertos).

3.4.4 ALIVIADERO VERTEDERO

Es un elemento de seguridad, previsto para evacuar la cantidad de agua que sobrepasala capacidad de embalse de modo que la presa puede estar protegida contra la erosin,permite adems regular el nivel de agua que llega a las comunidades por lo quepreviene inundaciones principalmente en la poca de lluvia.

3.4.5 SISTEMA DE CONDUCCIN

TNEL / CANAL DE CONDUCCIN Y CHIMENEA DE EQUILIBRIO

Es el conducto por medio del cual el agua es tomada del embalse y llevada hasta lacasa de mquinas, donde se generar la energa elctrica. Segn la longitud que steposea y la velocidad que lleve el agua, es necesario establecer dispositivos para laregulacin de las presiones y del caudal. Para que el tnel tenga mayor seguridad seexige siempre el revestimiento del tramo que est sometido a mayor presin (tubera depresin). El principal sistema de seguridad del tnel lo constituye la chimenea simple,que consiste en un tanque diferencial de equilibrio u otros, que su funcin radica encontrarrestar las variaciones de presin y al mismo tiempo regularlas en el conducto

forzado, debido al cierre o apertura brusca de la admisin del agua a las turbinas, queda como resultado una onda de presin positiva o negativa al que se le llama GOLPE DEARIETE.

COMPUERTAS Y VLVULAS DE TOMAEstn ubicadas en la unin del tnel de aduccin y el embalse, su funcin consiste enpermitir el ingreso del agua al mismo, as como la cantidad necesitada por lasturbinas. Sirven tambin para cerrar por completo el paso del agua en caso de unaavera en una de las secciones del tnel, estn diseadas de tal manera que ocasionanun mnimo de prdidas en caso de vibraciones y detonaciones en el embalse.

3.4.6 TUBERA FORZADA

En las instalaciones hidroelctricas, las tuberas de presin o tuberas forzadas, tienenpor objeto conducir el agua desde la cmara de presin a las turbinas cuando, porcausa de la altura del salto, se precisa tal disposicin para transformar la energapotencial de posicin que tiene el agua en la cmara de presin, en energa potencialpresin, que tiene junto a la turbina y al final de la conduccin forzada.


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3.4.7 CASA DE MQUINAS

Es la edificacin especial donde se encuentran las turbinas, los generadores, lostransformadores y la sala de mandos:

Turbina Eje Generador Transformador

3.4.8 SUBESTACIN O LNEAS DE TRANSMISIN

Una subestacin elctrica es usada para la transformacin de la tensin de la energaelctrica. El componente principal (y ms caro) de una subestacin elctrica es eltransformador. Las subestaciones elctricas elevadoras se ubican en las inmediacionesde las centrales elctricas para aumentar la tensin de salida de sus generadores. En

Guatemala los niveles de tensin normalizados ms habituales en el sistema detransmisin son 69, 138, 230 kilovatios.

Cerca de las poblaciones y de los consumidores, se encuentran las subestacioneselctricas reductoras que reducen el nivel de tensin para que sea apto para su uso pormedianos consumidores (fbricas, centros comerciales, hospitales, etc.). Dichareduccin tiene lugar entre tensiones de transporte a tensiones de distribucin.

Repartidos en el interior de las ciudades existen centros de transformacin que bajan latensin a en trifsica (tres fases y neutro), la cual es apropiada para su distribucin apequeos consumidores, entre los que se encuentra el consumo domstico.

3.4.9

DESFOGUE AL LECHO DEL RO

El canal de desage llamado tambin socaz, recoge el agua a la salida de la turbinapara devolverla nuevamente al ro en el punto conveniente. A la salida de las turbinas, elagua tiene todava una velocidad importante y, por lo tanto, bastante poder erosivo ypara evitar socavaciones del piso o paredes hay que revestir cuidadosamente eldesemboque del agua de las turbinas.

3.5

CENTRAL HIDROELCTRICA JURN MARINAL

Jurn Marinal, segn su concepcin arquitectnica es una central en caverna,

conectada al embalse por medio de tneles y tuberas en presin; segn su rgimen deflujo es una central de embalse. Tiene un embalse de pequea regulacin utilizado adiario, esto quiere decir que se llena durante el da y se utiliza mayormente durante horasde mucha demanda, entre las 18:00 a 22:00 horas, y luego repite el ciclo.

La generacin es de 5MW por metro cbico.


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DESCRIPCIN CENTRAL HIDROELCTRICA JURN MARINAL

Embalse de regulacin anual:

Lago de AmatitlnVolumen til mximo del embalse 32.7 x 106m3

Presa reguladora:Es una presa de gravedad construida con hormign armado. Para almacenaragua hasta la cota 1,189.40 msnm. Equipada con compuertas radiales contableros abatibles de 5.00 m x 4.45 m, con accionamiento oleo-hidrulico. Susdimensiones son: Largo, 16.4m, ancho de base 9.20 m, ancho de corona 3.7 m,nivel de fondo 1186.15 msnm.

Cuenca hidrolgica, Ro Michatoya:

Su cuenca se inicia en las divisorias aguas de las cadenas montaosas querodea la Ciudad de Guatemala, hasta la elevacin de 1006.00 msnm sobre todoel cauce del ro, que nace en el sur poniente de Lago, recorre el valle del Can

de Paln, con largo aproximado de 12 Km hasta la presa, un tiempo aproximadode 6 horas tarda en llegar el agua al proyecto.

Presa desviadora:

Es una presa de gravedad construida de hormign armado, tiene u vertederolibre de 12.00 m x 4.00 m, un vertedero controlado con una compuerta radial contableros abatibles de 10.00 m x 4 .00 m y un vertedero de limpieza controladocon una compuerta radial con tablero abatible de 1.80 m x 4.00 m. Susdimensiones son: longitud de corona 70.0 m, ancho de corona 4.00 m, ancho debase 22.5 m.

Toma de agua:

Tiene una viga flotante de un elemento de 7.85 m x 0.5 m x 0.24 m, dos pasos deagua de 1.60 m x 2.10 m, una reja metlica de 25 lminas de 180 mm controladapor una mquina limpia reja y dos canales de aduccin hacia los desarenadorescontrolados por dos compuertas deslizantes de 1.60 m x 1.80 m. Dimensiones:longitud 63.6 m, ancho4.10 m y alto 2.70 m.

Desarenadores:

Tiene dos desarenadores de longitud 68.0 m y ancho de 7.96 m, sus dimensionesaseguran la sedimentacin de las partculas suspendidas para un caudal mximode diseo de 12 m3 / seg, el material es evacuado mediante dos compuertasdeslizantes marca Bieri, instaladas en el fondo de cada desarenador cuya purgase efecta mediante un programa.

En los extremos de los desarenadores existen dos vertederos que descargan elagua al embalse de regulacin, mediante una compuerta deslizante de 2.10m x 2.10 m de posicin normalmente abierta o a travs de una compuertadeslizante de 1.20 m x 1.3 m al bypass normalmente cerrada, hacia el tnel depresin.


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Embalse de regulacin diaria:

La superficie est revestida de hormign armado y equipado con una compuertatipo vagn de 2.10 m de entrada al tnel, una compuerta de purga de 1.00m x 1.00 m para limpieza y un aliviadero para regular el nivel mximo. Volumentotal 112,000.00 m3, nivel mximo 1,008.25 msnm nivel mnimo 999.80 msnm.

Tnel de presin:Tiene una longitud total de 4,036.36 m con un dimetro inicial de 2.10 m ydimetro final de 1.65 m; 1,185.44 m estn sin blindaje y 2849.92 m estnblindados, con un espesor de blindaje de 6.50 m.

Chimenea de equilibrio:Se compone de la cmara inferior con longitud de 131.00 m, tubera de conexiny cmara superior de 57.69 m. Pendientes: pozo 80%, tramo intermedio 5.93%tramo final 7.00 %

Tubera forzada:

En el extremo superior est conectada directamente al tnel de presin, cuentacon juntas de expansin Dresser y apoyos sobre base de hormign armado, en elextremo final se encuentran tres vlvulas de tipo esfrico, con dimetro de 1.25m, soportan una presin mxima de 112.00 kg/cm2. Tiene un dimetro inicialde 1.65 m y un dimetro final de 1.45 m. Su longitud total es de 2428.19 m, conlongitud revestida de 1275.20 m y longitud al aire de 1152.99 m.

Casa de Mquinas:

Localizada en Aldea Agua Blanca, es un edificio de hormign armadoconstruido a cielo abierto, en el cual est instalado el siguiente equipo: Turbinas,Generadores, paneles de control y mando, vlvulas esfricas, sistemas deregulacin, sistemas de enfriamiento, equipos de proteccin, grupo diesel de

emergencia auxiliares puentes gra. En la casa de mquinas tambin seencuentran localizados los talleres de mantenimiento, bodegas de repuestos yoficinas de jefatura.

Subestacin:La subestacin est emplazada en un lote de 60.00 m x 60.00 m y cuenta concampos de 138 Kw y un transformador para servicios auxiliares.

Lnea de transmisin:La energa es entregada a travs de dos lneas a las subestaciones de la CentralEscuintla en una lnea simple de 14 km y Guatemala Sur en una lnea de 32 km dedoble circuito.


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4. SISTEMA DE AGUA POTABLE

La hidrulica urbana, tiene como uno de sus objetivos la parte sanitaria para laprevencin de las enfermedades de tipo hdrico, tanto en la distribucin del agua potablecomo en la recoleccin del agua residual. Esto da como resultado que los sistemas de

agua potable y alcantarillado sanitario sean complementarios.

Las partes que integran los sistemas hidrulicos urbanos son las siguientes: Sistema de Agua Potable Captacin Lnea de conduccin Tratamiento de potabilizacin Regularizacin, Lnea de alimentacin Red de distribucin y obras conexas o complementarias Sistema de Alcantarillado:

o Red de atarjeaso Subcolectoreso

Colectoreso

Emisoro Tratamiento de aguas residualeso Sitio de vertidoo Plantas de bombeoo Pozos de visita

Ilustracin 6: Esquema de abastecimiento de agua potable. Fuente: Gonzlez 2013).


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4.1 SISTEMA DE AGU A POTABLE

Un sistema de abastecimiento de agua potable, tiene como finalidad primordial, la deentregar a los habitantes de una localidad, agua en cantidad y calidad adecuada parasatisfacer sus necesidades, ya que como se sabe los seres humanos estamoscompuestos en un 70% de agua, por lo que este lquido es vital para la supervivencia.Uno de los puntos principales de este captulo, es entender el trmino potable. El aguapotable es considerada aquella que cumple con la norma establecida por laOrganizacin Mundial de la Salud (OMS), la cual indica la cantidad de sales mineralesdisueltas que debe contener el agua para adquirir la calidad de potable.

Sin embargo una definicin aceptada generalmente es aquella que dice que el aguapotable es toda la que es apta para consumo humano, lo que quiere decir que esposible beberla sin que cause daos o enfermedades al ser ingerida. La contaminacindel agua ocasionada por aguas residuales municipales, es la principal causa deenfermedades de tipo hdrico por los virus, bacterias y otros agentes biolgicos quecontienen las heces fecales (excretas), sobre todo si son de seres enfermos. Por tal

motivo es indispensable conocer la calidad del agua que se piense utilizar para elabastecimiento a una poblacin.

Elementos para realizar el sistema de agua potable:

4.1.1 CAPTACIN

Es la parte inicial del sistema hidrulico y consiste en las obras donde se capta el aguapara poder abastecer a la poblacin. Pueden ser una o varias, el requisito es que enconjunto se obtenga la cantidad de agua que la comunidad requiere. Para definir culser la fuente de captacin a emplear, es indispensable conocer el tipo dedisponibilidad del agua en la tierra, basndose en el ciclo hidrolgico, de esta forma se

consideran los siguientes tipos de agua segn su forma de encontrarse en el planeta:

Aguas superficiales Aguas subterrneas Aguas metericas (atmosfricas) Agua de mar (salada)

Las agua metericas y el agua de mar, ocasionalmente se emplean para elabastecimiento de las poblaciones, cuando se usan es porque no existe otra posibilidadde surtir de agua a la localidad, las primeras se pueden utilizar a nivel casero o depoblaciones pequeas y para la segunda, en la actualidad se desarrollan tecnologasque abaraten los costos del tratamiento requerido para convertirla en agua potable,adems de que los costos de la infraestructura necesaria en los dos casos son altos.

Por lo tanto, actualmente solo quedan dos alternativas viables para abastecer de aguapotable a una poblacin con la cantidad y calidad adecuada y a bajo costo, las aguassuperficiales y las subterrneas. Las aguas superficiales son aquellas que estn en losros, arroyos, lagos y lagunas, las principales ventajas de este tipo de aguas son que sepueden utilizar fcilmente, son visibles y si estn contaminadas pueden ser saneadascon relativa facilidad y a un costo aceptable. Su principal desventaja es que se


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contaminan fcilmente debido a las descargas de aguas residuales, pueden presentaralta turbiedad y contaminarse con productos qumicos usados en la agricultura. Lasaguas subterrneas son aquellas que se encuentran confinadas en el subsuelo y suextraccin resulta algunas veces cara, stas se obtienen por medio de pozos someros yprofundos, galeras filtrantes y en los manantiales cuando afloran libremente. Por estarconfinadas estn ms protegidas de la contaminacin que las aguas superficiales, perocuando un acufero se contamina, no hay mtodo conocido para descontaminarlo.

Las obras de captacin son las obras civiles y electromecnicas que se emplean paraextraer las aguas. Estas obras varan de acuerdo a las caractersticas de la fuente deabastecimiento, su localizacin, la topografa del terreno y por la cantidad de agua aextraer. Un requisito importante para el diseo de una obra de captacin, es la previsinque sea necesaria para evitar la contaminacin de las aguas.

4.1.2 CONDUCCIN

La denominada lnea de conduccin consiste en todas las estructuras civiles y

electromecnicas cuya finalidad es la de llevar el agua desde la captacin hasta unpunto que puede ser un tanque de regularizacin, una planta de tratamiento depotabilizacin o el sitio de consumo. Es necesario mencionar que debido al alejamientocada vez mayor entre la captacin y la zona de consumo, las dificultades que sepresentan en estas obras, cada da son mayores.

4.1.3 TRATAMIENTO

El tratamiento, se refiere a todos los procesos fsicos, mecnicos y qumicos que harnque el agua adquiera las caractersticas necesarias para que sea apta para su consumo.Los tres objetivos principales de una planta potabilizadora son lograr un agua que sea:segura para consumo humano, estticamente aceptable y econmica. Para el diseo de

una planta potabilizadora, es necesario conocer las caractersticas fsico-qumicas ybiolgicas del agua as como los procesos necesarios para modificarla.

4.1.4 REGULARIZACIN

Como punto importante de este apartado, es indispensable establecer con claridad ladiferencia entre los trminos almacenamiento y regularizacin. La funcin principaldel almacenamiento, es contar con un volumen de agua de reserva para casos decontingencia que tengan como resultado la falta de agua en la localidad y laregularizacin sirve para cambiar un rgimen de abastecimiento constante a un rgimende consumo variable.

4.1.5 LNEA DE ALIMENTACIN

Esta lnea es el conjunto de tuberas que sirven para conducir el agua desde el tanquede regularizacin hasta la red de distribucin, cada da son ms usuales por la lejana delos tanques y la necesidad de tener zonas de distribucin con presiones adecuadas.


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4.1.6 RED DE DISTRIBUCIN

Este sistema de tuberas es el encargado de entregar el agua a los usuarios en sudomicilio, debiendo ser el servicio constante las 24 horas del da, en cantidad adecuaday con la calidad requerida para todos y cada uno de los tipos de zonas socio-econmicas (comerciales, residenciales de todos los tipos, industriales, etc.) que tengala localidad que se est o pretenda abastecer de agua. El sistema incluye vlvulas,tuberas, tomas domiciliarias, medidores y en caso de ser necesario equipos de bombeo.

4.1.7 SISTEMAS DE ALCANTARILLADO

Los sistemas de alcantarillado, tienen como funcin el retiro de las aguas que ya hansido utilizadas en una poblacin, estas aguas reciben el nombre genrico de aguasresiduales; tambin sirven para retirar las aguas pluviales.

4.2 SISTEMA XAY PIXCAY Y PLANTA DE TRATAMIENTO LO DE COY

Ubicacin: Km. 17.5 Carretera Interamericana, Mixco.

Produccin diaria: 140,000 mt

Terminado en 1978, el acueducto Xay - Pixcay es la obra ms grande en materia de

abastecimiento de agua en Guatemala, el cual abastece a la planta de tratamiento Lo de

Coy y que a su vez produce el 39% del agua potable que distribuye EMPAGUA en la

Ciudad de Guatemala.

El Acueducto Xay Pixcay lo constituyen:

La presa de derivacin La Sierra

La presa de derivacin El Tesoro

Lneas de conduccin

La Planta de tratamiento Lo de Coy consta de 1 Canal de entrada 3 floculadores,

4 sedimentadores y 6 filtros.

INFRAESTRUCTURA DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO LO DE COY

La planta de tratamiento tiene una infraestructura que permite realizar el proceso deproduccin sin utilizar prcticamente energa elctrica, ya que solamente se usa sta

para dosificar los qumicos.


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Caja de Entrada:

Las lneas de conduccin se inician en el altiplano e ingresan a la planta por

medio del acueducto Xay Pixcay por la entrada en la cual se puede regular el

caudal el caudal de agua cruda que se desea tratar y atrapar lo desechos slidos

grandes y el exceso se hace rebalsar hacia el desfogue de agua cruda.

Canal Entrada:

El canal de entrada tiene la funcin de medir el caudal de agua que ingresa a la

planta para su tratamiento, el cual, lo que se efecta por medio de un medidor de

caudal tipo Parshall y se efecta la precloracin; los caudales que ingresan

fluctan entre 800 a 1,840 litros por segundo y turbiedades de 15 a 5,000

unidades.

Canal De Mezcla Rpida:Lugar donde se aplican los qumicos a travs del cuarto de mquinas, en el cual

puede hacer cuatro tipos de dosificaciones de Sulfato de Aluminio, Polielectrolito,

Cal Hidratada y Sulfato de Cobre.

Canal De Mezcla Lenta:

Lugar donde se efecta la floculacin a travs del canal formando por pantallas

que desva el agua en forma serpenteada, con el fin de reducir la velocidad del

caudal. En este canal por la accin del sulfato de aluminio se van uniendo

partculas pequeas de lodo y el sulfato de aluminio formando otras de mayortamao, para que en el siguiente proceso por su propio peso se depositen en el

fondo de los tanques sedimentadores.

Sedimentadores:

A continuacin de los floculadores, existe un canal que distribuye el agua hacia

cuatro tanques sedimentadores de tipo convencional y que se alimentan por

medio de paredes con perforaciones (tanques agujerados) con el fin de reducir

velocidad y que ingrese el agua en forma compensada al tanque. En la salida de

cada uno de los sedimentadores, existen canales en la superficie que recolecta el

flujo ascendente de agua ya sedimentada a travs de los orificios que tiene cada

una. Existe una tubera que interconecta los tanques sedimentadores y los filtros.

Filtros:

Los filtros que operan en la planta tienen la funcin principal de remover toda

aquella materia en su suspensin que no fue sedimentada en el proceso anterior.


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Los filtros actuales son denominados filtros rpidos a presin, cuyo lecho es

compuesto de grava, piedrn y arena Antracita.

Tanque De Almacenamiento:

El agua filtrada es conducida por un caudal totalmente cerrado al tanque dealmacenamiento, en este canal se efectuar la cloracin final, la que

posteriormente es conducida a otros tanques de distribucin, ubicadas en los

diferentes puntos de la cuidad. Existe un tanque de 25,000 m3; la turbiedad del

agua aqu flucta 1.0 a 2.5 de turbiedad como mxima.

Tratamiento de Agua Potable:

El agua cruda contiene diversas sales, as como materiales orgnicos

microscpicos, tales como: grava, arena gruesa, arena fina, arcilla, bacterias,

partculas coloidales, etc. Por consiguiente es necesario llevar a cabo algunosprocesos de tratamientos para purificar el agua y ponerla en ptimas condiciones

para el consumo humano.


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5. SISTEMAS DE RIEGO

El objetivo de los sistemas de riego es poner a disposicin de los cultivos el aguanecesaria para que cubran sus necesidades, complementando la recibida en forma de

precipitaciones naturales. Cuando se distribuye agua por una parcela de cultivo, existendificultades que ocasionan prdidas e impiden que el agua se reparta de formahomognea. Es importante solventar estas dificultades, pero lo es an mayor cuando elagua es un recurso de escasez creciente. Para juzgar la calidad de un sistema oinstalacin de riego se emplean algunos conceptos que es necesario conocer.

5.1 CONCEPTOS

5.1.1 UNIFORMIDAD DE APLICACIN

La uniformidad de aplicacin se refiere al hecho de que el agua distribuida llegue por

igual a todos los puntos de la parcela regada. Una buena uniformidad garantiza quetodas las plantas estn bien regadas, sin que unas reciban agua en exceso y a otras lesfalte, asegurndose as el desarrollo homogneo del cultivo y su mxima capacidadproductiva.

La uniformidad de aplicacin es una caracterstica propia de cada instalacin y parcela.Se puede estimar mediante mediciones en campo y se expresa mediante un porcentaje.Un coeficiente de uniformidad del 80% indicara que el 80% de la parcela ha recibido lacantidad de agua deseada, mientras que el 20% restante ha sido regado en ms omenos cantidad.

Ilustracin 7: Uniformidad de aplicacin del agua de riego. Fuente: WWF Espaa 2009).

5.1.2 EFICIENCIA DE APLICACIN

Del volumen total de agua destinada a riego que sale de un punto de suministro, comopor ejemplo una balsa o pozo, no todo va a ser aprovechado por las plantas, sino quepor diversas causas parte no llegar a su destino. La relacin entre estas dos cantidades


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de agua (la que sale del punto de suministro y la que realmente aprovechan las plantas)es lo que se denomina eficiencia de aplicacin. Se expresa mediante un porcentaje.Una eficiencia del 75% indica que del total del agua bombeada por un pozo slo el 75%la tomarn las plantas y el 25% restante tendr destinos diferentes.

En el proceso de riego, las prdidas ocurren en diferentes momentos, pudiendoclasificarse en los siguientes grupos:

Prdidas de transporte: son las que ocurren en las conducciones, desde el punto

de suministro hasta la parcela de riego. Aqu se incluyen desde las fugas entuberas y canales hasta la evaporacin en el caso de las conducciones abiertas.

Prdidas de aplicacin: engloba a todas las que tienen su origen en la instalacindentro de la parcela de riego. Cabe mencionar tanto las fugas de tuberas comola evaporacin que, bajo condiciones de viento y altas temperaturas, tiene lugaren el chorro de los emisores, en las hojas mojadas del cultivo o en la lminasuperficial de agua.

Prdidas en el suelo: una vez en el suelo, el agua puede escurrir al superarse su

capacidad de infiltracin o al encontrase saturado, e incluso escapar de laprofundidad de accin de las races percolando a capas profundas.

Al igual que ocurre con la uniformidad, la eficiencia de aplicacin es una caractersticapropia de cada instalacin. En la eficiencia influye el sistema de riego, el diseo de lainstalacin, su mantenimiento y su manejo. Por trmino general la eficiencia terica delriego por goteo es de 85-95%, la del pvot va del 80 al 90%, en aspersin oscila entre 65-85% mientras que el riego a pi presenta eficiencias de entre el 30 al 70%.

Una vez conocida la necesidad real de agua de nuestro cultivo, habr que tener encuenta la eficiencia del sistema de riego empleado, para asegurar que llega a la plantala cantidad de agua deseada.

Ilustracin 8: Prdidas en la distribucin del agua de riego. Fuente: WWF Espaa 2009).


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5.2 SISTEMAS DE RIEGO

Los sistemas de riego pueden clasificarse en tres grandes categoras:

5.2.1 RIEGO POR GRAVEDAD O A PIE

La energa que distribuye el agua por la parcela es la derivada de su propio peso, alcircular libremente por el terreno a favor de pendiente. Con este mtodo de riego sesuele mojar la totalidad del terreno y requiere el reparto del agua mediantemodificaciones fsicas del terreno como surcos, tablares, canteros o alcorques paracontrolar su distribucin.

Aunque en el riego por gravedad se pueden conseguir buenas eficiencias de aplicacin(mediante un diseo adecuado, nivelacin de la parcela y buen manejo) sus altosrequerimientos en mano de obra hacen que vaya desapareciendo en favor de laaspersin y el goteo.

Ilustracin 9: Riego por gravedad o a pie. Fuente: WWF Espaa 2009).

5.2.2 RIEGO POR ASPERSIN

El agua es conducida a presin. Al llegar a los emisores (aspersores) produce gotas quemojan todo el terreno de forma similar a como lo hara la lluvia.

El elemento clave en este sistema de riego es el aspersor. Existe una gran variedad deaspersores; los ms empleados son los denominados de impacto, doble boquilla ymedia presin. La combinacin entre tipo de boquilla y presin es lo que determina eltamao de las gotas. No son deseables las gotas demasiado grandes ni demasiadopequeas. Las grandes tienden a compactar el terreno o producir daos en las hojas,

mientras que las pequeas ocasionan una mala uniformidad y eficiencia, al ser muysensibles al viento y vaporizarse con rapidez.

Cada modelo de aspersor viene caracterizado por unos datos tcnicos que reflejan suscondiciones de trabajo ideales:

presin nominal de trabajo (atmsferas) caudal de las boquillas (litros por hora)


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dimetro mojado (metros) precipitacin que producen (litros por metro cuadrado y hora).

Conocerlos es imprescindible para saber si se adecuan tanto a las caractersticas deuna instalacin como a las necesidades de riego de un cultivo.

Ilustracin 10: Riego por aspersin. Fuente: WWF Espaa 2009).

5.2.3 RIEGO LOCALIZADO

Su objetivo es realizar pequeas aportaciones de agua, de manera continua y frecuente,en un lugar prximo a la planta, humedeciendo slo parte del volumen del suelo. Aunqueexisten diversos sistemas de riego localizado (cintas de exudacin, riego subterrneo),el ejemplo ms tpico es el conocido como riego por goteo.

En el riego por goteo el agua se distribuye por tuberas de polietileno a baja presin, enlas que a intervalos regulares estn colocados los emisores, denominados goteros,

responsables de regular la salida del agua. Existen goteros tipo vortex, helicoidales, delaberinto, autocompensantes, etc.

Cada gotero est caracterizado por su caudal nominal (expresado en litros por hora) y surango de presiones de trabajo. Excepto para los goteros autocompensantes, quepermiten cierta variabilidad, a cada presin de trabajo le corresponde un caudal. Poreso, para poder planificar los riegos y manejar de forma adecuada una instalacin esimprescindible conocer y respetar estos valores.

Ilustracin 11: Riego localizado. Fuente: WWF Espaa 2009).


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Desde el punto de vista hdrico, las principales ventajas del riego localizado son:

Posibilitar el control total sobre el suministro de agua de riego a las plantas. Estopermite provocar estrs o garantizar una humedad ptima en los momentos delciclo del cultivo que se desee.

Ahorrar agua respecto a otros sistemas de riego. El posible ahorro deriva de dosaspectos, el primero es la eliminacin de prdidas durante el transporte del agua,al llegar sta mediante tuberas hasta la propia planta, y el segundo es lareduccin de la evaporacin directa del suelo al mojarse slo una parte delterreno.

Las instalaciones de riego por goteo bien diseadas permiten lograr las mayores

uniformidades y eficiencias de riego. Sin duda alguna, hoy en da el riego porgoteo es considerado como el mejor sistema para regar cultivos leosos y paracultivos hortcolas de alto valor.

5.3 UNIDAD DE RIEGO LA FRAGUA

Inicio su operacin en enero de 1970 con una rea de diseo DE 2500 Ha., su fuente deabastecimiento de agua es el ro Grande de Zacapa, formado por los ros Jocotn y SanJos. La distribucin principia a la altura de la aldea Agua Blanca, terminado su canalprincipal en lugares aledaos a la aldea EL Guayabal, despus de recorrer 22 kilmetrosde canal revestido de concreto.

Su red de canales secundarios, terciarios y cuaternarios, es extensa, y alcanza unalongitud de 62 kilmetros revestidos de concreto y ms o menos 20 kilmetros de tomas

de tierra. La distribucin total se hace por gravedad, alimentando a la altura de laestacin 9 + 731 del canal principal, al sistema de bombeo Llano de Piedra y al final delcanal de distribucin se encuentra el canal D que alimenta al sistema de bombeo elGuayabal.

A la altura de la estacin 2 + 572 se encuentra el sifn que atraviesa el Ro Grande deZacapa, con una longitud de 124 metros de seccin cuadrada de 1.5 x 1.5 metros.Tambin cuenta con varios puentes canal, siendo el de ms importancia el ubicadosobre la quebrada San Juan que tiene una longitud de 110 metros y una altura mximade 10 metros.


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6. SISTEMA DE TRANSPORTE ACUTICO

Es sistema de va martima de 82 Km de distancia, formado por tres juegos de esclusas yun lago (Gatn), que permiten que los barcos crucen desde el Pacfico hacia el Atlnticoen un perodo de tiempo de tan slo diez horas; una ruta de enlace entre ambos ocanos

que, frente a otras vas alternas como por ejemplo alrededor de Suramrica, resulta sermuy corta, pues este ltimo trayecto alcanza los 13.000 Km de distancia que equivalen ados semanas de viaje por el ocano.

Una obra visionaria inaugurada en el ao 1914 y considerada la ms costosa de lahistoria, no slo porque para su creacin se invirtieron ms de 375 mil millones dedlares, sino porque su proceso de construccin tard cerca de 35 aos, pues lascondiciones del rea panamea caracterizado por poseer zonas selvticas ymontaosas limitaba las excavaciones de los obreros.

De hecho, constantes derrumbes de terreno e inundaciones trataron de impedir laconstruccin del canal a nivel del mar en varias oportunidades de la historia, eso sin

contar con la propagacin de peligrosas enfermedades propias del trpico como lamalaria y fiebre amarilla que, durante varios aos, cobraron la vida de ms de 27 miltrabajadores. Sin embargo, gracias al esfuerzo mancomunado entre ingenieros y obrerosel canal fue un hecho, en la actualidad, ste es uno de los puertos ms importantes parael comercio martimo mundial, no en vano a diario atraviesan por esta va 40 buques casi 15 mil por ao llevando turistas y 172 millones de toneladas de mercancas comogranos, combustibles, petroqumicos, automviles y maquinaria.

Precisamente, la alta congestin de barcos que presenta esta va martima y las grandesdimensiones que poseen los cargueros construidos hoy en da los cuales no puedenatravesar el canal, debido a su gran tamao son dos situaciones que han motivado algobierno y al pueblo panameo a tomar la decisin de duplicar la capacidad de lasesclusas por donde estos transitan y que actualmente, es de 34 metros de amplitud.

FUNCIONAMIENTO DEL CANAL DE PANAM

El Canal de Panam fue construido en la parte ms angosta del continente americano yen el punto ms bajo del istmo de Panam y opera como un conducto donde el nivelde las aguas sube o baja, a travs de un sistema de tres grupos de esclusas:

Gatn Pedro Miguel Miraflores.

Cada juego de esclusas se encuentra dividido por compuertas que forman escalones ocmaras, las cuales, mediante el accionamiento de vlvulas de agua, tambin llamadosaliviaderos, se encargan de que los barcos naveguen a determinada altura o nivel.

Las compuertas son tablones gruesos de acero que se encuentran ubicadas en elextremo de cada cmara, con el fin de graduar o cortar el paso del agua y su apertura


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se realiza mediante modernos mecanismos hidrulicos que abren y cierran lascompuertas de metal de ms de 600 toneladas de peso.

Cada hoja de la compuerta mide aproximadamente 20 metros de anchura y 2.0 metrosde grosor, pero su altura vara segn su posicin; la ms grande, por ejemplo, la deMiraflores con una altura de 25 metros y un peso aproximado de 745 toneladas que lepermite soportar la presin del agua del Ocano Pacfico con mayor facilidad.

Referente al proceso, el agua que sube y baja los buques dentro de las cmaras, estomada del lago Gatn y movilizada a las esclusas, mediante un sistema dealcantarillado; luego, a travs de 20 orificios abiertos en el fondo de la cmara, el lquidoingresa en ella para iniciar el proceso de elevacin del barco. El desage se efecta porun sistema similar de orificios, a fin de que los barcos desciendan.

Cada cmara almacena alrededor de 52 millones de galones de agua y en un esclusajeo pas de un barco, se usan alrededor de 197 millones de litros de agua dulce, lquidoque finalmente, es vertido en el ocano.

En cuanto al recorrido de las naves, uno que transite el canal desde el Atlntico condireccin al Ocano Pacfico, entra al cauce desde Baha Limn un trecho a nivel delmar en el Atlntico que posee 10 km de largo y 152 metros de ancho y luego ingresa alprimer juego de esclusas (Gatn), donde asciende, a travs de sus tres cmaras, unos26 metros a nivel del lago Gatn.

Posteriormente, la nave ingresa a las esclusas de Pedro Miguel, ubicadas en el extremosur del Corte Gaillard y desciende 9.0 metros a nivel del lago Miraflores, para luegodirigirse al ltimo juego de esclusas, las cuales poseen ms de 1.600 metros de largo;all el barco baja los dos ltimos escalones hasta el nivel del mar (Ocano Pacfico).

Aunque los buques utilizan su propia propulsin, en su paso por las esclusas del Canalde Panam, son asistidos por locomotoras elctricas que se desplazan sobre rieles ytiran de las naves usando cables de acero. Una nave puede requerir desde cuatro hastaocho locomotoras dependiendo de su tamao.


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7. CONCLUSIONES

El ciclo del agua, nico en su conjunto, est sin embargo lleno de maticesy circunstancias especiales en cada lugar de la regin. A veces esos

matices cobran una importancia decisiva para la vida, para la vegetacin,influyen poderosamente en las formas de instalarse el hombre sobre elterritorio, de localizar los usos y las ciudades

El conocer el funcionamiento del agua en estos proyectos de ingeniera esde suma importancia para que el profesional durante la etapa deplanificacin de los mismos tenga el conocimiento de sus componentes ycomo ellos utilizan el agua como componente principal.

El conocimiento de el ciclo hidrolgico en estos proyectos permitir alplanificador tener un esbozo del impacto que ellos generan al entorno

natural y como afectan al ciclo hidrolgico natural.

Es de recalcar que el principal elemento de estos proyectos es lautilizacin del recurso agua y por ende la proteccin de las cuencas, y delos sistemas acuferos es importante, ya que siendo un lquido vital para elplaneta y sus sistemas de vida su conservacin depende de todos loshumanos.

el agua es un recurso esencial para la vida con un valor estratgico desdeel punto de vista econmico. Su ciclo natural aporta a la regin

potencialidades y limitaciones de partida, y su disponibilidad es unrequisito indispensable para el desarrollo de las actividades sociales yeconmicas.


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el uso del agua en grandes proyectos de ingeniería

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