FUENTES DE AGUA

INTRODUCCIÓN

Las principales fuentes de abastecimiento de agua son el agua de superficie y el agua

subterráneas. En el pasado, las fuentes de superficie incluían sólo el agua dulce natural,

como lagos, ríos y arroyos, pero con la expansión demográfica y el uso aumentado de

agua por persona en relación con estándares de vida más altos, se deben tener también

en cuenta la desalinización y el aprovechamiento de aguas residuales.

TIPOS DE FUENTES DE AGUA:

De acuerdo a la forma de abastecimiento se consideran tres tipos de fuente: aguas de

lluvia, aguas superficiales y aguas subterráneas.

AGUA DE LLUVIA

El aprovechamiento de las aguas de lluvia, se hace en aquellos casos, en los que no es

posible obtener aguas superficiales y subterráneas, de costo adecuado, de buena calidad

y cuando el régimen de lluvias sea importante. Para ello se utilizan los techos de las

casas o algunas superficies impermeables para captar agua y conducirla a sistemas cuya

capacidad depende del gasto requerido y del régimen pluviométrico.

AGUAS SUPERFICIALES

Las aguas superficiales están constituidas por los arroyos, ríos, lagos, etc., que discurren

naturalmente en la superficie terrestre. Estas fuentes no son tan deseables,

especialmente si existen zonas habitadas o de pastoreo animal aguas arriba, Sin

embargo a veces no existe otra fuente alternativa en la comunidad, siendo necesaria su

utilización, para ello se debe contar con la información detallada y completa, que permita

visualizar su estado sanitario, caudales disponibles y calidad de agua.

AGUAS SUBTERRANEAS

Estas aguas constituyen parte del ciclo hidrológico y son las que se infiltran en el terreno,

y que por percolación se mantienen en movimiento a través de estratos geológicos

capaces de contenerlas y permiten su circulación, su explotación dependerá de las

características hidrológicas y formación geológica del acuífero.

La captación de aguas subterráneas se puede realizar a través de manantiales, galerías

filtrantes y pozos (excavados o tubulares).

SELECCIÓN

En la selección de la fuente de abastecimiento, los factores a tomar en cuenta son:

Cantidad, calidad, seguridad, costo, legalidad y otros. Estos criterios no se citan en

ningún orden especial porque, en gran parte, son interdependientes. No obstante, el

costo es quizá el más importante, porque se podría usar casi cualquier fuente, si los

usuarios estuvieran dispuestos a pagar un precio lo bastante alto. En algunas zonas,

conforme la demanda creciente excede de la capacidad de las fuentes existentes, el

costo cada vez mayor de cada nuevo suministro, enfoca la atención hacia el

aprovechamiento de las aguas de desecho y la desalinización

En la mayoría de poblaciones rurales de nuestro país, existen dos tipos de fuentes de

agua: superficial y subterránea. La primera representada por las quebradas, riachuelos y

ríos, que generalmente conduce agua contaminada con la presencia de sedimentos y

residuos orgánicos, siendo necesario plantear para su captación un sistema de

tratamiento, que implica la construcción de obras civiles como bocatomas,

desarenadores, cámaras de filtros e instalación de sistemas de cloración. Plantear dicha

alternativa representa un costo elevado y en la mayoría de centros poblados del país esta

propuesta no tiene resultado satisfactorio debido principalmente al mantenimiento que

requiere el sistema.

La segunda alternativa presentada por manantiales localizados en la parte alta de la

población, generalmente tiene agua de buena calidad, y es el tipo de fuente considerada

en los sistemas de abastecimiento de agua potable por gravedad sin tratamiento.

MANANTIAL

Se puede definir un manantial como un lugar donde se produce un afloramiento natural

de agua subterránea. El agua del manantial fluye por lo general a través de una

formación de estratos gravo-arenosos (acuífero) o roca fisurada. En los lugares donde

existen estratos impermeables, estos bloquean el flujo subterráneo del agua y permiten

que aflore a la superficie.

El agua de manantial es casi pura y, por lo general se la puede usar sin tratamiento, a

condición de que el manantial este adecuadamente protegido, con una estructura que

impida la contaminación del agua. Se debe asegurar que el agua provenga realmente de

un acuífero y que no se trate de un arroyo que se ha sumergido a corta distancia.

CAPTACION

Elegida la fuente de agua e identificada como el primer punto del sistema de agua

potable, en el lugar del afloramiento se construye una estructura de captación que

permitirá recolectar el agua, para que luego pueda ser conducida mediante las tuberías

de conducción hacia el reservorio de almacenamiento.

El diseño hidráulico y dimensionamiento de la captación dependerá de la topografía de la

zona, de la textura del suelo y de la clase de manantial; buscando no alterar la calidad y

la temperatura del agua ni modificar la corriente y el caudal natural del manantial, ya que

cualquier obstrucción puede tener consecuencias fatales: el agua crea otro cauce y el

manantial desaparece.

Es importante que se incorporen características de diseño que permitan desarrollar una

estructura de captación que considere un control adecuado de aguas, oportunidad de

sedimentación, estabilidad estructural, prevención y operación. Estas características

serán consideradas en el desarrollo del presente trabajo

TIPOS DE CAPTACIÓN

Como la captación depende del tipo de fuente y de la calidad y cantidad de agua, el

diseño de cada estructura tendrá características típicas.

Cuando la fuente de agua es un manantial de ladera y concentrado, la captación constará

de tres partes: la primera, corresponde a la protección del afloramiento; la segunda: a una

cámara húmeda que sirve para regular el gasto a utilizare; y la tercera, a una cámara

seca que sirve para proteger la válvula de control. El comportamiento de protección de la

fuente consta de una losa de concreto que cubre toda la extensión o área adyacente al

afloramiento de modo que no exista contacto con el ambiente exterior, quedando así

sellado para evitar la contaminación.

Si se considera como fuente de agua un manantial de fondo y concentrado, la estructura

de captación podrá reducirse a una cámara sin fondo que rodee el punto donde el agua

brota. Consta de dos partes: la primera, la cámara húmeda que sirve para almacenar el

agua y regular el gasto a utilizare, y la segunda, una cámara seca que sirve para proteger

las válvulas de control de salida y desagüe. La cámara húmeda estará provista de una

canastilla de salida y tuberías de rebose y limpia.

DISEÑO DE UN MANANTIAL LATERAL

1.1 Caudal de Diseño:

Qmax.d = 0.76 lt/seg.Qmax.d aforo = 0.836 lt/seg.

1.2 Diseño del Material Filtrante:

Se encuentra con material para capas de filtro de ½”, 1” y 21/2”.

El cálculo de los diámetros de los estratos del suelo se supone que a través de un análisis granulométrico se ha encontrado:

d15 = 0.002 mm.d85 = 0.350 mm.

Calculo de los diámetros de estratos de filtro

FILTRO I:

d15 filtro I = 3.5x d85 suelo =3.5x0.350 = 1.225 =1.23 mm.

Por lo tanto se utilizara material del filtro I, arena gruesa de (1-2 mm)

FILTRO II:

d15 filtro II = 6x d15 filtro I =6x1.23 = 7.38 mm.

Por lo tanto se utilizara material del filtro II, grava media de (5-30mm)

FILTRO III:

d15 filtro III = 6x d15 filtro II =6x7.38 = 44.28 mm.

Por lo tanto se utilizara material del filtro III, grava gruesa de (30-70mm)

Según la ley de Darcy las características del filtro de agua a través de filtros formados por materiales granulares, tenemos

Q = K.I.A

Donde:Q = Caudal de afloramiento del manantialK = Coeficiente de permeabilidad (m/seg.)I = Gradiente hidráulicaA = área transversal de la capa del filtro

2.70 m.

0.30

2.15 m.

0.30 d1 = 1.60 m.

0.40

d2 = 0.87 m.

a 0.3

0.6 X1 1.0

X2

FILTRO I : arena gruesa K1 = 0.5 cm./seg.FILTRO II : grava media K2 = 10 cm./seg.FILTRO III : grava gruesa K3 = 102 cm./seg.

Por razones prácticas de construcción consideremos los siguientes espesores para cada estrato:

b1 = 0.30 m.b2 = 0.30 m.b3 = 0.40 m.

Luego: L = 1.00 m.

Asimismo consideremos el gradiente hidráulico igual a la pendiente del terreno (sabiendo que es igual al 15%) entonces: i = 15%

Como la dirección del flujo es perpendicular a los estratos, utilizamos la Sgte. Formula:

Permeabilidad promedio total:

Chequeo de cada estrato:

Para observar si se presenta el fenómeno de tubificación del material filtrante, es decir i > 30%

Estrato I:

Hallamos una sección promedio:

K1=0.5 cm/seg = 0.005 m/seg

Qaforo = 0.836 Lt/seg. = 0.000836 m3/seg.Qaforo = K x A x I I = 0.000836=0.005x1.82xI

I = 0.091

I = 0.091< 0.30 (cumple)

Estrato II:

Hallamos una sección promedio:

K2 =10cm./seg. = 0.10 m/seg

I = 0.0059 < 0.30 (cumple)

Estrato III:

Hallamos una sección promedio:

K3 =100cm./seg.

I = 0.0009< 0.30 (cumple)

Se observa que no existe tubificación en ningún estrato

Chequeo Para Toda Estratificación:

Kv = 0.0158 m/seg.

Calculo del Caudal Capaz de Atravesar por la Estratificación

Conclusiones:

Los espesores de los estratos del filtro son suficientes para filtrar el caudal máximo aforado de 0.836 Lts/seg.

QA < QF