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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS

FACULTAD DE AGRONOMÍA

CARRERA DE INGENIERÍA AGRONÓMICA

TRABAJO DIRIGIDO

PROPUESTA TÉCNICA PARA CAPTACIÓN DE AGUAS SUB-

SUPERFICIALES MEDIANTE GALERIAS FILTRANTES PARA PROYECTOS

DE RIEGO

HERNAN HUAYCHO PACAJES

La Paz – Bolivia

2012

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS

FACULTAD DE AGRONOMÍA

CARRERA DE INGENIERÍA AGRONÓMICA


SUPERFICIALES MEDIANTE GALERIA FILTRANTE PARA PROYECTOS DE

RIEGO

Trabajo Dirigido presentado como requisito parcial para optar el Título de

Ingeniero Agrónomo

HERNAN HUAYCHO PACAJES

Asesor:

Ing. M.Sc. Jaime Alberto Córdova Espinoza ……………….

Revisor (es):

Ing. M.Sc. Paulino Ruiz Huanca .…………………..

Ing. Genaro Serrano Coronel .…………………..

Aprobado

Presidente Tribunal Examinador .………………….

La Paz – Bolivia 2012

AGRADECIMIENTOS

A: La Facultad de Agronomía de la Universidad Mayor

de San Andrés.

Al: Docente Asesor del presente trabajo dirigido, por

haberme guiado y apoyado para la elaboración de

este documento.

A: Los Docentes Coordinadores, por su motivación y

apoyo para hacer realidad este trabajo.

A: Los Docentes Revisores, por su dinamismo y

consejos para realizar el trabajo con los objetivos

trazados.

A: Los compañer@s de estudio, muchas gracias por

ser mis amig@s.

DEDICATORIA

A Dios: Todopoderoso, quien me dio la fe, la fortaleza, la

salud y la esperanza para terminar este trabajo.

A mis padres: Modesto † y Carmen, porque me apoyaron y apoyan

siempre que lo necesito, para seguir adelante; este

logro es de ustedes más que mío por el amor y

esfuerzo que me brindan.

A mis hijos: Rodrigo y Luciana, que son mi inspiración y alegría,

ahora y siempre y con las que comparto este logro

y orgullo.

A mi esposa: Yoli, que es mi motivación y alegría, ahora y

siempre y con las que comparto este logro y orgullo.

A mis hermanos: Felipa, Elvira, Alicia, Nilda †, Edgar, Nelson, Lizet

Nancy, por su apoyo y comprensión en todo

momento.

A mis sobrinos: Charles, Ronald, Elvis, Vannesa, Klondy Neiva, Fany,

Eddy, Leysin, Julio César, Silvia, Mariela, Alex,

Leyda, Camila, Nayeli, Brizeida, por su apoyo y

comprensión en todo momento.

A: Todos mis amig@s de la Universidad, por darme

todo el apoyo para seguir adelante.

RESUMEN

El presente trabajo tiene como objetivo, proponer una técnica para la captación

de aguas sub-superficiales, mediante galerías filtrantes para proyectos de riego

en el municipio de Patacamaya del departamento de La Paz y en lugares de

características similares.

Las galerías filtrantes son estructuras aptas para la captación de aguas sub-

superficiales (subálveas) ubicadas en el lecho de los ríos.

El presente trabajo, estableció la propuesta a partir de estudios de caso, donde

caracterizó y sistematizó las experiencias de diseño y construcción de las

galerías filtrantes, en las comunidades de Capunuta, Cala Cala - Municipio de

Patacamaya del departamento de La Paz y Qollpa Churu y Anocariri - Municipio

de Machacamarca del departamento de Oruro.

La propuesta consiste en captar las aguas sub-superficiales mediante galerías

filtrantes tipo captaciones mixtas (galería de estructura bóveda de HoCo, tubería

de infiltración y aducción de PVC de 12” y cámaras de inspección de HoCo).

El trabajo concluye, que el bofedal es un indicador principal para determinar la

presencia de aguas sub-superficiales, asimismo la orientación apropiada de las

galerías filtrantes de forma perpendicular al flujo de aguas sub-superficiales,

favorecen en el buen rendimiento. Además, este tipo de obras de captación,

permite hacer uso eficiente y racional del agua en un medio donde prevalece el

escenario de “escases de agua”, así como también contar con este recurso

durante gran parte del año.

El trabajo se pone a disposición de los estudiantes y profesionales que trabajan

en el sector, con el propósito de contribuir a mejorar los servicios de diseño y

construcción de obras de riego.

INDICE

I. INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 1

1.1. Planteamiento del Problema .................................................................... 1

1.2. Justificación ............................................................................................. 2

1.3. Objetivos .................................................................................................. 2

1.4. Objetivo general ....................................................................................... 2

1.5. Objetivos específicos ............................................................................... 3

1.6. Meta ......................................................................................................... 3

II. MARCO TEÓRICO .......................................................................................... 3

2.1. Contexto Normativo ................................................................................. 3

2.1.1. Acuífero subterráneo-aguas subterráneas ........................................ 4

2.1.2. Caudal de agua ................................................................................. 5

2.1.3. Caudal de riego ................................................................................. 5

2.1.4. Cuenca hidrológica ............................................................................ 5

2.1.5. Fuente de agua.................................................................................. 5

2.1.6. Infraestructura de riego u obras de riego ........................................... 6

2.1.7. Recursos hídricos .............................................................................. 6

2.1.8. Riego ................................................................................................. 6

2.1.9. Bofedal .............................................................................................. 6

2.2. Marco Conceptual .................................................................................... 6

2.2.1. Cada gota es importante ................................................................... 6

2.2.2. Sistema de riego ................................................................................ 7

2.2.3. El diseño de sistemas de riego como un proceso social y técnico .... 7

2.2.4. Fuentes de agua ................................................................................ 8

2.2.4.1. Aguas Sub-álveas o Sub-superficiales ...................................... 9

2.2.5. Hidrología .......................................................................................... 9

2.2.6. Ciclo hidrológico .............................................................................. 10

2.2.7. Precipitación .................................................................................... 11

2.2.7.1. Formas de precipitación .......................................................... 12

Llovizna ................................................................................... 12

Lluvia ....................................................................................... 12

Escarcha ................................................................................. 12

Nieve ....................................................................................... 12

Granizo .................................................................................... 12

2.2.8. Escurrimiento ................................................................................... 13

2.2.8.1. Escurrimiento superficial ......................................................... 13

2.2.8.2. Escurrimiento sub-superficial .................................................. 14

2.2.8.3. Escurrimiento subterráneo ...................................................... 14

2.2.9. Infiltración ........................................................................................ 14

2.2.10. Relaciones precipitación-escorrentía ............................................. 15

2.2.11. Cartografía ..................................................................................... 15

2.2.12. Fuentes de agua subterránea ........................................................ 16

Vertientes o manantiales ............................................................... 16

Agua sub-superficial ...................................................................... 16

Agua subterránea profunda ........................................................... 16

2.2.13. Agua subterránea .......................................................................... 16

2.2.14. Acuíferos ....................................................................................... 18

2.2.14.1. Tipos de acuíferos ................................................................... 19

Acuíferos no confinados ................................................................ 19

Acuíferos confinados ..................................................................... 19

2.2.14.2. Alimentación y descarga ......................................................... 20

Alimentación .................................................................................. 20

Descarga ....................................................................................... 20

2.2.14.3. Propiedades del acuífero ........................................................ 20

Porosidad ...................................................................................... 20

Rendimiento específico ................................................................. 21

2.2.15. Obras de captación o toma ............................................................ 21

2.2.15.1. Captación de aguas subterráneas .......................................... 21

2.2.15.2. Captación de aguas sub-álveas o sub-superficiales ............... 22

2.2.16. Galerías filtrantes .......................................................................... 24

2.2.16.1. Historia ................................................................................... 24

2.2.16.2. Estructura filtrante (galería filtrante) ........................................ 25

Galería o bóveda ..................................................................... 27

Tubería de infiltración o de avenamiento ................................ 28

2.2.16.3. Clasificación de las galerías filtrantes ..................................... 28

2.2.16.3.1. Según características constructivas ............................. 28

Galerías propiamente dichas ........................................ 29

Zanjas o trincheras ....................................................... 29

Drenes .......................................................................... 29

Captaciones mixtas ...................................................... 30

2.2.16.3.2. Según características del acuífero ................................ 30

2.2.16.4. Condiciones requeridas para elegir la obra de toma tipo

galería filtrante ...................................................................... 31

2.2.16.5. Estudios necesarios para elegir la obra de toma tipo

galería filtrante ...................................................................... 31

Topografía ............................................................................. 31

Disponibilidad de agua .......................................................... 32

Pruebas de bombeo .............................................................. 33

2.2.16.6. Criterios de diseño ................................................................ 33

2.2.16.7. Diseño hidráulico ................................................................... 35

2.2.16.8. Flujo superficial ..................................................................... 36

2.2.16.9. Localización de ranuras y área ranurada .............................. 38

2.2.16.9.1. Criterios hidráulicos para el diseño de las barbacanas . 39

2.2.16.10. Diseño del filtro ..................................................................... 40

2.2.16.11. Utilización de las galerías filtrantes ....................................... 42

2.2.16.12. Ventajas de las galerías filtrantes construidas en

materiales no consolidados ................................................... 42

2.2.16.13. Requerimientos para el diseño de galerías filtrantes ............ 43

2.2.17. Cuenca del Altiplano ..................................................................... 44

III. DESCRIPCIÓN Y METODOLOGÍA ............................................................... 46

3.1. Ubicación geográfica.............................................................................. 46

3.1.1. Macrolocalización Patacamaya ....................................................... 46

3.1.2. Macrolocalización Machacamarca ................................................... 47

3.2. Materiales .............................................................................................. 48

3.3. Metodología ........................................................................................... 48

3.3.1. Metodología General ....................................................................... 48

3.3.2. Metodología Específica ................................................................... 49

3.3.3. Procedimiento de trabajo ................................................................. 49

3.3.3.1. Obtención de información primaria (estudio de caso) ............. 49

3.3.3.2. Obtención de información secundaria ................................... 51

3.3.3.3. Trabajo de gabinete ................................................................ 51

3.3.4. Variables de respuesta .................................................................... 52

3.3.5. Descripción de los ríos Khora y Cebada Mayu ................................ 52

Rio Khora ................................................................................................... 52

Rio Cebada Mayu ....................................................................................... 54

3.3.6. Características del ámbito físico local .............................................. 55

Capunuta .................................................................................................... 55

Cala Cala .................................................................................................... 55

Qollpa Churu .............................................................................................. 55

Anocariri ..................................................................................................... 56

3.3.7. Características generales y específicas de la galería filtrante,

diseño y construcción ...................................................................... 56

Capunuta .................................................................................................... 56

Cala Cala .................................................................................................... 58

Qollpa Churu .............................................................................................. 59

Anocariri ..................................................................................................... 61

3.3.8. Características respecto a criterios de diseño y construcción ......... 62

Capunuta .................................................................................................... 62

Cala Cala .................................................................................................... 65

Qollpa Churu .............................................................................................. 67

Anocariri ..................................................................................................... 69

3.3.9. Presencia de bofedales sobre el lecho del rio, indicador

principal ......................................................................................... 71

3.3.10. Verificación del flujo de aguas sub-superficiales a través de

pruebas de bombeo ....................................................................... 73

3.3.11. Orientación de la galería respecto al flujo de aguas sub-

superficiales ................................................................................... 73

3.3.12. Diseño hidráulico ........................................................................... 75

3.3.13. Componentes de una galería filtrante ............................................ 76

3.3.14. Funciones de los componentes de una galería filtrante ................ 79

IV. ANÁLISIS, EVALUACIÓN ............................................................................ 80

4.1. Análisis y evaluación de resultados ....................................................... 80

4.1.1. En relación a la caracterización de experiencias de técnicas

de captación de aguas sub-superficiales, mediante galerías

filtrantes ....................................................................................... 80

4.1.2. En relación a criterios básicos de elegibilidad, de modo que

permita la implementación de la técnica de captación de

aguas sub-superficiales, mediante galerías filtrantes ................. 83

4.1.3. En relación al diseño de la técnica de captación de aguas sub-

superficiales, mediante galerías filtrantes .................................... 86

V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................. 89

5.1. En relación a la caracterización de las experiencias de técnicas de

captación de aguas sub-superficiales, mediante galerías filtrantes ...... 89

5.1.1. Conclusiones ................................................................................. 89

5.1.2. Recomendaciones ......................................................................... 89

5.2. En relación a los criterios básicos de elegibilidad, de modo que

permita la implementación de la técnica de captación de aguas sub-

superficiales, mediante galerías filtrantes .............................................. 90

5.2.1. Conclusiones ................................................................................. 90


5.3. En relación al diseño tipo, de la técnica de captación de aguas sub-

superficiales, mediante galerías filtrantes .............................................. 91

5.3.1. Conclusiones ................................................................................. 91


VI. PROPUESTA TÉCNICA DE CAPTACION DE AGUAS SUB-

SUPERFICIALES, MEDIANTE GALERIAS FILTRANTES ........................... 92

6.1. Reconocimiento de campo ....................................................................... 92

6.2. Pruebas de bombeo ................................................................................. 93

6.3. Determinación de la dirección del flujo sub-superficial ............................. 93

6.4. Selección del filtro y barbacanas .............................................................. 94

6.5. Criterios técnicos para la fundación .......................................................... 95

6.6. Otros aportes de caudal ........................................................................... 95

6.7. Diseño tipo de las galerías filtrantes ......................................................... 96

Consideraciones, galerías filtrantes de estructura

bóveda ...................................................................... 96

Consideraciones, tubería de infiltración ................................................. 97

Consideraciones, tubería de aducción ................................................... 98

Consideraciones, cámara de inspección ................................................ 98

6.8. Presupuesto ............................................................................................. 98

6.9. Tiempo de ejecución ................................................................................ 98

VII. BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................. 99

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Esquema diseño sistemas de riego (Huaycho, 2012,

adaptado de Vega, del Callejo, Durán y Gutiérrez, 2002,

citado por Centro Agua, 2004) 8

Figura 2. Ciclo Hidrológico-www.galerias.educ.ar/main.php (2012). 11

Figura 3. Galería de filtración de forma abovedada (Ministerio de

Servicios y Obras Públicas, 2005) 28

Figura 4. Posiciones de una galería. Proyecto

Suma Uma-Jica (2010) 37

Figura 5. Mapa microlocalización Capunuta y Cala Cala 46

Figura 6. Mapa microlocalización Qollpa Churu y Anocariri 47

Figura 7. Croquis de la galería filtrante Capunuta 57

Figura 8. Croquis galería filtrante Cala Cala 59

Figura 9. Croquis galerías filtrantes Qollpa Churu 60

Figura 10. Croquis galería filtrante Anocariri 61

Figura 11. Sección galería filtrante Capunuta 77

Figura 12. Sección galería filtrante Cala Cala 77

Figura 13. Sección galería filtrante Qollpa Churu 78

Figura 14. Sección galería filtrante Anocariri 79

Figura 15. Rendimiento de las galerías 81

INDICE DE FOTOGRAFIAS

Fotografía 1. Vista panorámica del rio Khora 53

Fotografía 2. Vista panorámica del rio Cebada Mayu 54

Fotografía 3. Galería filtrante tipo bóveda y la cámara final-

Capunuta 63

Fotografía 4. Muro transversal aguas arriba. Se observa una

barbacana y el filtro de piedras-Capunuta 63

Fotografía 5. Cámara final de la galería. Se observa la circulación

de aguas sub-superficiales interceptada por la

galería-Capunuta 64

Fotografía 6. Cámara de inspección. Se observa el ingreso de

aguas sub-superficiales a través de barbacanas-

Capunuta 64

Fotografía 7. Escurrimiento sub-superficial en la excavación de

la galería filtrante -Cala Cala 65

Fotografía 8. Cámara inicial de la galería filtrante, cerca a un

bodefal- Cala Cala. 66

Fotografía 9. Cámara final de la galería filtrante-Cala Cala 66

Fotografía 10. Cámara de inspección. Se observa el paso del

aguas, pero no presenta barbacanas –Cala Cala 67

Fotografía 11. Vista panorámica de las galerías filtrantes, se

observa a detalle la ubicación del tajamar, muro de

protección y la cámara final-Qollpa Churu 68

Fotografía 12. Cámara que intercepta la captación de las dos

galerías filtrantes-Qollpa Churu 68

Fotografía 13. Cámara de inicio-Anocariri 69

Fotografía 14. Cámara intermedia a una profundidad de 6 m, se

ve en lo profundo la corriente del agua-Anocariri 70

Fotografía 15. Cámara intermedia a una profundidad de 2 m. Se

ve en lo profundo la corriente del agua-Anocariri 70

Fotografía 16. Cámara intermedia con una tapa precaria de

maderas- Anocariri 71

Fotografía 17. Afloramiento de aguas sub-superficiales-bofedal

Cala Cala 72

Fotografía 18. Afloramiento de aguas sub-superficiales-bofedal

Capunuta 72

Fotografía 19. Reservorio (Kotaña) de 250 m3 construida a 50 m

aguas abajo de la cámara de inicio-galería filtrante-

Cala Cala 75

INDICE DE CUADROS

Cuadro 1. Parámetro admisible para la velocidad de aproximación 40

ANEXOS

Anexo 1. Ficha de evaluación expost galerías filtrantes.

Anexo 2. Planos de las galerías filtrantes tipo captaciones mixtas.

Anexo 3. Presupuesto general y resumen de las galerías filtrantes

captaciones mixtas.

Propuesta técnica para captación de aguas sub-superficiales mediante galerías filtrantes para proyectos de riego

_____________________________________________________________________________

1


SUPERFICIALES MEDIANTE GALERIAS FILTRANTES PARA PROYECTOS

DE RIEGO

I. INTRODUCCIÓN

1.1. Planteamiento del Problema

El agua, el líquido vital por naturaleza, ha sido un factor determinante para la

evolución tanto de especies vegetales como animales. La historia dice que el

hombre procuró siempre establecerse en las inmediaciones de los ríos,

manantiales, lagos y otras fuentes de agua de donde pudiera proveerse. A lo

largo de su historia, el hombre ha tenido que enfrentarse con el problema del

agua, pues tanto resulta imperante la presencia del agua para el desarrollo de

sus actividades cotidianas, agricultura, como le es peligrosa en exceso, tal es el

caso de las grandes inundaciones y catástrofes que han ocurrido a causa del

agua y los fenómenos que suceden a raíz de esta.

Con el ciclo hidrológico se mantiene el equilibrio que debe haber con respecto al

agua, pues el agua se evapora en los océanos, se transporta en forma de nubes

hasta los continentes, cae como agua de lluvia, granizo o nieve, una parte se

incorpora a las corrientes de ríos y otra parte se infiltra al suelo y recarga los

mantos acuíferos, para posteriormente seguir con su trayectoria hasta ser

devuelta a los grandes océanos. Entonces no toda el agua de lluvia es captada

por los ríos.

En el territorio de Bolivia, existen diferentes fuentes de agua, estas pueden ser

aguas meteóricas, superficiales, subterráneas y sub-superficiales. En particular

en el altiplano central, existen fuentes de agua que están emplazadas en los

lechos de los ríos, denominadas aguas sub-superficiales o subálveas. Donde

muchas veces los pobladores del área rural, aún conociendo la existencia de

este recurso natural, por falta de información o técnicas alternativas, no pueden

captarlo. Pero no solo los pobladores del área rural desconocen alternativas de


_____________________________________________________________________________

2

captación, sino también algunas instituciones que trabajan con la temática del

agua.

1.2. Justificación

En vista de que el agua es vital, este recurso es indispensable para el consumo

humano, pero también es importante para la producción agropecuaria, y por las

razones mencionadas arriba, se deduce que las técnicas de captación de

fuentes de aguas meteóricas, superficiales y subterráneas, son conocidas y

relativamente fáciles de implementar. Para estas fuentes ya existen diseños

elaborados, y muchas instituciones tienen conocimiento sobre esto, inclusive hay

comunidades que pueden construir este tipo de obras sin necesidad de

asesoramiento técnico, sobre todo la fuente de aguas superficiales.

Sin embargo las fuentes de agua que se encuentran en los lechos de los ríos,

llamadas aguas sub-superficiales o subálveas, que son escasamente

aprovechadas y pueden ser captadas de manera eficiente mediante galerías

filtrantes. Por ello es importante plantear esta alternativa de captación.

Como una alternativa para el aprovechamiento de aguas sub-superficiales o

subálveas, el presente trabajo dirigido propone la captación de aguas sub-

superficiales mediante galerías filtrantes. El presente trabajo está dirigido a

ofrecer una alternativa para captar y/o aprovechar el agua, no es una alternativa

para proponer un proyecto o sistema de micro riego. Esta propuesta solo es uno

de los componentes del sistema de micro riego, en este caso la infraestructura

hidráulica (propuesta técnica de captación de aguas sub-superficiales).

1.3. Objetivos

1.3.1. Objetivo general

Proponer una técnica para la captación de aguas sub-superficiales, mediante

galerías filtrantes para proyectos de riego en el municipio de Patacamaya del

departamento de La Paz y en lugares de características similares.


_____________________________________________________________________________

3

1.3.2. Objetivos específicos

Caracterizar las experiencias de técnicas de captación de aguas sub-

superficiales, mediante galerías filtrantes.

Elaborar criterios básicos de elegibilidad, de modo que permita la

implementación de la técnica de captación de aguas sub-superficiales,

mediante galerías filtrantes.

Formular un diseño tipo, de la técnica de captación de aguas sub-

superficiales, mediante galerías filtrantes.

1.4. Meta

Disponer de una propuesta técnica formulada para implementar la captación de

aguas sub-superficiales, mediante galerías filtrantes en el municipio de

Patacamaya del departamento de La Paz y en lugares de características

similares.

II. MARCO TEÓRICO

2.1. Contexto Normativo

El agua constituye un derecho fundamental para la vida, en el marco de la

soberanía del pueblo. El estado promoverá el uso y acceso al agua sobre la

base de principios de solidaridad, complementariedad, reciprocidad, equidad,

diversidad y sustentabilidad.

Los recursos hídricos en todos sus estados, superficiales y subterráneos,

constituyen recursos finitos, vulnerables, estratégicos y cumplen una función

social, cultural y ambiental (Constitución política del estado, Capitulo V, de los

recursos hídricos, artículo 373).

“Es deber del estado gestionar, regular, proteger y planificar el uso adecuado y

sustentable de los recursos hídricos, con participación social, garantizando el

acceso al agua a todos sus habitantes” (Constitución política del estado, Capitulo

V, de los recursos hídricos, artículo 374).


_____________________________________________________________________________

4

“Promover sistemas de riego, con el fin de garantizar la producción

agropecuaria” (Constitución política del estado, Capitulo V, de los recursos

hídricos, artículo 406, numeral 7).

Establecer las normas que regulan el aprovechamiento sostenible de los

recursos hídricos en las actividades de riego para la producción agropecuaria y

forestal, su política, el marco institucional, regulatorio y de gestión de riego,

otorgando y reconociendo derechos, estableciendo obligaciones y

procedimientos para la resolución de conflictos, garantizando la seguridad de las

inversiones comunitarias, familiares, públicas y privadas (El 8 de octubre de

2004, se aprobó la Ley No. 2878 de Promoción y Apoyó al Sector Riego, título I,

capítulo único, artículo 1, objeto).

Tiene como ámbito de aplicación y regulación las actividades relacionadas con el

uso y aprovechamiento del agua para riego, la infraestructura e inversiones

relacionadas con estas actividades así como el rol y funciones de instituciones

públicas y privadas del sector riego, en el territorio nacional (Reglamentación,

Ley No. 2878 de Promoción y Apoyó al Sector Riego, título I, capítulo único,

artículo 2, aplicación).

Establece el marco general e institucional de la Promoción y Apoyó al sector

Riego, para la Producción Agropecuaria y Forestal (Reglamentación, Ley No.

2878, marco institucional, título I, capítulo I, articulo 1, objeto).

A efectos de la aplicación e interpretación de dicha reglamentación se

establecen las siguientes definiciones.

2.1.1. Acuífero subterráneo-aguas subterráneas

Agua estática o en movimiento existente bajo la superficie del suelo. Se

encuentra saturado completamente el volumen de los poros y fisuras de


_____________________________________________________________________________

5

estructuras geológicas sedimentarias (Reglamentación, Ley No. 2878, marco

institucional, título I, capítulo I, articulo 3, definiciones).

2.1.2. Caudal de agua

Medida física relativa a la cantidad de agua medida o expresada en volumen por

unidad de tiempo, que circula o pasa por una sección o punto y un momento

determinado (Reglamentación, Ley No. 2878, marco institucional, título I, capítulo

I, articulo 3, definiciones).

2.1.3. Caudal de riego

Caudal de agua u otra forma de distribución del agua según usos y costumbres,

condicionado por los requerimientos y limitantes de la operación y distribución

del sistema de riego, tecnologías que usa relacionado con los requerimientos de

la estrategia productiva y el manejo del agua a nivel parcelario (Reglamentación,

Ley No. 2878, marco institucional, título I, capítulo I, articulo 3, definiciones).

2.1.4. Cuenca hidrológica

La cuenca de drenaje de una corriente, es el área de terreno donde todas las

aguas caídas por precipitación, se unen para formar un solo curso de agua.

Cada curso de agua tiene una cuenca bien definida, para cada punto de su

recorrido (Villón, 2011).

2.1.5. Fuente de agua

Volumen, caudal o áreas de escurrimiento de agua en uso y aprovechamiento o

susceptible de aprovechamientos embalsados o que prosiguen un cauce o que

provienen de ríos, vertientes, acuíferos, áreas de recarga, entre otros; objeto de

derecho de uso y aprovechamiento en calidad de registro o autorización

(Reglamentación, Ley No. 2878, marco institucional, título I, capítulo I, articulo 3,

definiciones).


_____________________________________________________________________________

6

2.1.6. Infraestructura de riego u obras de riego

Estructura u obra física-mecánica o medios materiales dispuestos e

interrelacionados con el propósito de captar, almacenar, conducir o distribuir la

fuente de agua en un sistema de riego. Las más características son: presas,

obras de toma, galerías filtrantes, canales, sifones, acueductos y otras obras

directa o indirectamente relacionadas con el riego (Reglamentación, Ley No.

2878, marco institucional, título I, capítulo I, articulo 3, definiciones).

2.1.7. Recursos hídricos

Porción del agua existente que es susceptible de ser aprovechada con fines

productivos y de consumo humano (Reglamentación, Ley No. 2878, marco

institucional, título I, capítulo I, articulo 3, definiciones).

2.1.8. Riego

Aplicación artificial de agua al suelo, relacionada con fines productivos

agropecuarios o forestales como: a) proporcionar la humedad para el desarrollo

de los cultivos; b) conservar humedad ante sequias de corta duración; c)

refrigerar el suelo y la atmósfera; d) lavar o disolver las sales; e) reducir el peligro

de tubificación; f) suavizar las parcelas de producción (Reglamentación, Ley No.


2.1.9. Bofedal

Pradera natural o ecosistema, presente en zonas agro-ecológicas de puna alta,

con condiciones hídricas del suelo propias y humedad edáfica permanente que

permite una productividad alta de hierbas o forestales (Reglamentación, Ley No.


2.2. Marco Conceptual

2.2.1. Cada gota es importante

Tres cuartas partes de la tierra están cubiertas de agua, pero sólo una reducida

porción de la misma está disponible como agua dulce. De esta cantidad, cerca


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7

del 70% se utiliza para producir alimentos, la agricultura es una de las

actividades que más consume agua: utiliza cerca del 70% del total de agua dulce

procedente de los lagos, cursos de agua y acuíferos, y hasta el 95% en países

de desarrollo. La importancia de proteger los ríos y cauces de irrigación, mejorar

las técnicas de regadío y los métodos de manejo de ganado son aspectos

fundamentales (FAO, 2007).

2.2.2. Sistema de riego

Se define como un conjunto de elementos físicos e infraestructura, áreas de

riego y organización de regantes diferenciados de otros, ubicados en un espacio

territorial determinado y dispuestos con el propósito del aprovechamiento de una

fuente de agua con fines productivos, agropecuarios y forestales, basados en

acuerdos y normas convenidas reconocidas por ley y según usos y costumbres

(Ley de Riego No. 2878 – ley de promoción y apoyó al sector Riego, 2004).

Todo proyecto o sistema de abastecimiento de agua para riego, contempla tres

componentes importantes: (1) infraestructura hidráulica, (2) gestión de agua y (3)

producción agropecuaria. En la práctica, todos estos componentes son

importantes. Hasta la fecha se han implementado diferentes proyectos de riego,

utilizando para este objeto fuentes de agua que provienen de vertientes u ojos de

agua, recolección de agua de lluvia (kotañas) y embalses de ríos o lagos, es

decir aguas superficiales, sin embargo no es frecuente la explotación de aguas

sub-superficiales (Vega, 2002, citado por Centro Agua UMSS, 2004).

2.2.3. El diseño de sistemas de riego como un proceso social y

técnico

El diseño de sistemas de riego es un proceso social y técnico, basado en una

discusión y negociación permanente sobre los cambios en el sistema de riego,

en las cuales los actores involucrados influyen en la toma de decisiones.


_____________________________________________________________________________

8

El diseño de un sistema de riego implica el diseño de la futura gestión de agua y

el diseño de la infraestructura hidráulica, orientados a crear condiciones

favorables para la producción agrícola, tomando en cuenta sus

interdependencias a través del análisis de requerimientos y delimitación de

alternativas (figura 1). Los planteamientos de diseño se deben analizar en forma

continua, debido a la inter-relación existente entre los diferentes elementos o

dimensiones del sistema de riego, considerando el contexto definido por el

entorno (Vega 2002, citado por Centro Agua UMSS, 2004).

FALTA REALIZAR EL CUADR

Figura 1. Esquema Diseño sistemas de riego (Huaycho, 2012, adaptado de Vega,

del Callejo, Durán y Gutiérrez, 2002, citado por Centro Agua, 2004).

2.2.4. Fuentes de agua

Entre las fuentes de agua que pueden aprovecharse con fines de riego, según

Montaño (2011), citado por Centro Agua UMSS (2011), se tienen las siguientes:

Agua superficial (ríos permanentes, ríos intermitentes, arroyos y

quebradas)

Agua subterránea (pozos perforados, pozos excavados y manantiales)

ENTORNO: Socio-económico

Físico-ecológico

PRODUCCIÓN

AGRÍCOLA

GESTIÓN DE AGUA

(Distribución de agua)

AGUAS METEÓRICAS

AGUAS SUPERFICIALES

AGUAS SUB -

SUPERFICIALES

AGUAS SUBTERRÁNEAS

INFRAESTRUCTURA

HIDRÁULICA

Genera requerimientos

Delimita alternativas








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9

Embalses de agua (lagos y lagunas naturales, embalses artificiales y

estanques de agua (atajados)

Al tratar el ciclo hidrológico del agua, de acuerdo a la forma en que se encuentra

en la naturaleza, las distintas fuentes de provisión de agua, según (MASIL

Consultora, s/f), son las siguientes:

Aguas Meteóricas

Aguas Superficiales

Aguas Sub- Alveas (Sub-superficiales)

Aguas Subterráneas

2.2.4.1. Aguas Sub-álveas o Sub-superficiales

MASIL Consultora (s/f) indica que, las aguas que corren por el subálveo del río,

se captan en general mediante pozos filtrantes o galerías filtrantes. Son en

general aguas de buena calidad ya que han sufrido un proceso natural de

filtración. El costo de las obras para la utilización de esta agua es algo elevado.

2.2.5. Hidrología

Según Villón (2011), la hidrología es la ciencia natural que estudia al agua, su

ocurrencia, circulación y distribución en la superficie terrestre, sus propiedades

químicas y físicas y su relación con el medio ambiente, incluyendo a los seres

vivos.

El mismo autor menciona que la hidrología proporciona al ingeniero o hidrólogo,

los métodos para resolver los problemas prácticos que se presentan en el

diseño, la planeación y la operación de estructuras hidráulicas.

También se define a la Hidrología como la ciencia que se ocupa del estudio del

ciclo hidrológico.


_____________________________________________________________________________

10

Por su parte Chereque (1989), sostiene que la Hidrología está ligada al estudio

de fenómenos naturales, de manera que los métodos que emplea no pueden ser

rígidos, quedando algunas decisiones al criterio del ingeniero. Pero es necesario

hacer notar que esta falta de precisión previsible no ocurre únicamente en la

Hidrología, sino que es común a toda la ingeniería, como común es la toma de

precauciones. El empleo de la carga de fatiga y de la carga de trabajo en los

materiales es el ejemplo típico en ingeniería.

Montaño (2011), citado por Centro Agua (2011), señala que la Hidrología es la

ciencia que estudia a la cuenca hidrográfica y los cambios que experimenta en

su balance hídrico a lo largo del tiempo (ciclo hidrológico).

El mismo autor define a la cuenca hidrográfica, como el área tributaria de un

curso de agua hasta un punto determinado, separada de las cuencas

adyacentes por la divisoria de aguas (divortio aquarum), es decir la línea que une

los puntos de mayor altura que se encuentran entre cuencas vecinas. Toda el

agua superficial producida en el área circundada por la divisoria descarga a

través del punto más bajo por el cual pasa la corriente principal de la cuenca. Se

asume que el agua del subsuelo sigue la misma trayectoria, pero esta

consideración no siempre es correcta.

2.2.6. Ciclo hidrológico

Según Vásquez (2000), el ciclo hidrológico es la sucesión de cambios que sufre

el agua en la hidrósfera, y que obedece a leyes físicas.

Para el mismo autor, el ciclo hidrológico no tiene principio ni fin y es un proceso

continuo. Es el aspecto más importante de la hidrología. De su conocimiento

depende la correcta aplicación de las técnicas hidrológicas en la solución de los

problemas de ingeniería hidráulica.


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11

Chereque (1898), indica que el ciclo hidrológico, es el conjunto de cambios que

experimenta el agua en la naturaleza, tanto en su estado (sólido, líquido y

gaseoso) como en su forma (agua superficial, agua subterránea, etc.).

El Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (2002),

señala que el ciclo hidrológico consiste en la continua circulación de la humedad

y del agua en el planeta. El ciclo no tiene principio ni fin, pero el concepto de

ciclo hidrológico se origina en el agua de los océanos, los que cubren las tres

cuartas partes del globo terrestre.

Para el mismo autor, las fuerzas que hacen posible el ciclo hidrológico son la

radiación solar, la aceleración gravitacional, la atracción molecular y la

capilaridad. En la figura 2 se presenta un esquema que representa el ciclo

hidrológico.

Figura 2. Ciclo Hidrológico-www.galerias.educ.ar/main.php (2012).

2.2.7. Precipitación

Según Vásquez (2000), la precipitación y la evaporación, las cuales actúan muy

relacionadas con el agua superficial, son los procesos meteorológicos más

importantes en hidrología. La precipitación es toda forma de agua cuyo origen

está en las nubes, y cae a la superficie terrestre en forma de lluvia, granizo,

garúa o nieve.


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12

Asimismo el autor indica que en hidrología, el tipo de precipitación de mayor

importancia es la lluvia, por lo cual es la variable de entrada más significativa en

el sistema hidrológico.

También se define precipitación a toda forma de humedad, que, originándose en

las nubes, llega hasta la superficie terrestre. De acuerdo a esta definición, las

lluvias, las granizadas, las garúas y las nevadas son formas distintas del mismo

fenómeno en la precipitación (Chereque, 1989).

2.2.7.1. Formas de precipitación

Villón (2011) presenta las siguientes formas de precipitación:

Llovizna

Pequeñas gotas de agua, cuyo diámetro varía entre 0.1 y 0.5 mm, las cuales

tienen velocidades de caída muy bajas.

Lluvia

Gotas de agua con diámetro mayor a 0.5 milímetros.

Escarcha

Capa de hielo por lo general transparente y suave, pero que usualmente

contiene bolsas de aire.

Nieve

Compuesta de cristales de hielo blanco traslúcido, principalmente de forma

compleja.

Granizo

Precipitación en forma de bolas o formas irregulares de hielo, que se producen

por nubes convectivas, pueden ser esféricas, cónicas o de forma irregular, su

diámetro varía entre 5 y 125 milímetros.


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13

2.2.8. Escurrimiento

Según Villón (2011), el escurrimiento es otro componente del ciclo hidrológico, y

se define como el agua proveniente de la precipitación, que circula sobre o bajo

la superficie terrestre, y que llega a una corriente para finalmente ser drenada

hasta la salida de la cuenca (estación de aforo).

Además el mismo autor manifiesta que, si se analiza un corte esquemático de la

superficie terrestre, se tiene que la precipitación cuando llega a la superficie, se

comporta de la siguiente manera:

1. Una parte de la precipitación se infiltra.

2. Una parte de ésta, satisface la humedad del suelo, de las capas que se

encuentran sobre el nivel freático del agua.

3. Una vez que estas capas se han saturado, el agua subterránea es

recargada, por la parte restante del agua que se infiltra.

4. Otra parte de la precipitación, tiende a escurrir sobre la superficie

terrestre; a la precipitación que ocasiona este escurrimiento, se llama

altura de precipitación en exceso.

5. Una pequeña proporción se pierde.

El mismo autor, con base en lo anterior indica que, el escurrimiento se clasifica

en tres tipos:

Escurrimiento superficial

Escurrimiento sub-superficial

Escurrimiento subterráneo

2.2.8.1. Escurrimiento superficial

Es aquel que proviene de la precipitación no infiltrada y que escurre sobre la

superficie del suelo. El efecto sobre el escurrimiento total es inmediato, y existirá

durante la tormenta e inmediatamente después de que esta termine. La parte de

la precipitación total que da lugar a este escurrimiento, se denomina

precipitación en exceso.


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2.2.8.2. Escurrimiento sub-superficial

Es aquel que proviene de una parte de la precipitación infiltrada. El efecto sobre

el escurrimiento total, puede ser inmediato o retardado. Si es inmediato se le da

el mismo tratamiento que al escurrimiento superficial, en caso contrario, como

escurrimiento subterráneo.

2.2.8.3. Escurrimiento subterráneo

Es aquel que proviene del agua subterránea, la cual es recargada por la parte de

la precipitación que se infiltra, una vez que el suelo se ha saturado.

Con base en la forma en que contribuyen al escurrimiento total, el escurrimiento,

se clasifica en escurrimiento directo, cuando su efecto es inmediato, y

escurrimiento base si su efecto es retardado.

El hecho de presentarse una precipitación, no implica necesariamente que haya

escurrimiento superficial, y en algunos casos tampoco escurrimiento

subterráneo, esto depende de una serie de factores.

2.2.9. Infiltración

Chereque (1989) menciona que cuando llueve, parte de la lluvia del comienzo,

es retenida en la cobertura vegetal como intercepción y en las depresiones del

terreno como almacenamiento superficial. Conforme continua la lluvia, el suelo

se cubre de una delgada capa de agua conocida como detención superficial y el

flujo comienza pendiente abajo hacia los cursos, lo que constituye la escorrentía

superficial. Inmediatamente debajo de la superficie tiene lugar la escorrentía sub-

superficial y las dos escorrentías, la superficial y la sub-superficial, constituyen la

escorrentía directa. La infiltración es el paso del agua a través de la superficie

del suelo hacia el interior de la tierra; la percolación es el movimiento del agua

dentro del suelo y ambos fenómenos, la infiltración y la percolación, están

íntimamente ligados puesto que la primera no puede continuar sino cuando

tiene lugar la segunda. El agua que se infiltra en exceso de la escorrentía sub-


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15

superficial puede llegar a formar parte del agua subterránea, la que

eventualmente puede llegar a los cursos de agua.

El mismo autor menciona que el agua de un río, en general, puede así estar

formada de dos partes. Una parte de escorrentía (superficial y sub-superficial)

que recibe el nombre de escorrentía directa y otra parte de agua subterránea

que recibe el nombre de flujo base.

2.2.10. Relaciones precipitación-escorrentía

El agua de un río, en general está formada de dos partes: una de escorrentía

directa y otra parte de agua subterránea. Si bien ambas provienen de las lluvias,

solo la primera obedece a las precipitaciones recientes.

El poder inferir el caudal proveniente de una precipitación tiene múltiples

aplicaciones. Por ejemplo permite obtener los caudales de un río sin estaciones

hidrométricas; o extender los registros cortos de caudales a fin de someterlos a

análisis estadísticos (Chereque, 1989).

2.2.11. Cartografía

Montaño (2011) citado por Centro Agua UMSS (2011), menciona que la

cartografía son Imágenes satelitales, fotos aéreas, cartas geográficas IGM

escala1:50.000 y 1:250.000, que se utilizan para la determinación de la cuenca

de aporte. Se utilizan para conocer la ubicación geográfica del área analizada, su

extensión y algunas de sus principales características físicas. Las cartas

1:250.000 permiten conocer principalmente la ubicación y vías de comunicación.

En proyectos de microriego es recomendable utilizar cartas 1:50.000.

Las características físicas de la cuenca, según Montaño (2011) citado por el

Centro Agua UMSS (2011) son:

Tamaño de la cuenca

Forma de la cuenca


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Coeficiente de compacidad

Elevación media: curva hipsométrica

Pendiente media de la cuenca

Densidad de drenaje D, longitud hidráulica, orden de la corriente

Cobertura vegetal

Suelo y uso del suelo

2.2.12. Fuentes de agua subterránea

Según el Ministerio de Servicios y Obras Públicas (2005) se consideran entre las

fuentes de agua subterránea las siguientes:

Vertientes o manantiales

Son afloramientos naturales de agua provenientes de acuíferos subterráneos. El

afloramiento se produce cuando el acuífero intercepta una depresión del terreno,

fracturas, grietas o cambios litológicos emergiendo como una o más venas.

Según las características de cada tipo de acuífero, el caudal de la vertiente

puede variar entre el período de lluvias y el de estiaje.

Agua sub-superficial

Es el agua que se encuentra a poca profundidad del terreno, tiene recarga por

infiltración de cuerpos de agua superficial y/o de lluvia.

Agua subterránea profunda

Es el agua proveniente de los acuíferos libres, confinados y semiconfinados, que

se encuentran a profundidades mayores a los 30 metros.

2.2.13. Agua subterránea

Las aguas del subsuelo, como las aguas superficiales, provienen de las lluvias.

No son independientes unas de otras, sino que, por el contrarío, están muy

ligadas entre sí. Muchas corrientes superficiales reciben agua del subsuelo y, a


_____________________________________________________________________________

17

su vez, el agua del subsuelo se realimenta de las aguas superficiales (Chereque,

1989).

Las aguas subterráneas provienen de la infiltración directa en el terreno de las

lluvias o nieves, o indirectas de ríos o lagos. La infiltración es el proceso por el

cual el agua penetra en las capas superiores del suelo, mientras que la

percolación es el movimiento del agua en las capas del subsuelo. Si el nivel del

agua superficial está por encima del nivel freático, (influente) se produce un

aporte a las aguas subterráneas, por el contrarío, si el nivel de las aguas

superficiales, está por debajo del nivel freático (efluente), se produce un aporte a

las aguas superficiales, es por esto que se tienen las corrientes perennes, a

pesar de que no se produzca precipitación (Villón, 2011).

Desde tiempos antiguos se han utilizado pozos excavados, pozos perforados y

galerías filtrantes en el aprovechamiento del agua subterránea. La excavación de

pozos es una labor lenta y pesada, son de bajo caudal de explotación a causa de

su limitada penetración en el acuífero y normalmente, está compuesto por un

hoyo de aproximadamente un metro de diámetro (Centro Panamericano de

Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente, 2002).

La habilitación de pozos perforados se caracteriza por su construcción desde la

superficie, y el uso de herramientas pesadas permite alcanzar grandes

profundidades y, por lo tanto, la penetración completa de los acuíferos. La

instalación de bombas sumergibles facilita la extracción de caudales importantes

para el abastecimiento de agua (Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y

Ciencias del Ambiente, 2002).

El empleo de agua subterránea con fines de abastecimiento tiene ventajas y

desventajas. En cuanto a la calidad, se puede generalizar que la filtración lenta

coadyuva a la remoción de los sólidos suspendidos y de los microorganismos,

confiriendo al agua subterránea una mayor pureza en comparación con el agua


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18

superficial. Sin embargo, por haber estado en el subsuelo, puede tener mayor

contenido de sales minerales como consecuencia que los estratos geológicos

pueden poseer alto contenido de sales solubles (Centro Panamericano de


Debido a que las formaciones no consolidadas son las que tienen la mayor

probabilidad de contener agua y de ser explotadas con fines de abastecimiento

de agua, resulta que muchas veces son de origen marítimo, por lo que estas

aguas suelen ser salobres y no aptas para el consumo humano (Centro

Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente, 2002).

En lo referente a la cantidad, esta depende de las características de los

acuíferos, es, decir si son libres o confinados, de su espesor y porosidad.

Acuíferos libres y profundos pueden tener una importante capacidad de

almacenamiento que permite la extracción de caudales sin recarga inmediata, lo

que resulta importante en zonas climáticas con marcada diferencia.

Normalmente, los acuíferos confinados tienen poca capacidad de

almacenamiento; sin embargo, algunas veces están conectados con áreas de

recarga que restituyen los caudales extraídos (Centro Panamericano de


2.2.14. Acuíferos

Las formaciones que contienen y transmiten agua del subsuelo reciben el

nombre de acuíferos (Chereque, 1989).

La palabra acuífero proviene del latín y significa que lleva a agua. El acuífero

está representado por formaciones geológicas de estructura permeable que se

encuentran saturadas de agua, y con propiedades físicas que permiten el

almacenamiento y el desplazamiento del agua a través de ella, y que es capaz

de suministrar agua a pozos, galerías y manantiales, los que a su vez pueden

ser empleados con algún fin beneficioso (Villón, 2011).


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19

Un acuífero puede estar constituido por una a varias capas de grava, arena,

piedras calizas cavernosas o un gran estrato de roca no porosa pero fracturada.

Los mantos acuíferos pueden tener unos pocos metros de espesor o varios

cientos de metros; estar situados superficialmente o a gran profundidad, ser de

extensión pequeña o hasta de gran tamaño que abarca cientos de kilómetros

cuadrados, pero en todo caso los acuíferos son de extensión limitados (Villón,

2011).

2.2.14.1. Tipos de acuíferos

Acuíferos no confinados

Según Chereque (1989) el flujo es libre como en los canales; la línea de energía

es siempre descendente en el sentido del flujo; el nivel freático sigue más o

menos las mismas variaciones de la superficie. El espesor, desde la parte

inferior del nivel freático hasta el nivel freático, alcanza valores que varían desde

unos cuantos metros hasta cientos de metros.

El mismo autor sostiene, que los acuíferos no confinados son como verdaderos

lagos subterráneos en material poroso; como no hay restricción en la parte

superior el nivel freático es libre de subir y bajar. Muchas veces estos acuíferos

alimentan corrientes superficiales y lagos.

Acuíferos confinados

Chereque (1989) sostiene que son acuíferos comprendidos entre dos estratos

impermeables. El flujo es a presión, como en las tuberías. En vez de un nivel

freático se tiene ahora un nivel piezométrico. La línea de energía, como el caso

de los acuíferos no confinados, se confunde prácticamente con el nivel

piezométrico debido a que la altura de velocidad del agua es muy pequeña.

El mismo autor manifiesta que los acuíferos confinados presentan las ventajas

de conducir el agua a grandes distancias y entregar el agua por encima del nivel

del acuífero, y las desventajas de tener áreas de recarga relativamente


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20

pequeñas, rendir menos agua y provocar asentamientos del terreno en los

lugares de extracción (pozos de bombeo).

2.2.14.2. Alimentación y descarga

Alimentación

Chereque (1989) en el caso de un acuífero no confinado, manifiesta que el agua

del subsuelo se alimenta de las lluvias, ya sean directamente o indirectamente a

través de las corrientes superficiales y lagos. El agua de lluvia sufre primero

intercepción debido a la vegetación, y almacenamiento en las depresiones del

terreno y en la zona vadosa. Del resto, una parte sufre escorrentía y otra llega

eventualmente a la zona de agua subterránea. Quiere decir que solo las lluvias

prolongadas de fuerte magnitud alimentan el agua del subsuelo.

Descarga

Chereque (1989) señala que el agua del subsuelo en exceso de la capacidad del

acuífero se descarga de dos maneras: por evapotranspiración, cuando el cordón

capilar llega a los sistemas radiculares de la vegetación y por salida superficial,

si el nivel freático intersecta la superficie del terreno.

2.2.14.3. Propiedades del acuífero

Para Chereque (1989) las dos propiedades importantes de los acuíferos son:

Porosidad

Definida como la relación del volumen de vacios al volumen total, mide la

capacidad de una formación para contener agua. La porosidad varía desde

valores muy altos en las arcilla (45%), hasta valores muy bajos en las

formaciones con grandes cavidades o cavernas. Una alta porosidad no indica

que el acuífero rendirá grandes volúmenes de agua a un pozo.


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Rendimiento específico

Es el volumen de agua, expresado como un porcentaje del volumen total del

acuífero, que drenará libremente o por gravedad del acuífero. Es siempre menor

que la porosidad porque una parte del agua es retenida por fuerzas capilares y

moleculares. Las arcillas, aunque tienen una alta porosidad, rinden poca agua a

los pozos debido a esas fuerzas. Los acuíferos económicamente más

importantes son los depósitos de arenas y gravas.

2.2.15. Obras de captación o toma

La Agencia de Cooperación Internacional del Japón-JICA. Proyecto Suma Uma

(2010) sostiene que las obras de captación u obras de toma de aguas

superficiales y sub-superficiales se diseñan para aprovechar el curso de agua que

se tiene en una cuenca ó en un manantial.

Para Materón (1997) citado por Maldonado (2011), la obra de captación o toma,

consiste en una estructura que permite la salida de los volúmenes de agua que

en determinado momento pueden superar el nivel de las aguas normales en la

toma. La salida de las aguas de exceso debe entregarse a un canal situado

aguas abajo de la presa. También se acostumbra llamar a este tipo de obra

como obra de excedencias o aliviadero.

Además el autor indica que, las obras de toma pueden ser de diferentes formas,

sin embargo su operación consiste en válvulas de cierre u operación de

compuertas. Las obras de toma constan de una estructura de entrada,

compuerta o válvulas, ducto y estructura de salida. La obra de toma se puede

definir como una estructura destinada a captar o extraer una determinada

cantidad de agua de una corriente.

2.2.15.1. Captación de aguas subterráneas

Una captación de agua subterránea es una obra hacia la cual fluye el agua de

los pequeños poros, cuando es extraída por medio de alguna obra artificial o


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22

implemento mecánico, creando un cono de depresión que se extiende hacia los

lados de la zona de extracción. La depresión resulta ser menos acentuada

cuanto más distante se encuentre del punto de extracción (Centro Panamericano

de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente, 2002).

El hecho de que una excavación o perforación se llene de agua, no implica

necesariamente que sea una buena captación. Para ser calificada como tal,

después de vaciada debe estar en capacidad de volver a llenarse rápidamente, e

idealmente, que el agua no pueda ser agotada para un determinado caudal de

extracción, es decir, que su poder de recuperación sea superior a la capacidad

de extracción (Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del

Ambiente, 2002).

2.2.15.2. Captación de aguas sub-álveas o sub-superficiales

La Comisión Nacional del agua (2002) sostiene que el término “sub-superficial”

se refiere al agua que se infiltra a escasa profundidad, como por ejemplo, en el

subálveo de los ríos, que es aquella franja longitudinal entre ambas márgenes de

una corriente, en la cual, por ser la interfase río -acuífero, el nivel del agua

freática se encuentra a escasa profundidad. Por efecto de la infiltración del agua

de la corriente en el subsuelo, ésta es de buena calidad. Siendo posible,

mediante una obra de toma sencilla, extraerla con las ventajas que ofrecen su

filtración natural y economía de la captación. Conviene recordar que una

corriente puede alimentar un acuífero o, en caso contrario, dependiendo de las

pendientes hidráulicas del nivel freático, éste puede alimentar a la corriente

(corrientes perennes); en cualquiera de los casos, el nivel freático se encuentra a

escasa profundidad de la superficie del terreno.

El mismo autor manifiesta que para captar aguas sub-superficiales se pueden

construir pozos excavados de poca profundidad, llamados “norias” o mediante un

sistema sencillo de hincado de pozos de pequeño diámetro y profundidad si es

muy somero el nivel freático de las aguas. Para la captación más eficiente del


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23

agua sub-superficial, se utilizan pozos someros tipo Ranney, que constan de un

depósito central en donde se capta el agua que recolectan tuberías radiales

perforadas e inmersas en la zona saturada del acuífero.

Por otra parte señala que los puyones o pozos hincados son una alternativa

económica para aquellos casos en que se tenga una fuente sub-superficial

confiable. Se utilizan además galerías filtrantes, opción adecuada cuando se

desea interceptar perpendicularmente el flujo sub-superficial. En este caso, para

pequeñas galerías se instalan tuberías ranuradas en el fondo de la excavación

rellena de grava graduada.

Finalmente el autor sostiene, que las aguas sub-álveas son llamadas aguas

freáticas que se caracterizan por estar a presión atmosférica, a poca profundidad

o relativamente baja y no estar confinadas, pues circulan a través de mantos

porosos como arena, grava, tobas poco coherentes, aluviones, etc. Estas aguas

se captan mediante pozos a cielo abierto, galerías filtrantes o mediante sistemas

de puyones (well point), o pozos Ranney, un ejemplo claro de aprovechamiento

de estas aguas son los pozos emplazados en el subálveo de cauces

superficiales, sobre todo en aquellos casos en los que el acuífero es alimentado

por la corriente.

Para Jica-Proyecto Suma Uma (2010) las aguas sub-álveas, también son

denominadas como aguas sub-superficiales. El tipo de obras de toma para

realizar captación de aguas sub-álveas o sub-superficiales, son obras que

captan el agua que se infiltra a escasa profundidad. Por efecto de infiltración del

agua de la corriente en el subsuelo, esta es de buena calidad, siendo posible

extraerla con las ventajas que ofrecen la filtración natural y economía de

captación.

El mismo autor señala que para captar aguas sub-superficiales se pueden

construir pozos excavados de poca profundidad, galerías filtrantes, que es una


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opción adecuada cuando se desea interceptar perpendicularmente el flujo sub-

superficial. Entre este tipo de obras de toma tenemos las galerías filtrantes y los

tajamares.

2.2.16. Galerías filtrantes

2.2.16.1. Historia

La Dirección Nacional de Servicios Académicos Virtuales (2010), señala que las

galerías filtrantes tienen su origen en los denominados Kanats que se

desarrollaron hace 2700 años en América, Persia, Pakistán, Egipto, etc. Los

Kanats están constituidos por una galería conectada a pozos de ventilación cada

50-100 m. hasta un punto donde aflora el agua que era conducida por la propia

galería hacia el exterior. Algunos Kanats tienen casi 50 Km. de longitud y

alcanzan una profundidad de hasta 120 m.

Por su parte el Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del

Ambiente (2002) expresa que para el hombre, la necesidad de utilizar el agua es

tan antigua como su propia existencia y por consiguiente, desde sus inicios tuvo

la preocupación por conocer sus características, sus orígenes, su dinámica y sus

aplicaciones.

El mismo autor expresa que en la antigüedad, tanto los chinos como los sirios,

egipcios y romanos fueron muy hábiles en el manejo de las aguas para

destinarlas al riego de campos agrícolas y al abastecimiento de agua a las

ciudades. Durante la máxima expansión del imperio romano, en donde abarcó

territorios de cerca de 25 países actuales, se hicieron construcciones que hoy en

día deslumbran por su belleza arquitectónica, pero fueron igualmente

importantes, sus sistemas de acueductos que suministraban agua potable a sus

diferentes poblaciones, así como sus termas y baños públicos.

También el mismo autor indica que en América, al igual que en las antiguas

culturas europeas y asiáticas, las poblaciones también se desarrollaron a orillas

de ríos y lagos. Sin embargo, gran parte de las labores agrícolas se realizaron


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durante los períodos de lluvia, lo llevó al desarrollo de diferentes tipos de obras

hidráulicas con la finalidad de ampliar sus fronteras agrícolas. Así por ejemplo,

los incas desarrollaron el cultivo en terrazas en las laderas de montañas, que

eran irrigadas por complejos sistemas de canales y embalses artificiales de

agua. De otra parte, hace más de 1.500 años, la cultura Nazca construyó

galerías de filtración para irrigar sus campos agrícolas, las que hasta el día de

hoy son empleadas con los mismos propósitos.

2.2.16.2. Estructura filtrante (galería filtrante)

Una galería es una excavación en forma de túnel generalmente de suave

pendiente y sección apreciable (1,5 a 2 m de alto por 0,6 a 1,2 m de ancho), con

un nivel de agua libre que discurre por su fondo. La función de una galería es

doble y que, además de actuar como elemento de captación de agua, sirve

también como medio de transporte de ésta (Wikipedia, 2008).

Por su parte el Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del

Ambiente (2002) considera a las galerías filtrantes, como obras de captación de

aguas subálveas o sub-superficiales ubicadas en los lechos de los ríos o en sus

márgenes, constituidas por medio de drenes o bóvedas.

Según MASIL Consultora (s/f) las galerías filtrantes son pozos horizontales

dotados de una cierta pendiente que recogen agua en toda su longitud. Son una

forma simple de obtener agua filtrada. Para que el proceso de filtrado sea

completo las galerías deben constituirse por lo menos a 15 m de la orilla del río o

lago. Para su construcción se abre una zanja en las capas de arenas acuíferas y

luego se recoge el agua mediante una tubería perforada con pendiente hacia un

pozo central donde se bombea. La longitud de la zanja es función de la cantidad

de agua necesaria y de las dimensiones del acuífero. Alrededor de la tubería

colocada se ubican cantos rodados de 12 a 25 mm. El resto de la capa filtrante

se formará con arena y grava granulada. El espesor del filtro debe ser de 30 cm

a 40 cm desde la tubería hacia fuera.


_____________________________________________________________________________

26

El mismo autor manifiesta que las galerías filtrantes son sistemas de drenaje,

que captan el agua de la napa freática superficial de los acuíferos situados en los

lechos sedimentarios de los cauces de los ríos.

Según el Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente

(2002) la calidad de agua subálvea está fuertemente vinculada a la calidad de

agua superficial; sin embargo, el proceso de filtración a través del material

poroso conduce a la remoción de sólidos suspendidos y de microorganismos,

por lo que su concentración es mucho menor a la del agua superficial que

alimenta al acuífero. Según la topografía, el agua puede ser extraída por

gravedad o mediante bombas.

El Proyecto Suma Uma-Jica (2010) indica que la galería filtrante se emplea para

captar el agua sub-superficial. Su representación es un conducto perforado,

enterrado sobre el lecho permeable de un río, con objeto de captar agua sub-

superficial mediante tuberías colocadas en el muro aguas arriba de la galería.

“Se construye cuando no es posible fundar la presa derivadora en material

impermeable, o cuando una toma superficial no es confiable”.


indica que las galerías de filtración son obras sencillas que captan agua filtrada

en forma natural, funcionando como pozos horizontales. Estas estructuras

recolectan el agua subálvea o superficial a todo lo largo de su recorrido y

resultan ventajosas cuando es posible su construcción, constituyéndose la mayor

parte de las veces, en una importante alternativa de suministro de agua, tanto en

cantidad como en calidad. Muchos pueblos y ciudades en países poco

desarrollados están situados a lo largo de ríos o lagos, cuyas orillas están

constituidas por capas de arenas y gravas por donde circula el agua subálvea

alimentada por aguas superficiales. Estas capas suelen ser fáciles de excavar,

por lo que constituyen excelentes emplazamientos para drenes o galerías. Para

esto, se excava la zanja en cuyo fondo se coloca el dren o se horada un socavón

al cual se le reviste interiormente, el agua se recolecta en una cámara o pozo


_____________________________________________________________________________

27

central desde donde es conducida para su posterior uso. La longitud del dren o

galería depende de la cantidad de agua deseada y de las dimensiones del

acuífero.

Además el autor manifiesta de manera general que, las galerías son obras

destinadas a la captación y conducción del agua subterránea hasta un punto

determinado, bien sea para su distribución o para consumo. Para efectos del

presente documento, se consideran como galerías a los sistemas de captación

de aguas subálveas o superficiales ubicadas en los lechos de los ríos o sus

márgenes por medio de drenes o bóvedas.

En cuanto a la construcción, las galerías requieren de una cuidadosa

planificación de los trabajos para asegurar el buen funcionamiento del mismo y a

la vez evitar accidentes. La organización de los trabajos y la concepción de su

ejecución dependerán en todo caso del tipo de material a excavar, consolidación

o dureza del suelo, profundidad a que se encuentran las aguas subterráneas,

entre otras.

Según el Ministerio de Servicios y Obras Públicas (2005) la galería filtrante es la

estructura que permite captar agua sub-superficial a través de obras paralelas o

transversales a los cuerpos de agua. El propósito de estas obras, es interceptar

el flujo natural del agua sub-superficial, para que ingrese, por gravedad, al

interior de la estructura o tubería y sea conducida hacia una cámara recolectora

en uno de los márgenes del río, y las estructuras filtrantes pueden ser:

Galería o bóveda

Consiste en una estructura robusta enterrada en el lecho del cuerpo de agua

para captar un volumen importante de agua y cuando las condiciones de

pendiente del terreno lo permiten. Se emplea en quebradas o arroyos de bajo

caudal superficial.


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28

El diseño (largo, ancho y alto) como la disposición de la galería (transversal o

paralela al curso de agua) dependerá de las condiciones del cuerpo de agua y

del material de arrastre. La estructura debe ser calculada para soportar el

empuje del agua y áridos, como también, la carga estática de los áridos y agua

por encima de ella (figura 3).

Figura 3. Galería de filtración de forma abovedada (Ministerio de Servicios y Obras

Públicas, 2005).

Tubería de infiltración o de avenamiento Son tuberías perforadas o ranuradas instaladas de forma transversal o paralela a

los cursos de agua. Para el dimensionamiento de la misma, deberá considerarse

la cantidad de agua que se quiere captar y la capacidad o rendimiento del agua

subálvea. Requiere de una cámara recolectora del agua que al mismo tiempo

funcione como desarenador. La longitud de la tubería de infiltración se calcula en

función del caudal.

2.2.16.3. Clasificación de las galerías filtrantes

2.2.16.3.1. Según características constructivas


indica que las galerías pueden ser clasificadas como:


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29

Galerías propiamente dichas

Son excavaciones horizontales que se inician con un emboquillado o boca de

entrada, desde donde se procede a excavar la galería propiamente dicha. La

parte inferior de la galería se encuentra ubicada por debajo del nivel de agua en

la zona de saturación, y la parte superior en la zona húmeda. La sección

transversal tiene dimensiones suficientes como para permitir el desplazamiento

de los equipos y de las personas encargadas de su construcción.

Usualmente las secciones son de 1,80 x 0,80 m, con pendientes del piso

comprendidas entre uno y diez por mil. Para facilitar los trabajos, deben

excavarse pozos de ventilación cada 40 o 100 m a fin de ventilar la galería y

para retirar los materiales provenientes de la excavación.

Zanjas o trincheras

Están compuestas por excavaciones a cielo abierto, utilizadas fundamentalmente

cuando el agua subterránea está muy próxima a la superficie del suelo y no se

requieren provocar grandes descensos del nivel freático. Normalmente, las

profundidades no exceden los seis metros. Este tipo de obra está sujeta a

contaminación superficial.

Drenes

Están compuestos por perforaciones horizontales o excavaciones de zanja en

cuyo interior o fondo se instalan tuberías perforadas o ranuradas conocidas

como drenes. Estos drenes se instalan en la zona húmeda del acuífero y se

encuentran cubiertos con material seleccionado para garantizar un adecuado

rendimiento. En el caso del tipo zanja, el relleno se efectúa con el material

proveniente de la excavación y se concluye con el sellado de la superficie para

minimizar la contaminación del agua por infiltración de las aguas superficiales.

Normalmente, los diámetros de los drenes son mayores a 200 mm, con

pendientes que fluctúan entre uno y cinco por mil. Dependiendo de la longitud de

los drenes y del número de ellos, se instalan buzones de reunión.


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30

Captaciones mixtas

Las galerías propiamente dichas y los drenes pueden combinarse con las

captaciones verticales, dando como resultado captaciones del tipo mixto

representadas por los pozos radiales, que se ejecutan cuando el nivel de las

aguas subterráneas se encuentra a mucha profundidad y hace económicamente

inviable la construcción de cualquier otro tipo de galería. La obra consiste en la

construcción de un pozo vertical que se prolonga hasta llegar al nivel freático,

desde donde se inicia la construcción de uno o más emboquillados o bocas de

entrada, mayormente en sentido perpendicular a la dirección del flujo de las

aguas subterráneas. En el caso de las galerías propiamente dichas, las

secciones y pendientes son similares a las señaladas anteriormente y si la

longitud de cada ramal es mayor a 50 m, es conveniente la construcción de

pozos para ventilación y para la extracción del material de excavación cada 50

metros.

2.2.16.3.2. Según características del acuífero

El Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (2002)

indica a su vez que, las galerías de filtración se clasifican de acuerdo a las

principales características del acuífero: a) patrón de flujo; y b) régimen de

escurrimiento.

Los patrones de flujo pueden ser de dos tipos: a) líneas de flujo horizontales con

equipotenciales verticales, y b) líneas de flujo radiales con equipotenciales

cilíndricos o semicilíndricos.

El primer tipo de líneas de flujo es característico de las galerías que

comprometen todo el espesor del acuífero y está representado por las galerías

tipo trinchera, zanja o socavón en donde las líneas de flujo del escurrimiento se

asemejan a líneas rectas inclinadas con respecto a la horizontal, y las

equipotenciales quedan constituidas por superficies planas que casi coinciden

con la vertical, excepto en las inmediaciones de la captación misma.


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31

El segundo tipo de líneas de flujo se presenta en acuíferos profundos con

galerías superficiales del tipo dren y se caracteriza por que las líneas de flujo del

escurrimiento representan curvas radiales dirigidas hacia la captación, y las

equipotenciales quedan constituidas por superficies cilíndricas, con el centro en

el punto de captación.

2.2.16.4. Condiciones requeridas para elegir la obra de toma

tipo galería filtrante

El Proyecto Suma Uma-Jica (2010) indica que se implementa este tipo de obra

en los siguientes casos:

Cuando una toma superficial no es confiable.

Cuando la construcción de una galería podría ser la forma más barata de

captar el flujo temporal sub superficial o superficial, en caso de ríos

anchos y de flujo discontinuo.

Cuando no es posible fundar la presa derivadora en material

impermeable, lo que puede causar pérdidas de agua.

2.2.16.5. Estudios necesarios para elegir la obra de toma tipo

galería filtrante

Según el Proyecto Suma Uma-Jica (2010) se deberá realizar los siguientes

estudios:

Topografía

Antes de realizar esta actividad la ubicación de la galería filtrantes debe estar

bien definida. Antes de llevar al topógrafo se debe analizar con cuidado la

ubicación, hablar con los interesados y definir toda el área a ser servida.

Primero, se deben poner BMs (puntos de referencia, que tiene

coordenadas y altura), bien marcados en el sitio y en los planos con cotas

bien definidas. Las escalas apropiadas de planos varían entre 1:200,1:100

o 1:50, con curvas de nivel cada metro.


_____________________________________________________________________________

32

El plano debe ser preparado con detalle, incluyendo las características del

lecho del río, como límites del caudal y del área de inundación en

crecidas.

Es importante tomar secciones transversales del río para analizar crecidas

máximas, señalando las marcas dejadas por las mismas.

Disponibilidad de agua

Las investigaciones detalladas son caras y en una primera instancia se debe

aplicar un método económico para determinar si un sitio en particular es

adecuado para la construcción de una galería filtrante.

Donde se va a captar flujo sub superficial, se necesita determinar como primeros

datos la profundidad y pendiente del nivel freático. Si este nivel está a más de

1.80 m., se debe analizar bien la construcción por los costos:

Se debe excavar un pozo en el eje de la galería y otros 2, uno aguas

arriba y otro, aguas abajo, a unos 50 m del eje. Así se determina la

pendiente del nivel freático.

El flujo aproximado se puede entonces determinar utilizando la ecuación

de Darcy.

Si esta estimación preliminar muestra resultados satisfactorios, entonces se

debe hacer investigaciones más detalladas.

Para investigar las condiciones sub superficiales, se determinan 4 parámetros:

La profundidad y el perfil de la roca madre a fin de determinar la

profundidad de flujo y la máxima profundidad a la cual se puede fundar la

galería.

La profundidad del nivel freático.


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33

Para confirmar y cuantificar la cantidad del flujo sub superficial, aplicando

la ecuación de Darcy:

Q = k·A·h/L

Donde: Q = caudal (m3/s)

K = conductividad hidraúlica (m/s)

A = area (m2)

H = altura del agua (m)

L = profundidad del suelo (m)

Para determinar los parámetros físicos de los materiales del lecho para el

diseño del filtro de la galería y la profundidad se socavación.

Estos parámetros se determinan excavando un número de pozos y realizando

pruebas. La permeabilidad se determina por pruebas de bombeo.

Pruebas de bombeo

Se requiere una prueba de bombeo para determinar las características

hidráulicas del acuífero. El principio es simple. De un pozo con filtro, el agua se

bombea un cierto tiempo y a un cierto caudal. El efecto de este bombeo se mide

en el pozo bombeado.

Las características del acuífero se conocen entonces aplicando a estos

resultados las fórmulas apropiadas.

2.2.16.6. Criterios de diseño

Según el Proyecto Suma Uma-Jica (2010), la obtención de información de

campo, permite tener herramientas para un buen diseño.

Por prueba de bombeo

El pozo de bombeo se debe situar en el eje central de la galería, cerca al centro

del río para evitar el problema de los efectos de borde. Es también importante

que el pozo de bombeo se situé a considerable distancia de cualquier flujo


_____________________________________________________________________________

34

superficial, ya que su infiltración tendría un fuerte efecto en los resultados de la

prueba. Si fuera necesario, se debería desviar el flujo fuera del área de bombeo.

Cuando el pozo es muy profundo (el acuífero) es más apropiado perforar hasta

1.25 veces la profundidad anticipada de la galería, ya que los resultados serán

más representativos de las condiciones del acuífero en la zona de influencia de

la galería. La mayor longitud posible del pozo debería ser instalada con un filtro,

con su límite superior correspondiente a la profundidad anticipada de abatimiento

del acuífero, más una protección adicional por la caída del nivel freático. Se

recomienda que el filtro del pozo sea del suficiente tamaño como mantener la

velocidad de entrada del agua en menos de 3.05 cm/s. A esta velocidad las

pérdidas por fricción en el filtro son despreciables. El tamaño de las aberturas del

filtro es importante, debe ser seleccionado de acuerdo al tamaño del grano del

material del acuífero.

El pozo con filtro debe ser rodeado por un empaque de grava de 3” a 8” de

espesor. La grava debe ser redondeada, limpia, con partículas bien graduadas

para asegurar que la formación alrededor del empaque sea completamente

retenida. La bomba debe ser capaz de operar varios días sin parar. Debe tener

la suficiente capacidad para crear un razonable abatimiento en el pozo. Debe ser

capaz de operar a descarga constante. La velocidad de la bomba debe ser

ajustable para poder lograr descarga constante, o bien usar válvulas.

Donde se estime que el nivel puede caer menos de 4-5 m se pueden usar

bombas centrífugas. Para bombeo más profundo se debería usar bombas

sumergibles tipo turbina. Se deben tener bombas de más o menos 10-20 litros

segundo de capacidad, de velocidad ajustable. La descarga de la bomba se

debe conducir fuera del área de influencia del pozo de bombeo o de los

piezométricos. Esto significa por lo menos 30 m más allá del piezómetro más

alejado.


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35

Ecuación de Dupuit para acuífero confinado:

(S1 - S2)

ln (r2 ∕ r1)

Ecuación de Dupuit para acuífero libre:

(h12 - h2

2) ln (r2 ∕ r1)

Donde:

Q = descarga en unidades homogéneas

K = permeabilidad

D = profundidad desde el nivel freático hasta la roca madre

S1= Descenso del nivel freático en el piezométrico 1 a distancia r1, en

condiciones de equilibrio.

S2 = descenso del nivel freático en el piezométrico 2 a distancia r2, en

condiciones de equilibrio.

Hantush ha demostrado que la anterior ecuación puede también ser usada

cuando el pozo solo penetra parcialmente al acuífero, con la variante de que “S”

debe ser reemplaza por:

S1 = S – S2∕ 2d

Donde:

d = profundidad de penetración del pozo

2.2.16.7. Diseño hidráulico

Jica-Proyecto Suma Uma (2010) explica cómo capturar parte del flujo superficial

y sub superficial según la longitud, orientación, profundidad y área de ranuras.

Aquí se trata solo para condiciones de flujo en equilibrio donde la entrada de

agua sale en forma permanente ya sea por gravedad o por bombeo. Las

condiciones de flujo no estable, causadas por la extracción intermitente del agua

de la galería, no serán analizadas.

Q = 2π·K·D

Q = π·K·


_____________________________________________________________________________

36

2.2.16.8. Flujo superficial

Jica-Proyecto Suma Uma (2010) afirma que las galerías que aceptan flujo

superficial se colocan generalmente longitudinalmente o diagonalmente al lecho

del río. Se encuentran rodeadas por filtro graduado altamente permanente que

se extiende desde la superficie del río. La infiltración del flujo superficial al filtro y

a la galería se ve limitada por 3 condiciones:

La velocidad de infiltración del río en el filtro

La permeabilidad del filtro

El flujo en las ranuras de la galería

Para diseñar una galería y filtro se debe chequear cada una de estas

condiciones. Primero, la velocidad de infiltración determinada en el lecho natural

del río debe ser usada como una aproximación cercana para determinar la tasa

de infiltración. Esto porque después de unas pocas crecidas sobre el filtro, la

velocidad de infiltración en la capa superior del filtro tomará la del curso natural

del río. Para obtener la tasa de infiltración, se debe multiplicar la velocidad de

infiltración por el área del filtro sobre la cual la corriente estará en contacto.

Como se muestra en la figura 4, el área de contacto depende del ancho de la

corriente, la orientación de la galería, el ancho del filtro en la superficie y la

velocidad de la corriente. Los posibles casos son los siguientes:

a. Para galería longitudinal, si la galería es más delgada que el filtro, el área

es L*b, y si es más ancha, es L*B. Fig.4a.

b. Para una galería transversal donde la corriente puede ser móvil o fija,

A=b*B. Fig.4b.

c. Para una galería diagonal donde la corriente puede ser móvil o fija, el área

es A = (B/sen α)*b. Fig.4c.


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37

Figura 4. Posiciones de una galería (Proyecto Suma Uma-Jica, 2010).

Para la segunda condición, es decir para determinar la permeabilidad del flujo a

través de la capa de filtro, se debe usar la siguiente ecuación:

2 πkH Qu = ─────── Ln(2d ∕ r)

Donde:

Qu = caudal que se puede obtener por unidad de longitud de galería.

d = profundidad del centro de la galería por debajo del lecho del río

r = radio de una galería circular, o la media de la mitad de la altura y ancho

de una galería rectangular.

k = permeabilidad de la capa de filtro

H = profundidad del flujo desde el nivel del agua hasta el centro de la galería.


_____________________________________________________________________________

38

Para la tercera condición, se considera que el caudal total será:

Q = Qu*L

L = profundidad (m).

Construyendo las ranuras de la galería según las recomendaciones dadas, la

entrega del flujo no será limitante, entonces el flujo a la galería de una longitud

dada será Q.

2.2.16.9. Localización de ranuras y área ranurada

Jica-Proyecto Suma Uma (2010) menciona que la localización de las ranuras y el

área abierta de la galería dependerán de:

La cantidad de flujo

La orientación de la galería

La forma de entrada de flujo

El flujo que debe pasar aguas abajo de la galería

La integridad estructural de la galería

A fin de asegurar que las pérdidas por entrada a la galería sean pequeñas se

recomienda que la velocidad de entrada a las ranuras se limite a un máximo de

0,03 m/s. Se sugiere que esta velocidad se mantenga incluso con el 50% de las

áreas ranuradas bloqueadas. El ancho de las ranuras debe ser máximo de 1”

(2,54 cm) y debe establecerse de acuerdo con el diseño de la capa del filtro

adyacente, de modo que este material no pueda pasar por las ranuras. Donde se

diseña una galería para captar flujo superficial, las ranuras se deben abrir en

ambos lados de la galería y en la parte superior. Donde se diseña una galería

transversal para captar flujo sub superficial y se ha asumido una galería de baja

resistencia radial en el diseño, entonces todas las ranuras se deben hacer en la

parte de aguas arriba. Se deben sin embargo hacer también algunas ranuras en

la cara aguas abajo que en teoría operaran si se tapan las ranuras de aguas

arriba.


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39

Se debe dejar sin ranuras la parte más baja de ambas paredes, para formar el

canal de flujo por la galería al punto de descarga.

Se debe también tomar en cuenta la integralidad estructural de la galería al

diseñar las ranuras. A fin de lograr esto, no se debe abrir más del 60% del área

de las paredes.

Cuando el área abierta es insuficiente para satisfacer las condiciones hidráulicas

descritas antes, y que satisfaga la máxima velocidad de entrada, entonces se

debe alargar la galería.

2.2.16.9.1. Criterios hidráulicos para el diseño de las

barbacanas

El diseño de barbacanas esta guiado por dos principios:

Que brinden suficiente capacidad para transferir el agua del subálveo

hacia la galería

La capacidad del orificio puede ser expresada en términos de velocidad

permisible de aproximación de masa del fluido entrante desde el subálveo y

evacuado por las barbacanas.

Qa = c·Atb·v

Donde:

Qa = caudal de aguas del subálveo captado por las barbacanas.

Atb = área total de las barbacanas.

c = coeficiente que refleja las pérdidas de energía.

v = velocidad permisible de aproximación.

Se considera un parámetro para la velocidad de aproximación según los

siguientes autores investigadores (cuadro 1).


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Cuadro 1. Parámetro admisible para la velocidad de aproximación.

Autores v(m/s)

Halcrow (1990) Limitado a 0.0305

Montaño (1999) ≤0.03

Roscoe Moss (1992) ≤0.07

Estas velocidades tomando en cuenta que las barbacanas no deben ser

superiores a 1,5 “, deben ser compatibles con los requerimientos del diseño de

filtro.

Que el conjunto de barbacanas- muro de la galería, no se construya

en un obstáculo al flujo del agua

Esto quiere decir que, las pérdidas de energía de estrechamiento de líneas de

corriente al ingresar el agua a las barbacanas no sea excesiva. Una forma de

considerar ello es por medio del coeficiente “c”. Cuando este próximo a la

unidad, existirán menos perdidas.

La proporción entre el espacio que ocupan las barbacanas y el muro no debe ser

superior al 6%, verificada por los anteriores investigadores.

2.2.16.10. Diseño del filtro

Jica-Proyecto Suma Uma (2010) afirma que las galerías requieren ser cubiertas

por un filtro graduado, usualmente de varias capas. El filtro se diseña para dar

una alta permeabilidad, rodeando a la galería para garantizar la mínima

resistencia hidráulica para el flujo que entra, y evitar de esta manera que el

material del río entre a la galería a través de las ranuras. La capa más fina se

coloca hacia afuera y la más gruesa hacia adentro, es decir que la permeabilidad

se incrementa hacia adentro. La graduación de los filtros debe cumplir siempre

las siguientes reglas, establecidas por Terzaghi.


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41

d15 filtro/d85 suelo < 5 o menos

40 > d15 filtro/d15 suelo > 5 d50 filtro/d50 suelo <25

Donde:

d 15, 50, 85 = es él % de suelo o filtro sobre la curva granulométrica del agregado.

Estos criterios dan respectativamente:

estabilidad para prevenir el movimiento de las partículas del suelo.

permeabilidad.

uniformidad.

Cuando se imprimen las curvas granulométricas, como se muestra en la curvas

del filtro, deben ser aproximadamente paralelas a las curvas del suelo

subyacente. El filtro debe contener menos del 5% de material que pasa el tamiz

No 200(0,074 mm). Para las capas internas del filtro, la capa debe ser diseñada

con estos criterios, donde los parámetros del suelo se reemplazan por los

parámetros relativos al filtro de abajo. Para la capa mas interna, la gradación

debe ser suficientemente gruesa como para prevenir que el material pase por las

ranuras de la galería. Para asegurar esto, se debe seguir las siguientes reglas:

D85 filtro > 2 veces el ancho de la ranura

D0 filtro > tamaño de la ranura

El espesor mínimo de cada capa de filtro debe ser de 25 cm. Cuando una galería

capta flujo superficial, las capas del filtro deberían alcanzar la superficie del río.

Pero si el material fino se colocara más arriba, seria fácilmente lavado por la

primera crecida, entonces el estrato superior se diseña como un tapete de

protección, ya sea de gaviones o grandes piedras. El filtro resulta entonces más

fino, a fin de atrapar el material grueso que pueda moverse, y luego de nuevo el

material más grueso va alrededor de la galería. Cuando se usan piedras como

material de protección encima del filtro, deben tener su tamaño de acuerdo a la

siguiente fórmula de USBR (Us Bureau Reclamation):


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42

v = 2.57 d0.5

Donde:

v = velocidad del flujo en ft/sec.

d = diámetro de las piedras (tamaño de los bloques) en pulgadas.

2.2.16.11. Utilización de las galerías filtrantes


expresa que las captaciones más antiguas fueron pozos excavados, galerías o

kanats realizados por lo general en materiales no consolidados por permitirlo los

medios constructivos disponibles por entonces, como eran picos y palas. En

muchas regiones del mundo, donde la mano de obra es barata, aún se siguen

excavando pozos y galerías de la misma forma que hace 3.000 ó 4.000 años.

El mismo autor expresó que las galerías filtrantes pueden constituirse en rocas

plutónicas, metamórficas, volcánicas y, en menor grado, en sedimentarias

consolidadas, siendo la mayor aplicación en rocas no consolidadas, y

particularmente en aquellas ubicadas en los lechos arenosos de ríos,

alimentados directamente por una corriente superficial de agua de buena

calidad.

También el mismo generalizó que la captación con galerías está

fundamentalmente indicada cuando se desea obtener caudales importantes de

agua en zonas próximas a ríos o lagos, y/o en acuíferos en los que no sea

posible o conveniente, producir un importante descenso del nivel piezométrico.

2.2.16.12. Ventajas de las galerías filtrantes construidas en

materiales no consolidados


afirma que el material no consolidado en donde comúnmente se construyen las

galerías tiene una composición litológica muy variable, conformada por capas de


_____________________________________________________________________________

43

arena, grava, guijarros y arcilla, siendo las principales ventajas de su

construcción las siguientes:

a) Fáciles de excavar o perforar

b) Posición favorable para recibir la recarga de los ríos y lagos al estar

ubicados normalmente en el fondo de los valles que frecuentemente

corresponden a zonas planas con niveles piezométricos muy próximos a

la superficie.

c) Suelos con alta porosidad efectiva, permiten disponer de mayor cantidad

de agua subterránea.

d) Permeabilidad más elevada con respecto a otras formaciones, lo que

facilita el desplazamiento del agua.

e) Disponibilidad de agua en períodos de escasas lluvias, cuando el caudal

de los ríos es mínimo o nulo, al permitir que las aguas subterráneas

circulen por el material aluvial que conforma el valle del río, mientras que

en período lluvioso, el caudal superficial del río recarga el acuífero

incrementando la disponibilidad de los recursos hídricos.

2.2.16.13. Requerimientos para el diseño de galerías filtrantes

Jica-Proyecto Suma Uma (2010) sostiene que la obra de captación u obra de

toma de aguas superficiales y sub superficiales se diseñan para aprovechar el

curso de agua que se tiene en una cuenca o en un manantial. Los canales de

riego (abierto o cerrado) permiten la conducción del agua captada desde la

fuente de captación y/o almacenamiento hasta el área de riego.

Considerar con mucha atención ciertos detalles en campo durante el diseño

determinará en gran medida el cumplimiento de los objetivos y metas del

proyecto.

Correctos estudios topográficos y mediciones de campo permitirán que las obras

ingenieriles se adapten a las condiciones reales del terreno de manera que se

evite reajustes volumétricos y presupuestarios durante la construcción.


_____________________________________________________________________________

44

La correcta determinación de caudales de oferta de la fuente, es una de las

falencias comunes durante el estudio, pese a que este factor determina el plan

de riego durante las campañas agrícolas.

El mismo autor expresa que es imprescindible una estimación concienzuda de

los caudales sub superficiales y nivel freático para el diseño del plan de riego

cuando la toma es también sub superficial. Por este motivo, los aforos deben

realizarse con las condiciones necesarias para mayor exactitud. Es en la etapa

de diseño que se debe realizar la socialización con los futuros beneficiarios de

las obras, a la vez de determinar la inexistencia de conflictos sobre derecho de

paso de obras de arte y del sistema de conducción.

2.2.17. Cuenca del Altiplano

Pillco Zolá (2010), citado por el Viceministerio de recursos Hídricos y Riegos,

2010, sostiene que la cuenca del Altiplano también conocida por cuenca cerrada

o endorreica, políticamente abarca los departamentos de Oruro, La Paz y Potosí,

se halla en la parte sur-oeste de Bolivia. Esta se encuentra entre las

coordenadas 14o40’51”-22o53’12” latitud sur y 66º09’17”-69º38’02” longitud

oeste, sobre una elevación media de 3750 m.s.n.m, con una área aproximada de

200.000 km2.

El mismo autor manifiesta que de acuerdo a la hidrografía superficial dentro de

esta cuenca, pueden señalarse las siguientes macro-cuencas: del Lago Titicaca,

Alto Desaguadero, Bajo Desaguadero, Río Mauri, de los Lagos Poopó y Uru Uru,

del Salar de Coipasa, del Salar de Uyuni y del Río Grande. Cabe indicar que el

área de interés, no el total, sino aquella que corresponde al territorio nacional,

siendo entonces un área menor a lo indicado.

Por otra parte señala que, esta cuenca abarca el 95% del departamento de

Oruro, 55% del departamento de Potosí y 30% del departamento de La Paz. En

una cuenca se ubican ciudades importantes como El Alto, Oruro y otras de


_____________________________________________________________________________

45

menor tamaño. Dentro de este sistema están alojados dos lagos grandes, el

Titicaca en la parte norte con un área de 8000 km2, al cual corresponde una

profundidad media de 270 m. Hacia el sur se encuentra el Lago plano del Poopó,

con una superficie de 3000 km2, al cual corresponde una profundidad media de

1,7 m solamente. Estos dos cuerpos de aguas están unidos por el Río

Desaguadero que tiene un caudal medio a la entrada del sistema del Poopó 55

m3/s, en una distancia de 300 km. Estos cuerpos se constituyen en las

principales fuentes de agua y de recarga incluso.

Con respecto a las cuencas hidrogeológicas, de acuerdo al informe sobre la

situación de los Recursos Hídricos en Bolivia elaborado por el entonces

Ministerio de Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente y el PNUD, en el territorio

de Bolivia se definen 5 cuencas hidrogeológicas, teniendo diferencias en su

conformación litológica y estructural. Para la parte occidental del territorio, la

cuenca hidrográfica del Altiplano se asemeja a la cuenca hidrográfica superficial

(Pillco Zolá, 2010, citado por el Viceministerio de recursos Hídricos y Riegos,

2010).


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46

III. DESCRIPCIÓN Y METODOLOGÍA

3.1. Ubicación geográfica

3.1.1. Macrolocalización-Patacamaya

El municipio de Patacamaya, quinta sección municipal de la provincia Aroma,

situado al sud de la ciudad de La Paz, a 105 kilómetros de distancia sobre la

carretera Panamericana La Paz-Oruro, ubicado geográficamente a 17o15’52” de

latitud Sur y 68o10’15” de longitud oeste, altitud 3650 a 4370 m.s.n.m, cuenta con

una extensión territorial de 560 Km2 (figura 5).

Figura 5. Mapa microlocalización Capunuta y Cala Cala.


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47

3.1.2. Macrolocalización-Machacamarca

El municipio de Machacamarca, segunda sección municipal de la provincia

Pantaleón Dalence, situado al sud de la ciudad de Oruro, a 30 kilómetros de

distancia casi sobre la carretera Panamericana Oruro-Potosí, siendo su capital

Machacamarca, ubicado geográficamente a 18º10’ 25.5’’ de latitud Sur y

67º01’39.8’’ de longitud oeste (figura 6).

Figura 6. Mapa microlocalización Qollpa Churu y Anocariri.


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3.2. Materiales

En el presente trabajo se ha utilizado diversos instrumentos y equipos. A

continuación detallamos:

formulario de ex - post de evaluación (anexo 1)

sistema de posicionamiento global GPS

mapa hidrológico

cartografía escala 1:50.000

huincha de 50 m

flexómetro de 5 m

cronómetro

flotador

cámara fotográfica digital

filmadora

equipo de computación e impresora

3.3. Metodología

3.3.1. Metodología General

Para alcanzar el objetivo del trabajo dirigido, se ha establecido el método

descriptivo, analítico y deductivo:

1. Acopio y revisión de información.

2. Observación directa de las obras sub-superficiales, utilizando fichas pre-

elaboradas.

3. Recolección de la información, utilizando fichas pre-elaboradas, además

mediante entrevistas grabadas y charlas informales.

4. Análisis de resultados.

5. Organización y procesamiento de la información.

6. Elaboración de la propuesta técnica de captación de aguas sub-

superficiales mediante galerías filtrantes.

Se han seleccionado un conjunto de sistemas de riego que cuentan con tomas

sub-superficiales en los departamentos de La Paz y Oruro. En este sentido, el


_____________________________________________________________________________

49

presente trabajo dirigido, plantea realizar el análisis de estas obras a través de

estudios de caso en los departamentos elegidos.

El número de casos estudiados alcanza a 4, de los cuales las comunidades de

Capunuta y Cala Cala se encuentran en el municipio de Patacamaya del

departamento La Paz. Las comunidades de Anocariri y Qollpa Churu se

encuentran en el municipio de Machacamarca del departamento de Oruro.

El presente trabajo dirigido evaluó las experiencias de diseño y construcción de

este tipo de obras sub-superficiales y su comportamiento dentro de los sistemas

y prácticas de riego.

A partir de ello, se analizó y evaluó ejemplos de las estructuras que actualmente

están en funcionamiento. El resultado del análisis y evaluación, permitieron la

elaboración de la propuesta técnica para la captación de aguas sub-

superficiales mediante galerías filtrantes.

3.3.2. Metodología Específica

A objeto de realizar las evaluaciones de los sistemas de obra de toma sub-

superficiales, se ha invitado a las comunidades para realizar las

correspondientes evaluaciones. Estas evaluaciones consistieron en verificar el

estado y funcionalidad de las obras, además se ha entrevistado a los dirigentes

sobre aspectos relacionados a los diferentes criterios básicos que consideraron

para elegir la implementación de dichas obras de toma sub-superficiales.

3.3.3. Procedimiento de trabajo

3.3.3.1. Obtención de información primaria (estudio de caso)

A partir de consultas a instituciones estatales y privadas, se ha identificado

proyectos de microriego con captación de aguas sub-superficiales mediante

galerías filtrantes, en los municipios de Patacamaya, provincia Aroma del


_____________________________________________________________________________

50

departamento de La Paz y Machacamarca, provincia Pantaleón Dalence del

departamento de Oruro.

Posterior a la identificación, se procedió a la evaluación de campo de los 4

proyectos. Para esta evaluación se utilizó la ficha de evaluación ex – post del

sistema fuente de agua e infraestructura hidráulica (estudio de caso).

Sin embargo, antes de realizar dicha evaluación, con la ayuda de google heart

se logró identificar los lugares de proyectos. Posteriormente se procedió a una

primera visita a las comunidades, con la finalidad de hacer conocer a las

autoridades y bases los alcances del estudio de caso.

En la visita también se aprovechó para realizar el reconocimiento de campo, y

con la ayuda de un GPS se logró de manera preliminar georeferenciar las

galerías filtrantes emplazadas en las comunidades y determinar la pendiente del

río. Además de algunos otros aspectos, como ser la cuenca de aporte, tipo de

suelo y cultivos principales del lugar.

Con los puntos georeferenciados de las galerías filtrantes y con una cartografía

a una escala 1:50.000, además de datos climatológicos proporcionados por

SENAMHI, se determinó la cuenca hidrográfica de aporte de cada galería

filtrante.

Con los datos que resultaron de la primera visita de campo, se procedió a la

visita de campo de evaluación. Trabajo que se dividió en dos partes: (1) a través

de una encuesta se llenó la ficha de evaluación ex post y (2) se caracterizó

técnicamente las galerías filtrantes.

Para realizar el trabajo de la caracterización se usó el flexómetro y huincha para

dimensionar las galerías filtrantes. Además de un flotador y cronómetro para


_____________________________________________________________________________

51

determinar el caudal. También el ph del agua, con el Phmetro. De hecho este

trabajo fue apoyado por entrevistas, filmación y fotografías.

Esta información de estudio de casos, responden básicamente a los objetivos

específicos. Enfocados a evaluar experiencias de técnicas de captación de

aguas sub-superficiales, mediante galerías filtrantes; a elaborar criterios de

elegibilidad; de modo que permita la implementación de la técnica de captación

de aguas sub-superficiales, mediante galerías filtrantes y formular elementos de

diseño de galerías filtrantes.

3.3.3.2. Obtención de información secundaria

Se identificó bibliotecas de universidades, estatales o privadas, bibliotecas de

las carreras de Ingeniería Agronómica, Ingeniería Civil, Ingeniería Geológica e

Instituto de Hidráulica. Además de instituciones estatales, como ser: Ministerio

de Aguas y Medio Ambiente, Viceministerio de Recursos Hídricos, Ministerio de

Desarrollo Rural y Tierras. Asimismo se identificó instituciones que tengan a la

venta mapas hidrológicos, mapas hidrogeológicos, sistema de información

satelital (SIG).

Una vez identificadas las instituciones privadas y estatales, se procedió de

manera minuciosa a la recolección de la información teórica que responda a los

objetivos específicos.

3.3.3.3. Trabajo de gabinete

A partir de la sistematización de las experiencias en cada caso y haciendo un

análisis comparativo de las experiencias, se procedió a elaborar las conclusiones

y recomendaciones que básicamente responden al objetivo general. Este

análisis se apoyó en la información secundaria.


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52

3.3.4. Variables de respuesta

Para responder a cada uno de los objetivos específicos, se han planteado tres

variables de respuesta.

Variables que responden al objetivo específico 1.

1. Características del ámbito físico local

2. Características generales y específicas de galería filtrante, diseño y

construcción (caudal de agua, tipo de galería, dimensiones de la galería,

material, y filtro).

3. Características respecto a criterios de diseño y construcción.


1. Presencia de bofedales sobre el lecho del río, indicador principal.

2. Verificación del flujo de aguas sub-superficiales a través de pruebas de

bombeo.

3. Orientación de la galería respecto al flujo de aguas sub-superficiales


1. Diseño hidráulico.

2. Componentes de una galería filtrante.

3. Funciones de los componentes de una galería filtrante.

3.3.5. Descripción de los ríos Khora y Cebada Mayu

Los casos estudiados, analizan las galerías filtrantes construidas en el río Khora

en el municipio de Patacamaya del departamento de La Paz y el río Cebada

Mayu en el municipio de Machacamarca del departamento de Oruro.

Rio Khora

La cuenca del río Khora está definida por una cuenca alargada que nace en el

cerro Wila Kollu y se extiende al sur-este hasta la localidad de Patarani, donde

se une al río Suni Jahuira. Existe una variación de altitudes desde Wila Kollu que


_____________________________________________________________________________

53

se encuentra a 4.658 m.s.n.m a Patarani que está a 3.800 m.s.n.m,

presentándose un desnivel de 858 m.

La unidad geomorfológica está desarrollada sobre una estructura sinclinal, tiene

una forma irregular, alargada con fuertes escarpes en las partes altas del

sistema, constituida por un paisaje de serranías de amplitud media, con cimas

irregulares y elongadas.

La cuenca tiene un área de 325 km2, en un relieve montañoso ondulado, una de

las restricciones más importantes es la limitada precipitación pluvial en la cuenca

del río Khora, cuyo precipitación media es de 404 mm. El flujo superficial es nulo

entre los meses de mayo a diciembre.

En el río Khora se encuentran las galerías filtrantes de (fotografía 1):

Capunuta

Cala Cala

Fotografía 1. Vista panorámica del río Khora.


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54

Rio Cebada Mayu

La cuenca del río Cebada Mayu, tiene la forma alargada, naciendo sus aguas en

el cerro Quinta Khollu correspondiente a las montañas del negro pabellón con

una elevación de 4.885 m.s.n.m, y terminando en los límites de la comunidad de

Qollpa Churu con una elevación de 3.800 m.s.n.m, con un desnivel de 1085 m.

La cuenca tiene un área de 68,44 km2, presenta una topografía montañosa

ondulada, la zona presenta una limitada precipitación pluvial, la misma que

oscila alrededor de los 396 mm.

En el río Cebada Mayu se encuentran las galerías filtrantes de (fotografía 2):

Qollpa Churu

Anocariri

Fotografía 2. Vista panorámica del río Cebada Mayu.


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55

3.3.6. Características del ámbito físico local

Capunuta

La galería filtrante de Capunuta se encuentra ubicada sobre el río Khora, dentro

del departamento de La Paz, provincia Aroma, municipio de Patacamaya, a

3.905 m.s.n.m; la galería del sistema de riego Capunuta está situada a 3,5 km

aguas arriba de la estancia de Capunuta y un 1 km de la estancia Cala Cala.

Esta obra está ubicada en el margen derecho del río Khora, el río tiene un ancho

de 15 m y una pendiente baja no mayor al 0,5%. El río presenta un gran material

aluvial en su lecho, en la zona de emplazamiento de esta estructura es posible

apreciar aportes de quebradas y vertientes con caudales importantes en

temporadas de lluvia.

Cala Cala

La galería filtrante Cala Cala está ubicada también sobre el río Khora, en el

departamento de La Paz, provincia Aroma, municipio de Patacamaya, está a 1,5

km de la estancia Cala Cala y 380 m de la galería filtrante de Capunuta.

Esta obra está ubicada en el margen derecho del río Khora, el río tiene un ancho

de 15 m y una pendiente de 1 porciento.

Las características de la cuenca son las mismas que la del sistema de

Capunuta, también se puede apreciar el aporte de la quebrada Muruta y

vertientes, el río presenta una gran cantidad de material aluvial en el lecho el río.

Qollpa Churu

Las galerías filtrantes de Qollpa Churu están ubicadas sobre el río Cebada

Mayu, en el departamento de Oruro, provincia Pantaleón Dalence, municipio de

Machacamarca, está a 4,5 km de la carretera principal entre Oruro y Huanuni. En

el lugar de emplazamiento de la galería el río tiene una pendiente de 1,5% y

presenta un ancho menor a los 7 metros.


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56

La cuenca tiene una forma alargada, con un alto predominio de terrenos

cultivados, estos terrenos son fértiles, aptos para cualquier tipo de cultivos

El lecho del río presenta un alto contenido de material aluvial ideal para el

emplazamiento de galerías filtrantes.

Anocariri

La galería filtrante del sistema Anocariri, tienen una particularidad y no

precisamente se encuentra en el lecho del río Cebada Mayu. Es decir, el sistema

de la galería filtrante se encuentra emplazada a 715 m del río Cebada Mayu y a

2090 m de la carretera Oruro y Huanuni.

El lugar de emplazamiento de la galería, tiene una pendiente con dirección a la

carretera de 4 porciento. La cuenca tiene una forma alargada, con un alto

predominio de terrenos fértiles cultivados.

La composición geológica de los estratos en la zona de emplazamiento, permite

identificar material aluvial, en las primeras capas, con una capa impermeable a

profundidades de 8 a 10 m con importantes escurrimientos sub-superficiales a

profundidad.

3.3.7. Características generales y específicas de las galerías

filtrantes, diseño y construcción

Capunuta

El proyecto fue elaborado y construido por la Fundación Nayra, con contraparte

municipal de Patacamaya. La ejecución fue realizada en 2009. Esta estructura

fue construida para captar los escurrimientos sub-superficiales del río Khora,

para regar 15 ha y beneficiar a 65 familias.

Esta galería está ubicada en el margen derecho del río Khora, tiene una longitud

de 60 m, se encuentra emplazada con una inclinación horizontal de


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57

aproximadamente 100º con relación al eje del río. La galería emplazada es de

tipo bóveda de hormigón ciclópeo, con una cámara a la salida de la galería y

conectada a la tubería PVC de 12” (figura 7).

Durante el estudio del proyecto se realizó la prueba de bombeo, excavando un

pozo de 4,0 x 4,0 x 4,5 recuperándose en 10 minutos, en consecuencia el

rendimiento es de 0,12 metros cúbicos por segundo.

El filtro fue construido de acuerdo al diseño, colocando una capa de piedra (tipo

manzana), de 1m de ancho y una capa posterior de arena graduada también de

1m de ancho.

Las barbacanas son de tubería PVC de diámetro 2” y en los 2 años de uso, se

puede apreciar que su funcionamiento es de regular a bueno. Esto significa que

no todas las barbacanas están captando las aguas sub-superficiales, debido a

que el filtro no fue colocado de manera apropiada. Contradiciendo de esta

manera el testimonio de la comunidad.

Figura 7. Croquis de la galería filtrante Capunuta.


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58

Cala Cala

El proyecto fue elaborado por el proyecto Suma Uma de la Cooperación

Japonesa en coordinación con el Municipio de Patacamaya en la gestión 2009.

Esta estructura fue construida para captar los escurrimientos sub-superficiales

del río Khora para regar 11,95 ha y beneficiar a 30 familias (figura 8).

Esta galería está ubicada en el margen derecho del río Khora, tiene una longitud

de 60 m y se encuentra emplazada perpendicularmente al eje del río. Esta

galería es de tipo bóveda de hormigón ciclópeo, con dos cámaras, una al inicio y

otra al final conectada a la tubería PVC de 12”.

Como se indicó anteriormente, la galería filtrante fue emplazada de manera

perpendicular al río khora. Durante y después de la excavación se pudo notar

que el flujo sub-superficial no era uniforme y que existían venas de agua en

dirección diagonal al río, que eran más frecuentes y con mejor caudal en la parte

inicial de la galería, vale decir al extremo del flanco derecho del río. Lo que podía

dar a suponer que si se alargaba esta estructura y se orientaba la galería en

dirección perpendicular al flujo sub-superficial de mayor aporte, la galería podría

tener mayor rendimiento.

Esta consideración no se tomó en cuenta fundamentalmente por dos razones;

por un lado se incrementaba el presupuesto considerado, por otro el prolongar la

galería provocaría conflicto, ya que el terreno corresponde a una propiedad

privada.

Sin embargo podrían haberse considerado distintos aspectos, realizando

distintas pruebas a lo largo del eje de la galería propuesta o revisando la

geomorfología de la zona que coincidentemente presenta mayor vegetación en

el flanco derecho del río. Esto, producto de las aguas sub-superficiales que

escurren con mayor caudal en esta zona del río.


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59

Se debe indicar también que después de haber pasado dos años de

funcionamiento, la galería filtrante de Cala Cala tiene menor eficiencia de

captación en relación a la galería de Capunuta, pese a encontrarse aguas arriba.

Figura 8. Croquis galería filtrante Cala Cala.

Qollpa Churu

El proyecto fue ejecutado con el apoyo de varias instituciones, entre estas se

encuentra la ONG LLANQASAJ, ONG PCI, así también el apoyo del FDC,

comunidad beneficiaria y la Alcaldía de Machacamarca.

Esta galería filtrante ha sido ejecutada en la gestión 2003, fue construida para

captar los escurrimientos sub-superficiales del río Cebada Mayu, para regar 20

ha, y beneficiar a 40 familias.

El sistema de Qollpa Churu presenta dos galerías filtrantes, las cuales tienen

características distintas y se explicaran a continuación (figura 9).

La primera galería tiene una longitud de 60 m y la otra galería tiene una longitud

de 70 m distribuidos en dos brazos cada uno de 35 m. Un brazo de esta


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60

estructura se encuentra emplazado con una inclinación horizontal de

aproximadamente 100º a 150º con relación al eje del río. El otro brazo se

encuentra emplazado paralelo al río, pero captando aguas de vertientes que

escurren de una quebrada aledaña.

Como se señaló anteriormente, se construyeron dos tipos de galería. Se puede

mencionar que se experimentó con la primera estructura, perfeccionándola con

la segunda galería y posteriormente replicada en otros sistemas que existen en

la zona. Para los beneficiarios las barbacanas no tienen la misma eficiencia de

captación que el muro de piedra, si ellos tendrían que emplazar otro sistema, el

criterio de colocar un muro de piedra, es lo primordial.

También se señala que se obtiene mejor captación, si se emplaza la galería con

un ángulo mayor a los 90º con relación al eje del río.

Estos criterios tienen su respaldo, toda vez que se pueden comparar en este

sistema.

Figura 9. Croquis galerías filtrantes Qollpa Churu.


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61

Anocariri

El proyecto fue ejecutado con el apoyo de varias instituciones, entre estas se

encuentra la Ex Prefectura de Oruro, la Fundación, ONG Project Concern

Internacional, Comunidad beneficiaria y la Alcaldía de Machacamarca,

La galería filtrante ha sido ejecutada en la gestión 2003 y fue construida para

captar los escurrimientos sub-superficiales del río Cebada Mayu, para regar 20

ha y beneficiar a 40 familias de la comunidad de Realenga Anocariri y Ventilla

(figura 10).

La galería filtrante es de mampostería de piedra que permite el escurrimiento de

las aguas sub-superficiales, apoyado por un filtro de piedra y grava, esta

mampostería trabaja de la misma manera que las barbacanas.

Ha sido acertada la ubicación de esta estructura, asociando la profundidad de las

aguas subterráneas con la pendiente del terreno logrando captar más de 20

litros por segundo.

Figura 10. Croquis galería filtrante Anocariri.


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3.3.8. Características respecto a criterios de diseño y

construcción

Capunuta

Esta obra fue construida aguas abajo del sistema de riego Cala Cala, y después

de un mes de haber concluido el mismo. En la construcción de la galería filtrante

de Capunuta se fue corrigiendo y modificando la estructura, para tener mejor

captación en relación a Cala Cala (fotografías 3,4,5 y 6).

Por ejemplo en la construcción del sistema de riego Cala Cala se pudo

determinar al momento de la excavación que existían líneas o flujos de agua en

el inicio de la galería, vale decir en el flanco derecho del río. Estos flujos se

incrementaban más en el extremo del flanco derecho, con caudal de 0,5 litros

por segundo.

Curiosamente la geomorfología de la zona nos muestra que la parte extrema del

flanco derecho del río (zona nor- oeste de la comunidad existen bofedales y

aportes de vertientes).

Con estas consideraciones la galería filtrante del sistema de riego Capunuta fue

emplazada más al extremo del flanco derecho del río y con una inclinación

horizontal de más o menos 100º al eje del río y casi perpendicular a los aportes

de la quebrada Muruta y vertientes.

Estos criterios permitieron obtener una mejor eficiencia de captación que la

galería filtrante de sistema de riego Cala Cala.


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Fotografía 3. Galería filtrante de estructura bóveda y la cámara final- Capunuta.

Fotografía 4. Muro transversal aguas arriba. Se observa una barbacana y el filtro de piedra-

Capunuta.


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Fotografía 5. Cámara final de la galería. Se observa la circulación de aguas sub-

superficiales interceptada por la galería-Capunuta.

Fotografía 6. Cámara de inspección. Se observa el ingreso de aguas sub-superficiales a

través de barbacanas-Capunuta.


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Cala Cala

Esta obra fue construida en la gestión 2009 y fue el inicio del emplazamiento de

este tipo de estructuras en la zona (actualmente se encuentran 3 galerías en la

zona), a partir de las pruebas de bombeo se optó por usar una estructura de

hormigón ciclópeo con una estructura del tipo bóveda en su parte superior. Se ha

elegido este tipo de estructura, porque tiene una buena estabilidad.

Para la ubicación de la galería se ha propuesto orientar perpendicularmente al

eje del río, emplazada en la parte extrema del flanco derecho del río. La galería

tiene una longitud de 60 m (fotografías 7,8,9 y10).

Sin embargo dentro de la ejecución del proyecto se ha podido apreciar que

alguna de estas consideraciones no fueron muy acertadas.

Fotografía 7. Escurrimiento sub-superficial en la excavación de la galería filtrante-Cala

Cala.


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Fotografía 8. Cámara inicial de la galería filtrante, cerca a un bodefal-Cala Cala.

Fotografía 9. Cámara final de la galería filtrante-Cala Cala.


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Fotografía 10. Cámara de inspección, se observa el paso del agua, pero no presenta

barbacanas Cala Cala.

Qollpa Churu

Las galerías filtrantes de Qollpa Churu tienen características diferentes en

relación a otras galerías filtrantes. Sin embargo debemos indicar que este

sistema está compuesto por dos galerías, de las cuales 1 tiene dos brazos. En

primera instancia fue construida una galería filtrante que está compuesta por una

estructura de hormigón armado, provista de un tajamar aguas abajo, barbacanas

en el muro aguas arriba y una losa con lloraderos en la parte superior.

Lamentablemente luego de la construcción de esta estructura, se pudo verificar

que la captación era nula en los meses más críticos de estiaje (fotografías 11 y

12).

En consecuencia aprovechando la cooperación técnica de la ONG PCI se instaló

otra galería aguas arriba con dos brazos. Esta nueva estructura es combinada

de un muro y piso de hormigón ciclópeo, muro de piedra aguas arriba y losa de

hormigón armado con barbacanas. Esta estructura ofrece una mejor captación,

uno de los brazos permite la captación de aguas sub-superficiales del río

Cebada Mayu y el otro la captación de vertientes. La nueva galería como la


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68

antigua han sido conectadas a una cámara, lo que ha permitido que el sistema

incremente notablemente su eficiencia de captación.

Fotografía 11. Vista panorámica de las galerías filtrantes, se observa a detalle la

ubicación del tajamar, muro de protección y la cámara final-Qollpa

Churu.

Fotografía 12. Cámara que intercepta la captación de las dos galerías filtrantes-Qollpa

Churu.


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Anocariri

Las galerías filtrantes de Anocariri a diferencia de los anteriores sistemas, tiene

3 aportes. Por los muros de mampostería izquierdo y derecho, como también

por la losa que está provista de lloraderos (fotografías 14,15 y16).

Estos aportes son significativos, toda vez que la longitud de la galería filtrante es

de 750 m. La profundidad de la galería es de 8 m los cuales tienen una cámara

de inicio y cámaras cada 100 m, que es lo más recomendable para aspectos de

limpieza. Sin embargo el mantenimiento resulta difícil si no se cuenta con el

apoyo de una escalera, la cual no fue incluida en este sistema. Desde la

fundación de la galería filtrante a la fecha, no se ha realizado la limpieza.

Esta estructura de captación profunda ve sus resultados a la hora de salir a la

superficie a través de canal, apoyado por la gran pendiente que tiene este trazo.

De acuerdo a algunas observaciones, se realizaron sondeos eléctricos para la

ubicación de aguas sub superficiales lo que apoyó en la determinación del

diseño.

Fotografía 13. Cámara de inicio-Anocariri.


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Fotografía 14. Cámara intermedia a una profundidad de 6 m, se ve en lo profundo la

corriente del agua-Anocariri.

Fotografía 15. Cámara intermedia a una profundidad de 2 m. Se ve en lo profundo la

corriente del agua-Anocariri.


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71

Fotografía 16. Cámara intermedia con una tapa precaria de maderas-Anocariri.

3.3.9. Presencia de bofedales sobre el lecho del río, indicador

principal

A lo largo del río, no siempre se presentan bofedales, sin embargo si se identifica

algunos sectores con esta característica, es casi seguro que el agua está

fluyendo en el sub-suelo. De modo que esto se convierte en un indicador

principal para poder elegir el emplazamiento de las galerías filtrantes.

De los casos estudiados, Capunuta, Cala Cala y Qollpa Churu, son los que han

tomado en cuenta el bofedal como indicador principal. Bofedal que se

encontraba en el lecho del río. En el caso de Anocariri, también tomo en cuenta

el indicador del bofedal, pero que no se encontraba en el lecho del río

precisamente, sino en un sector distante a 715 m extremo del flanco derecho del

río Cebada Mayu (fotografías 17 y 18).


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Fotografía 17. Afloramiento de aguas sub-superficiales-bofedal Cala Cala.

Fotografía 18. Afloramiento de aguas sub-superficiales-bofedal Capunuta.


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3.3.10. Verificación del flujo de aguas sub-superficiales a través

de pruebas de bombeo

Si bien es cierto que los cuatro casos estudiados, toman en cuenta como

indicador principal al bofedal para determinar la presencia de aguas sub-

superficiales, esto no es suficiente, sin embargo es de gran ayuda, a tiempo de

identificar aguas sub-superficiales. Para validar este indicador necesariamente

se debe verificar estas aguas a partir de pruebas de bombeo.

En todos los casos estudiados, fue necesario corroborar la presencia de aguas

sub-superficiales, construyendo pozos cerca al sector de los bofedales a una

profundidad de 3-4 m, hasta encontrar la capa estable e impermeable. Esto en la

experiencia de los tres primeros casos.

En el caso de Anocariri se tuvo que realizar sondeos eléctricos, además de

perforar pozos hasta una profundidad de 8 m, profundidad en la que se

encontraba la capa impermeable.

3.3.11. Orientación de la galería respecto al flujo de aguas sub-

superficiales

Para emplazar las galerías filtrantes en los lechos de los ríos u otros, se debe

tomar muy en cuenta y de manera apropiada, la dirección del flujo de las aguas

sub-superficiales.

En los casos de Capunuta, Qollpa Churu y Anocariri, las galerías se han

emplazado de manera perpendicular al flujo de las aguas sub-superficiales. Esto

significa aproximadamente entre 100o -150o y 180o en relación al eje del río.

En el caso de Cala Cala, a diferencia de Capunuta, Qollpa Churu y Anocariri, se

ha emplazado la galería filtrante, con una orientación perpendicular al eje del río

y no necesariamente perpendicular al flujo de las aguas sub-superficiales. No

obstante que el flujo de las aguas viene en la misma dirección que en Capunuta.


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74

Como consecuencia de esta mala decisión, actualmente la galería de Cala Cala

tiene un rendimiento menor en relación a la galería de Capunuta.

Es más, en los meses de septiembre y octubre de la gestión 2011, la galería

filtrante de Cala Cala registró una disminución considerable del caudal de agua,

ésto como consecuencia de la acumulación de sedimentos en las barbacanas.

A objeto incrementar el caudal de la galería, los beneficiarios construyeron en la

gestión 2011 un reservorio de tierra, ubicado a 50 m aguas abajo, en dirección a

la cámara de inicio de la galería, de aproximadamente 250 m3 de capacidad

(fotografía19).

De los aspectos de cuidado que se han identificado a partir de la experiencia de

Cala Cala, claramente resalta la necesidad de realizar estudios previos

referentes a sondeos de acuíferos, a través de varios pozos en época critica, a lo

largo de las galerías y sondeos eléctricos en el área circundante a la obra de

captación, aspecto que aparentemente no fue considerado con la debida

prudencia en este sistema, por lo que se sabe que se han tenido que realizar

obras adicionales para captar más agua y así cubrir la oferta proyectada durante

los estudios, este es el caso del sistema de microriego Cala Cala (SEDERI,

2011).


_____________________________________________________________________________

75

Fotografía 19. Reservorio (Kotaña) de 250 m3 construida a 50 m aguas abajo de la cámara

de inicio-galería filtrante-Cala Cala.

3.3.12. Diseño hidráulico

Una de las principales funciones de las galerías filtrantes es interceptar las

aguas superficiales, pero principalmente las aguas sub-superficiales. Los

parámetros que influyen en el rendimiento de las galerías de filtración son: la

conductividad hidráulica, el espesor del acuífero, y la gradiente hidráulica, siendo

esta última importante para los acuíferos con escurrimiento propio. De estos tres

parámetros, el que influye directamente en todos los tipos de las galerías es la

CONDUCTIVIDAD HIDRAULICA (permeabilidad) y depende de numerosos

factores como: a) forma, disposición y tamaño de los granos del material

filtrantes del acuífero y b) viscosidad y densidad del fluido.

En los cuatro casos estudiados, se puede percibir claramente que el rendimiento

de las galerías es importante, excepto el de Cala Cala, que en época de estiaje

de la gestión 2011 disminuyó considerablemente casi llegando a secar. Aunque

esto no precisamente se debe a la mala conductividad hidráulica, sino más bien

al inapropiado colocado del filtro, que disminuye la eficiencia de ingreso de las

aguas sub-superficiales, que en este caso es a través de las barbacanas.

Además esto puede ser resultado de la mala orientación de la galería.


_____________________________________________________________________________

76

Al apreciar los rendimientos de las galerías de los cuatro casos estudiados, se

puede afirmar que existen flujos de aguas sub-superficiales, que hace que las

galerías pueden interceptar estos flujos. Esto significa que existe una amplia

permeabilidad de los estratos del acuífero.

3.3.13. Componentes de una galería filtrante

A pesar de que las galerías filtrantes evaluadas tienen distintas características,

vamos a definir de manera general los componentes de una galería filtrante.

La parte inferior de la galería se encuentra ubicada por debajo del nivel de agua

en la zona de saturación llamada piso, la parte superior en la zona húmeda es

llamada generalmente clave.

La sección transversal es denominada como galería o bóveda, la misma que

tiene dimensiones suficientes como para permitir el desplazamiento de los

equipos y de las personas encargadas de su construcción.

En la parte anterior aguas arriba de la galería se tiene un filtro, el mismo que

normalmente está dividido en capas, la primera capa de filtro lleva un material

más grueso que los anteriores.

Existen varios tipos de galerías filtrantes, sin embargo los componentes más

importantes no varían y son:

muro –sección transversal de HoCo, aguas abajo.

piso de HoCo o solado de piedra.

muro-sección transversal de HoCo con barbacanas, aguas arriba - gavión

de piedras, mampostería de piedras o muro de piedras.

parte superior de HoCo tipo bóveda o losa de HoAo.

filtro ubicado en el muro aguas arriba.

cámara de inicio y final.


_____________________________________________________________________________

77

En los casos de Capunuta y Cala Cala, las galerías filtrantes emplazadas son de

tipo bóveda de HoCo, piso de HoCo, muro aguas abajo de HoCo, y el muro aguas

arriba de HoCo con barbacanas, apoyado de un filtro de piedra y grava (figuras

11 y 12).

Figura 11. Sección galería filtrante Capunuta.

Figura 12. Sección galería filtrante Cala Cala.

La galería filtrante de Cala Cala tiene dos cámaras, una al inicio y otra al final,

mientras que la galería de Capunuta solo una cámara al final.


_____________________________________________________________________________

78

En el caso de Qollpa Churu es de tipo mixto. En lugar de la bóveda de HoCo tiene

una losa de HoAo con barbacanas. El muro aguas abajo de HoCo, y el muro

aguas arriba es de piedra, apoyados con filtros de piedra y grava. El muro de

piedras funciona como barbacanas. Además tiene dos cámaras, una al inicio y

otra al final (figura 13).

Figura 13. Sección galería filtrante Qollpa Churu.

En el caso Anocariri tiene otras características diferentes a las otras. La galería

filtrante está compuesta por los muros de mampostería de piedra izquierdo y

derecho, apoyados por un filtro de piedra y grava, también por la losa que está

provista de lloraderos. Tiene más de dos cámaras, pero principalmente de inicio

y final (figura 14).


_____________________________________________________________________________

79

Figura 14. Sección galería filtrante Anocariri.

3.3.14. Funciones de los componentes de una galería filtrante

Muro-sección transversal de hormigón ciclópeo (HoCo), aguas abajo

El muro tiene la función de evitar el paso del agua interceptada por el muro

aguas arriba.

Piso de hormigón ciclópeo (HoCo), o solado de piedra

En el caso de que el piso sea de hormigón ciclópeo, la función es impedir la

infiltración del agua interceptada por el muro aguas arriba. Si el piso es de

solado de piedra, este permite el ingreso a la galería de aguas por capilaridad,

pero al mismo tiempo evita de paso la fuga del agua. Se aclara que para

construir este tipo de piso, debemos estar seguros que la capa es estable e

impermeable.

Muro- sección transversal de hormigón ciclópeo (HoCo), con barbacanas,

aguas arriba - gavión de piedra, mampostería de piedra o muro de piedra

El muro permite el ingreso de las aguas sub-superficiales ya sea por

barbacanas o por medio del muro, gavión o mampostería de piedras que sirven

de barbacanas.


_____________________________________________________________________________

80

Parte superior de hormigón ciclópeo (HoCo), estructura bóveda o losa de

hormigón armado (HoAo)

Esta parte tiene la función de proteger la carga de tierra, que será rellenada

después de finalizada la construcción. Si la losa tiene barbacanas, además de

proteger la carga, también sirve para captar aguas superficiales.

Filtro ubicado en el muro aguas arriba

No es menos importante el filtro, toda vez que está compuesto de piedras

medianas, gravas, arenas y tiene la función de filtrar las aguas que entran a

través de las barbacanas, gavión, mampostería o muro de piedras.

Cámara de inicio y final

Estas cámaras funcionan básicamente para realizar el mantenimiento de la

galería.

IV. ANÁLISIS Y EVALUACIÓN

4.1. Análisis y evaluación de resultados

4.1.1. En relación a la caracterización de experiencias de técnicas


filtrantes

De estas experiencias, se puede mencionar que los beneficios han sido muchos,

ya que se sabe que en Capunuta y Cala Cala se ha visto fortalecida la

producción agrícola ganadera con dos producciones anuales (SEDERI, 2010).

Es cierto que uno de los objetivos específicos es la caracterización de

experiencias técnicas, sin embargo es inevitable tocar la parte social, reiteramos

aunque el presente trabajo solo tomó variables de respuesta referido a la parte

técnica, también es importante tocar el impacto socioeconómico, aunque el

presente trabajo solo toca este tema de manera muy general.


_____________________________________________________________________________

81

En los cuatro casos estudiados se puede advertir claramente que la

implementación del sistema de galerías tuvo un gran impacto en la parte socio-

productiva y consecuentemente en la parte económica. Esta afirmación se basa

en las percepciones y observaciones que se realizó de manera directa en el

campo. El incremento de la producción agropecuaria actual en relación a la

anterior se incrementó en un 30 porciento.

A continuación se presenta el análisis según el objetivo planteado,

principalmente tocaremos la parte técnica.

Durante la caracterización de los sistemas, se pudo percibir realmente que las

galerías filtrantes tienen un buen resultado, esto como consecuencia de que los

sistemas fueron construidos de acuerdo a las recomendaciones técnicas, pero

también tuvo mucho que ver el conocimiento local. Al momento del estudio,

como a la implementación, se tomó en cuenta los conocimientos de los

comunarios.

Al presente, las galerías filtrantes están funcionando de una manera regular a

buena, aunque existe alguna excepción. Los datos de caudales reflejan el

rendimiento de cada una de las galerías filtrantes (figura 15).

Figura 15. Rendimiento de las galerías.


_____________________________________________________________________________

82

Desde todo punto de vista, se puede confirmar que la implementación de las

galerías filtrantes en el Altiplano es una importante solución para la captación de

agua con fines de riego. Si bien en nuestro país son relativamente nuevas, en

otros países se implementó este tipo de sistemas hace años, con buenos

resultados.

Por lo menos en los casos estudiados, la implementación de las galerías

filtrantes data del año 2003, en el caso de Machacamarca y en Patacamaya del

año 2009. Es muy probable que existan experiencias desde hace mucho antes

del 2003. Sin embrago el presente trabajo está solo con la capacidad de hacer

conocer datos que resultan del diagnóstico realizado.

En el caso de Capunuta, la galería es resultado de la experiencia de Cala Cala.

A pesar de que las galerías están emplazadas en el mismo lecho del río Khora,

Cala Cala cometió algunos desaciertos en cuanto a la orientación de la galería.

Estos fueron tomados como lección aprendida para que la galería de Capunuta

tenga mejor rendimiento. Lo lógico es que Cala Cala debería tener mayor

rendimiento por estar ubicadas un poco más aguas arriba en relación a

Capunuta.

En los casos de Qollpa Churu y Anocari, se puede apreciar que las galerías

filtrantes son diferentes a las de Capunuta y Cala Cala, en cuanto a su diseño.

Sin embargo, se puede comprobar que también cumplen la función de captar

aguas sub-superficiales.

En el caso de Qollpa Churu, las galerías filtrantes emplazadas, es resultado de

varias experiencias, es decir anteriormente construyeron el muro aguas arriba de

HoCo con barbacanas, sin embargo esto no resultó y optaron por construir el

muro de piedra, el mismo que no necesita barbacanas. Son las uniones entre

piedras que al no ser perfectas permiten el ingreso de las aguas sub-

superficiales.


_____________________________________________________________________________

83

Las galerías filtrantes son estructuras que captan aguas sub-álveas o sub-

superficiales, de los lechos de los ríos. Sin embargo, el caso de Anocariri es una

experiencia muy diferente. Se captó aguas sub-superficiales que no están

precisamente en el lecho del río, y el lugar de captación se encuentra a unos

715 m del río.

La experiencia de Anocariri, muestra que no precisamente las galerías se

pueden y deben construir en los lechos de los ríos, aunque esto es lo más

recomendado y posiblemente más económico.

Lo más importante de esta caracterización es que, las galerías filtrantes son una

interesante alternativa, por dos razones. Por un lado, es la única alternativa que

puede captar aguas sub-superficiales y por otro lado, estas tienen la

particularidad de abastecer aguas en épocas de estiaje sumamente criticas, tal

es el caso del Altiplano.

Para la captación de aguas provenientes de diferentes fuentes, es necesario

tomar en cuenta la hidrología de la cuenca. Este aspecto fue tomado en cuenta

en los casos estudiados. En el caso Capunuta y Cala Cala, el área de aporte de

la cuenca es de 325 km2 y 68,44 km2 de Qollpa Churu y Anocariri. Se puede

apreciar que la cuenca de Capunuta y Cala Cala es casi 5 veces más en relación

al de Qollpa Churu y Anocariri. Aunque existan diferencias, nos demuestran y

justifican el emplazamiento de las galerías filtrantes.

4.1.2. En relación a criterios básicos de elegibilidad, de modo que

permita la implementación de la técnica de captación de

aguas sub-superficiales, mediante galerías filtrantes

Luego de caracterizar y evaluar las galerías filtrantes de Capunuta, Cala Cala,

Qollpa Churu y Anocariri, se puede señalar que para emplazar estas

estructuras destinadas a la captación de aguas sub-superficiales, es necesario

considerar los siguientes criterios:


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84

1. Emplazamiento en estrato de material aluvial, permeable o alta porosidad.

2. Aporte de escurrimientos o acuíferos sub superficiales.

3. No emplazar en lugares con fallas geológicas.

4. Emplazar en sectores libres de contaminación hídrica.

5. Una buena característica para el emplazamiento son los bofedales

(j’ocos).

Aparentemente en todos los lechos de los ríos existen aguas sub-superficiales,

sin embargo los casos estudiados nos demuestran que existen en algunos

sectores del río y no necesariamente en todo el río.

Es cierto que los lechos de ríos están conformados por depósitos de sedimentos

aluviales, es decir son suelos no desarrollados y que tienen alta conductividad

hidráulica (alta permeabilidad). Para fines de captación de aguas sub-

superficiales, no es suficiente que el lecho del río este conformado por depósitos

de sedimentos aluviales, sino más bien debe haber circulación de las aguas sub-

superficiales, la misma que fundamentalmente depende de escurrimientos y

recargas de la cuenca.

No todos los criterios mencionados anteriormente, fueron considerados en las

galerías filtrantes evaluadas, por ejemplo en la galería de Cala Cala se consideró

de manera superficial los puntos 2 y 5. No obstante en la etapa de construcción

se pudo observar que los mayores aportes se encontraban en el flanco derecho

del río Khora, además se puede apreciar algunos bofedales en el mencionado

flanco.

Si bien es cierto que existen varios criterios para poder identificar la presencia de

aguas sub-superficiales, el conocimiento local demuestra que uno de los

indicadores importantes que advierten la presencia de aguas sub-superficiales

son los bofedales o j´ocos, este último término utilizado por los comunaríos.


_____________________________________________________________________________

85

Si en el trayecto de un río se observa la presencia de bofedales, éstos expresan

la existencia de aguas sub-superficiales. Una característica de los bofedales son

los afloramientos de aguas en medio de una alfombra de pastizales.

Es muy probable que Cala Cala haya tomado en cuenta el bofedal como

indicador, aunque no en su total dimensión. Pero la mala orientación de la

galería no permitió captar con eficiencia las aguas sub-superficiales,

provenientes de esta fuente.

En los casos de Capunuta, Qollpa Churu y Anocariri fue muy bien aprovechado

este indicador y la adecuada orientación de las galerías respecto al eje del río,

permitió captar más agua.

La orientación de las galerías filtrantes respecto a los ejes de los ríos, en los

cuatro casos, juega un papel muy importante para su emplazamiento. La

orientación de la galería depende de la dirección del flujo de aguas sub-

superficiales y no precisamente de la dirección del flujo de aguas superficiales.

De las 4 galerías filtrantes estudiadas, 3 están orientadas en dirección

perpendicular al flujo de aguas sub-superficiales y no precisamente en dirección

perpendicular al flujo superficial. En el caso de Cala Cala, lamentablemente se

orientó perpendicularmente al flujo superficial, o lo que es lo mismo en dirección

perpendicular al eje del río. Sin embargo, los aportes sub-superficiales venían

en otra dirección. En cambio Capunuta, Qollpa Churu y Anocariri orientaron las

galerías de una manera apropiada, consecuentemente tienen agua para riego

durante todo el año, sobre todo en épocas de estiaje.

Se supone que las galerías fueron construidas para captar las aguas sub-

superficiales y no superficiales. En su mayoría las aguas superficiales son

temporales, es decir en épocas de estiaje desaparecen. Si el agua que escurre

en los ríos fuera permanente, la construcción de estas obras de toma no sería


_____________________________________________________________________________

86

necesaria. En este caso se recomienda realizar otro tipo de toma, como son las

obras de toma directa (azud, tirolesa, etc.).

Otro aspecto que se tomó en cuenta y que no se menciona en las

consideraciones de los 5 puntos, es la topografía, la misma que es un factor

importante a tiempo de elegir el emplazamiento de las galerías filtrantes. En los

casos estudiados todas están emplazadas aguas arriba de las áreas de riego

para posibilitar que los sistemas funcionen por efecto gravitacional.

En los casos estudiados, la pendiente de los ríos oscila entre 4% - 0,5%. En el

caso de Capunuta es 0,5%, Cala Cala 1%, Qollpa Churu 1,5% y Anocariri 4

porciento.

Cuando por razones topográficas no sea posible diseñar sistemas con

funcionamiento por gravedad, se implementarán soluciones con bombeo. Sin

embargo estos casos incrementan los costos de producción, poniendo en riesgo

la sostenibilidad económica en el tiempo.

4.1.3. En relación al diseño de la técnica de captación de aguas

sub-superficiales, mediante galerías filtrantes

Es importante mencionar las diferencias que existen en cuanto al diseño de las

galerías filtrantes que fueron construidas en las cuatro comunidades, excepto el

de Capunuta que es muy similar al de Cala Cala.

En todo caso, estos diseños fueron elaborados tomando en cuenta

principalmente la presencia de materiales aluviales en los lechos de los ríos, los

mismos que presentan una alta conductividad hidráulica (permeabilidad).

Excepto Anocariri, las galerías fueron emplazadas a una profundidad promedio

de 3-4 m. Lo que quiere decir que la capa impermeable se encuentra a esta

profundidad. Por lo que no se advirtieron dificultades para emplazar las obras.


_____________________________________________________________________________

87

En el caso de Anocariri la capa impermeable se encuentra a un promedio de 8-

10 m. Sin embargo el material de grava y arena permiten captar las aguas sub-

superficiales.

En los casos de Capunuta y Cala Cala, las galerías filtrantes que se

construyeron, pueden ser clasificadas como galerías propiamente dichas.

En el caso particular de Capunuta, en las cámaras de inspección también se

captaron aguas sub-superficiales, toda vez que en la excavación para el

colocado de las tuberías PVC de 12”, se pudo advertir la presencia de estas

aguas que venían en dirección perpendicular al eje de la zanja. Lo que se hizo

fue tomar estos flujos a través de barbacanas con su respectivo filtro.

En la experiencia de Cala Cala, el año 2011, en la época de estiaje, es decir en

los meses de septiembre y octubre, la galería registró una disminución

importante del caudal. Por esta razón los comunaríos construyeron un reservorio

de aproximadamente 250 m3 de capacidad, ubicado a 50 m aguas abajo del

inicio de la galería y a través de una bomba alimentaban la galería. La

construcción de este reservorio también se puede considerar como un tipo de

galería, como son las zanjas o trincheras.

Los diseños de las galerías filtrantes de Qollpa Churu y Anocariri, se pueden

clasificar como captaciones mixtas.

Por las características de las galerías filtrantes estudiadas, fue posible agrupar

en dos tipos. Las galerías propiamente dichas: Capunuta y Cala Cala, y

captaciones mixtas: Qollpa Churu y Anocariri.

También existen diferencias en cuanto al material utilizado. La sección

transversal de las galerías filtrantes de Qollpa Churu, es de muro de piedra. En

cambio en Capunuta y Cala Cala, es de muro de HoCo con barbacanas.


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88

Cada uno de los muros tienen su particularidad, por ejemplo en el muro de

piedra ya no es necesaria la construcción de barbacanas, por cuanto las uniones

de piedras, al no ser uniformes, permiten el ingreso de las aguas sub-

superficiales. En cambio el muro de HoCo, necesita de barbacanas, por cuanto

sin éstas no es posible el ingreso de las aguas sub-superficiales.

Pese a la diferencias entre los muros, es necesario el colocado del filtro. El muro

de HoCo necesita un espesor mayor de filtro en relación al muro de piedra.

La captación de las aguas también depende de un buen filtro. Esto se logra con

el colocado de piedras, como una primera capa. Estas piedras tienen que estar

seguidas de una capa de grava de un diámetro mayor al diámetro de las

barbacanas.

El filtro es uno de los aspectos que se debe tomar muy en cuenta, sobre todo en

los muros de HoCo. Un filtro de espesor delgado y material de menor diámetro al

de las barbacanas, puede ocasionar que éstas se llenen de sedimentos y

consecuentemente el rendimiento de la galería baje considerablemente. Esta

situación se agravará si falta el mantenimiento de las barbacanas.


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89

V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1. En relación a la caracterización de las experiencias de técnicas


filtrantes

5.1.1. Conclusiones

Las galerías filtrantes, permite hacer uso eficiente y racional del agua en

un medio donde prevalece el escenario de “escases de agua”.

Estas obras permiten contar con este recurso agua durante gran parte del

año y conseguir hasta dos producciones anuales, principalmente especies

forrajeras.

Un adecuado diseño hidráulico y sobre todo un apropiado estudio de

identificación de acuíferos en el área del proyecto, éste tipo de obras de

captación en proyectos de micro riego en el Altiplano Central, serán sin

duda las futuras alternativas ingenieriles más óptimas y comunes para

combatir la escases del recurso agua.

Este tipo de obras, puede implementarse con la seguridad de obtener los

beneficios buscados siempre y cuando se asegure previamente la

existencia de acuíferos y sus caudales de oferta en época crítica.

Se requiere estudios adecuados, ejecutados por personal con experiencia

en hidrología e hidráulica, a fin de evitar inversiones que pudieran no

cumplir las expectativas buscadas.

No se cuenta con datos de impacto socioeconómico productivo, como

consecuencia de la implementación de las galerías filtrantes.

No se cuenta con un inventario de galerías filtrantes en el Altiplano

Central.

5.1.2. Recomendaciones

Realizar un estudio de impacto socioeconómico productivo de las galerías

filtrantes en el Altiplano Central.

Realizar un inventario de las galerías filtrantes en el Altiplano Central.


_____________________________________________________________________________

90

5.2. En relación a los criterios básicos de elegibilidad, de modo que

permita la implementación de la técnica de captación de aguas


5.2.1. Conclusiones

Se debe implementar las galerías filtrantes siempre y cuando las aguas

superficiales del rio son temporales.

La presencia de bofedales en la zona, es un excelente indicador de la

existencia de aguas sub- superficiales. Aunque se debe contar con otros

indicadores que permitan corroborar la presencia de aguas sub-

superficiales.

Los bofedales no necesariamente se encuentran en los lechos de los ríos.

Las galerías filtrantes se deben ubicar necesariamente en dirección

perpendicular al flujo de las aguas sub-superficiales y no en dirección

perpendicular al flujo de aguas superficiales, salvo que el acuífero tenga

una recarga superficial.

Las galerías filtrantes se deben emplazar aguas arriba de las áreas de

riego, para posibilitar que los sistemas funcionen por efecto gravitacional.

Durante la prueba bombeo, también es posible observar la dirección de

las aguas sub-superficiales, sin embargo es necesario contar con otros

métodos prácticos para determinar dicha dirección.

5.2.2. Recomendaciones

Investigar otros indicadores naturales que permitan determinar la

presencia de aguas sub-superficiales.

Investigar métodos prácticos para determinar la dirección de flujos sub-

superficiales.


_____________________________________________________________________________

91

5.3. En relación al diseño tipo, de la técnica de captación de aguas


5.3.1. Conclusiones

Para el diseño de las galerías filtrantes es valioso rescatar la información

o conocimiento local, que junto al conocimiento técnico, da lugar a

concebir una obra adaptada al medio, permitiendo su funcionalidad.

Los diseños de las galerías filtrantes experimentan cambios en función a

experiencias anteriores, propias o ajenas. Estos cambios posibilitan

mejorar el diseño y la construcción de galerías filtrantes futuras.

El diseño y tipo de la galería filtrante de Capunuta ofrece cualidades

importantes: Ej. Es más estable, por ser de estructura bóveda de HoCo,

altura 1,4 m; ancho 0,7 m. Es más eficiente, por la orientación

perpendicular al flujo sub-superficial, distancia entre barbacanas de 0,15

m, más el respectivo filtro y barbacanas en las cámaras de inspección.

La construcción de las cámaras de inicio y final de la galería filtrante de

Cala Cala, permite un adecuado mantenimiento del sistema.

Las galerías filtrantes tipo captaciones mixtas, como es caso de Qollpa

Churu y Anocariri, permiten interceptar la mayor cantidad de flujos sub-

superficiales.

No existe un diseño tipo de galerías filtrantes a partir de diferentes

experiencias.

No existe una propuesta técnica de captación de aguas sub-superficiales

mediante galerías filtrantes a partir de diferentes experiencias.

Recomendaciones

Formular un diseño tipo de galerías filtrantes a partir de diferentes

experiencias.

Elaborar una propuesta técnica de captación de aguas sub-superficiales

mediante galerías filtrantes a partir de diferentes experiencias.


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92

VI. PROPUESTA TÉCNICA DE CAPTACION DE AGUAS SUB-

SUPERFICIALES, MEDIANTE GALERIAS FILTRANTES

El presente trabajo, al recoger innumerables experiencias en cuanto a la

implementación de galerías filtrantes, sus bondades y debilidades, permite

establecer recomendaciones respecto a un diseño como propuesta técnica de

captación de aguas sub-superficiales, mediante galerías filtrantes.

Esta propuesta técnica de captación de aguas sub-superficiales, está orientada a

zonas con características altiplánicas como las de Patacamaya y

Machacamarca. Donde la precipitación anual oscila entre 250 a 300 mm y las

características de los ríos muestran caudales superficiales temporales de enero

a junio. Estos fenómenos típicos de la región, solo permiten la captación del

caudal sub-superficial.

La aplicación de este tipo de estructuras, todavía es desconocida en algunas

regiones de la zona, en la que la aplicación se constituye en una alternativa para

el desarrollo rural y una opción contra el cambio climático.

La propuesta presenta los siguientes puntos:

6.1. Reconocimiento de campo

Para realizar la implementación de esta estructura, primordialmente se debe

realizar un reconocimiento de la fuente de captación, verificando principalmente

a través de encuestas, entrevistas u observaciones la existencia de caudal sub-

superficial constante, el cual podrá ser alimentado de escurrimientos de ríos,

bofedales u otro.

Uno de los indicadores visibles para determinar la presencia de aguas sub-

superficiales son los bofedales. Si bien los bofedales indican la presencia de

aguas sub-superficiales, no excluyen la posibilidad de investigar la presencia de

aguas en los lechos de los ríos, a través de excavación de pozos y posteriores

pruebas de bombeo.


_____________________________________________________________________________

93

A pesar de constatar la presencia de aguas sub-superficiales a través de los

bofedales y por excavaciones de pozos en los lechos de los ríos, es necesario

conocer la hidrología de la cuenca, donde se recargan los acuíferos mediante las

lluvias.

Es muy importante conocer que estos bofedales tengan afloramientos de agua

en épocas de estiaje. Será un error pronosticar la presencia de aguas sub-

superficiales a través de bofedales en época de lluvias.

6.2. Pruebas de bombeo

Existen varios métodos para determinar la existencia de niveles de caudal sub-

superficial, sin embargo un método fácil, simple y barato para profundidades

menores a los 2,50 m es la prueba de bombeo.

Existen varios métodos para determinar el caudal de recuperación, una

propuesta simple en la excavación de 3 pozos separados por una distancia de 3

a 5 m. Posteriormente se realiza el bombeo del primer pozo hasta dejarlo

completamente seco, tomando datos de profundidad en el pozo bombeado como

en los demás pozos, en los cuales se medirá la profundidad de abatimiento,

donde se realizará la medición del tiempo de recuperación del pozo.

Las pruebas de bombeo necesariamente deben ser efectuadas en época de

estiaje y de ninguna manera en período de lluvias.

6.3. Determinación de la dirección del flujo sub-superficial

Para el emplazamiento de las galerías respecto al eje del río, es importante

verificar la dirección del flujo sub-superficial, ya que ésta debe estar ubicada

perpendicularmente al flujo sub-superficial y no al flujo superficial, salvo que la

alimentación de la fuente sea por escurrimiento superficial.


_____________________________________________________________________________

94

Este trabajo se debe realizar en la etapa de la prueba de bombeo o en su

defecto en el inicio de la excavación y construcción. Si por alguna razón se

hubiera determinado una mala orientación durante el estudio, el momento

definitivo para corregir esta orientación, es el momento del replanteo y

construcción.

Es imprescindible analizar la dirección del flujo de aguas sub-superficiales en

periodo de estiaje.

6.4. Selección del filtro y barbacanas

El filtro es de suma importancia dentro de las galerías filtrantes, un mal diseño

y/o mal criterio, provocará menor eficiencia de captación.

Para que un filtro funcione bien debe ser de agregado grueso, con un diámetro

superior al de las barbacanas, ubicadas aguas arriba de la galería, con un ancho

mínimo de 1 m y una capa posterior a ésta de grava y arena, de un diámetro

inferior a las barbacanas, con un ancho mínimo de 1 m. El filtro tiene una vida útil

de 15 a 25 años.

Al momento del seleccionado y colocado del filtro, es necesaria una estricta

supervisión por parte de la institución financiadora y los comunarios como control

social.

Normalmente lo que ocurre es que a la empresa que se encarga de la

construcción, muchas veces no le importa cumplir con las especificaciones

técnicas, para reducir los costos y aumentar sus utilidades.

El efecto de una mala selección y colocado del filtro, es la disminución de la

eficiencia de captación de aguas sub-superficiales. En el futuro esto producirá la

insostenibilidad. Entonces debe existir mucha intuición en el momento del

seleccionado y colocado del filtro.


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95

Las barbacanas deben estar distribuidas en una estructura de muro de HoCo

aguas arriba. Estructura que no precisamente tiene mayor eficiencia de

captación de aguas sub-superficiales, en relación a una mampostería de piedra o

muro de piedra, sin embargo ésta es la que garantiza una estabilidad en cuanto

a la construcción.

6.5. Criterios técnicos para la fundación

Se debe fundar las galerías filtrantes sobre un estrato impermeable, pero de no

ser posible tal propuesta, se recomienda usar un muro del tipo tajamar que logre

alcanzar dicho estrato, de tal manera que permita la captación del flujo sub-

superficial y no escurra por debajo de la estructura.

El método más económico, pero de menor vida útil, es la colocación de una

geomembrana en la base aguas arriba de la galería.

En algunas regiones el descenso del nivel de agua hace que ésta se encuentre

por debajo de la base de la galería, por lo que es importante tomar en cuenta

este criterio.

6.6. Otros aportes de caudal

Los caudales de captación en la región altiplánica en periodos de estiaje no

superan los 30 l/s, los mismos que van disminuyendo por efectos de deshielo,

cambio climático y otros. En este sentido es importante considerar algunos otros

aportes de cuerpos de agua.

En el caso de una estructura tipo bóveda de HoCo en la parte superior, aguas

arriba, es posible incluir barbacanas, a fin de poder interceptar flujos sub-

superficiales y escurrimientos de alguna lluvia temporal en periodo de estiaje.

Estas estructuras se encuentran ubicadas aproximadamente de 2 a 4 m de

profundidad, las mismas que para salir a la superficie requieren de un tendido de


_____________________________________________________________________________

96

tubería y cámaras de inspección. En varios casos es posible incluir barbacanas

en estas cámaras a una altura considerable. De tal manera de permitir la

captación de aguas sub-superficiales, además ser un punto de inspección y

limpieza.

Si durante la excavación para el tendido de la tubería de aducción se advierte

flujos sub-superficiales, estos flujos también pueden ser captados a través de las

tuberías de infiltración, cubiertas por el respectivo filtro y ubicadas de forma

paralela a la tubería de aducción.

6.7. Diseño tipo de las galerías filtrantes

Para proyectos de riego se recomienda implementar galerías filtrantes tipo

captaciones mixtas. Esto significa fusionar la construcción de una galería

propiamente dicha, combinando los drenes con las captaciones verticales

(galería de estructura abovedada o bóveda, tubería de infiltración, aducción y

cámara de inspección), ver anexo 2.

Consideraciones, galerías filtrantes de estructura bóveda:

La longitud de la galería filtrante debe ser de 60 m, aunque dependerá de

la oferta del flujo sub-superficial.

El muro transversal aguas abajo debe ser de HoCo.

El muro transversal aguas arriba debe ser de HoCo con barbacanas de 2”

de diámetro o compatible con los caudales a captar, distribuidos en forma

tres bolillo.

La distancia entre barbacanas muro transversal aguas arriba debe ser de

0,15 m.

El piso debe ser de solado de piedra, siempre y cuando la galería este

emplazada en una capa firme e impermeable.

El piso debe ser de solado de hormigón, siempre y cuando la galería este

emplazada en una capa permeable.

La pendiente del piso debe ser 0,5%.


_____________________________________________________________________________

97

La parte superior de la galería filtrante, aguas arriba debe ser de HoCo de

estructura bóveda, con barbacanas de 1 ½” de diámetro, distribuidos de

forma tres bolillo.

La distancia entre barbacanas, parte superior de la galería debe ser 0,25 m

horizontal y 0,15 m vertical.

La galería debe tener una cámara inicial y final, ambos deben ser de HoCo.

Las cámaras deben tener las escaleras fijadas al interior de la misma

estructura.

La tapa de la cámara puede ser metálica o losa.

Las dimensiones de la galería filtrante serán: longitud de 60 m, interior,

ancho de 0,8 m, altura 1,50 m y externo, ancho 1,3 m, altura 2,0 m.

Aunque esto depende fundamentalmente de la cantidad de agua a captar.

La sección transversal de la galería aguas arriba, debe estar cubierta de 3

capas de filtro; 1ra. capa de piedra (>2”˂4” de Φ), 2da. capa de piedra (˂2”

de Φ), y la 3ra. capa de grava (≤1” de Φ).

Cada capa de filtro debe ser de 1m de espesor.

Consideraciones, tubería de infiltración:

La tubería debe ser de material PVC de 12”.

En la parte superior de las tuberías, construir ranuradas o perforaciones

de ½” de diámetro. Distribuidas de forma tres bolillo.

La distancia entre ranuras debe ser de 0,10 m.

La tubería ranurada debe estar cubierta de material filtrante grueso (grava

>½”˂1” de Φ), material filtrante fino (grava ≤ ½”>¼” de Φ) y material de

rio.

El espesor del material filtrante debe ser de 0,5 m en cada caso.

La longitud de la tubería debe ser de 200 ml, aunque dependerá de la

oferta del flujo sub-superficial.

La pendiente de la tubería debe ser de 0,5%.


_____________________________________________________________________________

98

Consideraciones, tubería de aducción:

Longitud de la tubería debe ser de 400 ml, aunque dependerá de la

pendiente del rio.

La tubería debe ser de material PVC de 12”.

Consideraciones, cámara de inspección:

La estructura debe ser de HoCo.

La tapa puede ser metálica o losa.

La cámara debe tener la escalera fijada al interior de la estructura.

En la parte inferior de la cámara se debe construir las barbacanas de 2”

de diámetro.

La distancia entre barbacanas debe ser 0,10 m.

Las barbacanas deben estar cubiertas por 3 capas de material filtrante;

1ra capa de piedra ((>2”˂4” de Φ), (˂2” de Φ), y la 3ra. capa de grava (≤1”

de Φ).

Cada capa de material filtrante debe ser de 0,5 m de espesor.

6.8. Presupuesto

El presupuesto de la propuesta asciende a Quinientos Veintiocho Mil Cuarenta y

Tres con 40/100 Bolivianos (Bs 528.043,40), equivalente a Setenta y Cinco Mil

Setecientos Cincuenta y Nueve con 45/100 Dólares Estadunidenses ($us

75.759,45), ver anexo 3.

6.9. Tiempo de ejecución

El tiempo de ejecución de la propuesta es de 6 meses.


_____________________________________________________________________________

99

VII. BIBLIOGRAFIA

Agencia de Cooperación Internacional del Japón-JICA. Proyecto Suma Uma.

Cartilla, Tipologías de obras hidráulicas-obras de toma y canales. La Paz-Bolivia.

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experimental de Cota Cota. Perfil de Trabajo Dirigido, Universidad Mayor de San

Andrés, Facultad de Agronomía. La Paz-Bolivia. 20 p.

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Organización Panamericana de la Salud, Unidad de Apoyo Técnico para el

Saneamiento Básico del Área Rural. Manual de diseño de galerías filtrantes.

2002. Lima-Perú. 84 p.

Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente,

Organización Panamericana de la Salud, Unidad de Apoyó Técnico para el

Saneamiento Básico del Área Rural. Guía de diseño para galerías filtrantes para

pequeñas localidades. 2003. Lima-Perú.19 p.

Centro Andino para la Gestión y Uso del Agua-Centro Agua, 2004. Pautas para

el diseño de la distribución de agua en el sistema de riego bajo gestión

campesina, presentada en el seminario Internacional CORA 2002, Cayampe,

Ecuador. 2002. 20 p.

Centro Andino para la Gestión y Uso del Agua-Centro Agua, 2011. Memoria

Programa de posgrado en riego, Criterios para el diseño y gestión de embalses.

Octubre de 2011, Cochabamba – Bolivia. 161 p.

Chereque Moran, W., 1989. Hidrología para estudiantes de ingeniería civil.

Pontificia Universidad Católica del Perú. Lima-Perú. 223 p.


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Ingeniería Sanitaria. Consultado el 30 de noviembre 2011. Disponible en:

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Forestal-Ley de Riego No 2878. 2004. 140 p.

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gravedad-Localidad de Cañupata-Municipio de Chuma. Trabajo Dirigido,

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2007. Día internacional del agua 2007. Consultado el 27 de mayo 2011.

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JICA. Obras de toma y conducción en el altiplano, Diseño y construcción. 2010.

La Paz-Bolivia. 56 p.

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LP/UT/ NO 064/2011, sobre galerías filtrantes. 2011. 4p.

Vásquez Villanueva, A., 2000. Manejo de cuencas alto andinas, Tomo 1. Perú.

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Viceministerio de Recursos Hídricos y Riegos-VRHR, Servicio Nacional de Riego-

SENARI. Informe final. Recopilación y sistematización de estudios e

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2010. La Paz-Bolivia. 97p.

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Wikipedia, la enciclopedia libre, 2008. Discusión, Galería Filtrantes. Consultado

el 5 de enero de 2011. Disponible en http://www.wikipedia.com.

ANEXO 1

FICHA DE EVALUACION EXPOST

GALERIAS FILTRANTES

Ficha de Evaluación Ex – Post de Sistemas de Riego a través de Galerías Filtrantes

Día Mes Año

Fecha de Evaluación:

IDENTIFICACIÓN

Nombre del proyecto

Nombre del evaluador

Personal entrevistado en la evaluación.

Nº NOMBRE COMUNIDAD CARGO

1

2

3

4

5

Naturaleza del proyecto

Mejoramiento Ampliación Rehabilitación Nuevo

Localización del proyecto Departamento: Cuenca de la fuente

de agua:

Provincia: Cuenca mayor inmediata*

Municipio : Cuenca principal*

Condición agroecológica: Altiplano ( ) Valles altos ( ) Chaco ( ) Valles mesotérmicos ( ) Llano ( )

Ubicación geográfica del área del proyecto

Desde Hasta

Grados Minutos Grados Minutos

Latitud

Longitud

Altitud m.s.n.m. m.s.n.m.

1. Infraestructura de Riego

1.1. Obras de captación

1.2. Croquis con las dimensiones de la Galería Filtrante

1.3. Profundidad de fundación de la galería filtrante

Características Profundidad (m)

Lecho del río a la clave de la galería

Lecho del río a la solera de la galería

Lecho del río a la capa impermeable

1.4. Dirección del emplazamiento de la galería con relación al eje del río …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……... 1.5. Características del filtro. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……...

Tipo Material de Construcción

Año de construcción Calidad de la obra

Estado de Mantenimiento

Galería Filtrante

1.6. Funcionamiento de las barbacanas y filtro. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……... 1.7. Flujos de agua que se verificaron al momento de realizar la excavación para el emplazamiento de la galería. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……... 1.8. Estanques, atajados, qhotañas, vijiñas, qochas y otros

Tipo Año de

Construcción Calidad de

la obra Estado de

mantenimiento Capacidad

máxima (m3)

Tipo:. (TC) Tierra Compactada (H) Hormigón (MP) Mampostería de Piedra Estado de Mantenimiento: (B)ueno, (R)egular, (M)alo

1.9. Obras de conducción / distribución

Tipo Presurizado (por tubería): (PP) Principal, (PS) Secundario, (PT) Terciario; (S) Sifón Material de Construcción: (T) Tierra, (HC) Hormigón Ciclópeo, (MP) Mampostería de Piedra. (P) PVC o polietileno, (M) Metal

1.10. Riesgos que afectan la infraestructura existente

Infraestructura Tipo de obra

Riesgo identificado

Grado de riesgo

Alto Medio Bajo

Galería Filtrante

Estanques y atajados

Conducción/distribución

Obras de arte Grado de Riesgo: Alto=Probabilidad de daños/pérdidas totales, Medio=Probabilidad de daños/pérdidas parciales, Bajo=Probabilidad de daños/pérdidas leves

2. Gestión del Sistema de Riego

2.1. Número de familias

Número de familias beneficiadas con proyecto

Número de familias beneficiadas en evaluación ex - post

Tipo Longitud (km)

Año de construc.

Material Construc.

Calidad de la obra

Estado de Mantenim.

Capacidad máxima (l/s)

2.2. Organización para la gestión del sistema de riego Asociación Comité Cooperativa Sindicato

OTB Capitanía Organización originaria

Otros

2.3. Derechos de agua según usos y costumbres

Modalidad de adquisición del derecho:

Afiliación Comunal Dotación Aporte

Herencia Prestación de servicio Otros

Derechos de agua asignados a: Persona Natural ( ) Persona Jurídica ( ) Terreno ( )

Número de familias usuarias con derechos al Sistema de Riego: ( )

2.4. Fuente compartida? Si No Con quién? (nombre) Acuerdo Conflictos (sí o no) Ubicación

Ubicación: (AR) Aguas Arriba (AB) Aguas Abajo ( F ) En la fuente

*Descripción del conflicto…………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………...

Cuenta con registro de derechos de agua? Si No

2.5. Distribución de agua

2.6. Mantenimiento Existe mantenimiento? Si ( ) No ( )

2.6. Mejoramiento de la calidad de Vida de la población beneficiaria con proyecto

Periodo Lluvioso (verano): Por turno: Frecuencia (días): Demanda Libre:

Periodo Seco (Invierno): Por turno: Frecuencia (días): Demanda Libre:

Mes Tipo de mantenimiento (Rutinario, de Emergencia, Preventivo)

Proyecto 0% - 20% 20% -40% 40% - 60% 60% - 80% 80% - 100%

3 Caudales de captación

Tipo Nombre Q (l/s) proyecto Q (l/s) evaluación

Lluvioso Seco Lluvioso Seco

Tipo de Toma: (R) Río, (V) Vertiente, (S) Subterránea

Riesgos que afectan la disponibilidad y calidad del agua en la fuente Nombre de la

Fuente Riesgos

Disminución del caudal

Contaminación Producción de

Sedimentos

Disminución del caudal. Valores posibles: (A) Alto, (M) Medio, (B) Bajo, (N) Ninguno Riesgo de Contaminación. Valores posibles: (A) Alto, (M) Medio, (B) Bajo, (N) Ninguno Producción de Sedimentos. Valores posibles: (E) Elevado, (M) Moderado, (B) Bajo, (N) Ninguno.

4. Zona de Riego 4.1. Área de riego

Concepto Área (ha) proyecto

Área (ha) evaluación

Ar Área Regable

Ara Área Media Anual Regada

4.2. Producción agropecuaria

Cultivos bajo riego con proyecto

Cultivos Área (ha)

Mes Siembra Mes Cosecha

Rendimiento (t/ha)

Cultivos bajo riego evaluación

Cultivos Área (ha)

Mes Siembra Mes Cosecha Rendimiento (t/ha)

4.3. Uso de Tecnología (en %)

Método de aplicación del riego:

Gravedad Aspersión Goteo

ANEXO 2

PLANOS DE LAS

GALERIAS FIILTRANTES TIPO

CAPTACIONES MIXTAS

ANEXO 3

PRESUPUESTO GENERAL Y

RESUMEN DE LAS

GALERIAS FIILTRANTES TIPO

CAPTACIONES MIXTAS

Presupuesto general: POR ÍTEMES Y MANO DE OBRA (Expresado en Bolivianos)

Propuesta: GALERIAS FILTRANTES TIPO CAPTACIONES MIXTAS

Responsable: HERNAN HUAYCHO PACAJES

Item Descripción Unidad Cantidad P. Unitario P.Total

> M01 - MODULO INSTALACIONES 713,17

1 INSTALACION DE FAENAS m² 1,00 599,81 599,81 2 LETRERO DE OBRAS pza 1,00 113,36 113,36

> M02 - MODULO GALERIA FILTRANTE DE ESTRUCTURA BOVEDA 227.724,40

3 REPLANTEO Y TRAZADO DE ESTRUCTURAS m² 483,56 6,12 2.959,39 4 EXCAVACION CON AGOTAMIENTO m³ 1.934,24 35,66 68.975,00 5 HºCº BASE (1:2:4) 50 % PIEDRA m³ 22,72 348,32 7.913,83 6 HºCº MUROS (1:2:4) 50 % PIEDRA m³ 62,48 473,20 29.565,54 7 BARBACANAS DE TUBERIA DE PVC DE 2" m 225,00 31,76 7.146,00 8 BARBACANAS DE TUBERIA DE P.V.C. 3/4" m 225,00 38,26 8.608,50 9 CAMA DE GRAVA DIAM. 1" m³ 68,22 102,10 6.965,26 10 CAMA DE GRAVA DIAM. 2" m³ 68,22 102,10 6.965,26 11 CAMA DE PIEDRA DIAM 2" A 4" m³ 68,22 134,80 9.196,06 12 RELLENO Y COMPACTADO C/MAQUINA m³ 967,12 26,36 25.493,28 13 RELLENO Y COMPACTADO C/TIERRA SELEC. m³ 967,12 55,77 53.936,28

> M03 - MODULO TUBERIAS DE INFILTRACION Y ADUCCION 204.299,11

14 REPLANTEO Y CONTROL DE LINEAS DE TUBERIA m 400,00 0,76 304,00 15 EXCAVACION DE TERRENO COMUN CON AGOTAMIENTO m³ 700,00 35,66 24.962,00 16 CAMA DE ARENA m³ 175,00 89,12 15.596,00 17 CAMA DE GRAVA DIAM. 1/2" A 1/4" m³ 25,03 110,14 2.756,80 18 CAMA DE GRAVA DE DIAM. 1/2" A 1" m³ 25,03 102,10 2.555,56 19 PROVISION Y TENDIDO DE TUBERIA DE ADC. PVC DE 12" ml 400,00 237,88 95.152,00 20 PROVISION Y TENDIDO TUBERIA INF. DE PVC DE 12" ml 200,00 234,82 46.964,00 21 RELLENO Y COMPACTADO DE TIERRA COMUN(MANUAL) m³ 125,00 16,53 2.066,25 22 RELLENO Y COMPACTADO C/TIERRA SELEC. PERMEABLE m³ 250,00 55,77 13.942,50

> M04 - MODULO CAMARA INICIAL Y FINAL (GALERIA FILTRANTE BOVEDA) 28.750,65

23 REPLANTEO Y TRAZADO m² 5,12 7,12 36,45 24 EXCAVACION DE TERRENO COMUN CON AGOTAMIENTO m³ 10,24 35,66 365,16 25 HORMIGON CICLOPEO (1:2:4) 50% PIEDRA m³ 8,96 374,53 3.355,79 26 REVOQUE DE CEMENTO INTERIOR m² 1,12 63,88 71,55 27 TAPA DE H° A° m³ 0,52 2.660,31 1.383,36 28 REJILLA METALICA m² 1,92 209,24 401,74 29 ESCALERILLA DE FE CORRUGADO DE 5/8" m³ 12,00 1.928,05 23.136,60

> M05 - MODULO CAMARA DE INSPECCION FORMA CIRCULAR 66.556,07

30 REPLANTEO Y TRAZADO m² 6,03 7,12 42,93 31 EXCAVACION DE TERRENO COMUN CON AGOTAMIENTO m³ 26,80 35,66 955,69 32 HORMIGON CICLOPEO (1:2:4)50% PIEDRA m³ 7,04 374,53 2.636,69 33 REVOQUE DE CEMENTO INTERIOR m² 1,76 63,88 112,43 34 TAPA METALICA m² 1,92 176,83 339,51 35 ESCALERILLA DE FE CORRUGADO DE 5/8" m³ 32,40 1.928,05 62.468,82

Total presupuesto (Bs) 528.043,40

Son: Quinientos Veintiocho Mil Cuarenta y Tres con 40/100 Bolivianos

Resumen presupuesto total: POR COMPONENTE (Expresado en Bolivianos y Dólares Estadounidenses)

Propuesta: GALERIAS FILTRANTES TIPO CAPTACIONES MIXTAS

Responsable: HERNAN HUAYCHO PACAJES t/c = 6.97

Componente Descripción P.Total (Bs) P.Total ($us)

1 GALERIA FILTRANTE DE ESTRUCTURA BOVEDA (60 m de longitud) 256.711,10 36830,86

2 TUBERIAS DE INFILTRACION Y ADUCCION (200 ml y 400 ml) 204.540,15 29345,79

3 CAMARA DE INSPECCION FORMA CIRCULAR (3u) 66.792,15 9582,80

Total presupuesto: 528.043,40 75759,45

universidad mayor de san andrÉs facultad de...

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