SISTEMA DE ACUEDUCTO

                                       LA BOCATOMA.

Las obras de toma o bocatomas son las estructuras hidráulicas construidas sobre un río o canal con el objeto de captar, es decir extraer, una parte o la totalidad del caudal de la corriente principal. Las bocatomas suelen caracterizar se principalmente por el Caudal de Captación, el que se define como el gasto máximo  que una obra de toma puede admitir. Así por ejemplo, el caudal de captación de la bocatoma Los Ejidos, sobre el río Piura, Proyecto Chira-Piura, es de 60 m/s. El tema de las bocatomas es siempre actual. En el Perú hay en operación un gran número de obras de toma para aprovechamiento hidráulico. El diseño de estas estructuras es casi siempre difícil y debe recurrirse tanto a métodos analíticos como a la investigación en modelos hidráulicos. La observación y análisis del comportamiento de las obras de toma en funcionamiento es muy importante. Los problemas que se presentan en una bocatoma son mucho más difíciles cuando se capta agua desde un río que cuando se hace desde un cauce artificial (canal). Es al primer caso al que nos referiremos principalmente de acá en adelante. Es necesario tener presente que la bocatoma es una estructura muy importante para el éxito de un proyecto. Si por una razón u otra se produce una falla importante en la obra de toma, esto significaría la posibilidad del fracaso de todo el Proyecto de Aprovechamiento Hidráulico. En consecuencia, tanto el diseño como la construcción, la operación y el mantenimiento de una obra de toma deben ofrecer el máximo de seguridad. El diseño de una obra de toma puede ser un problema muy difícil, en el que debe preverse la interacción estructura-naturaleza. La obra de toma, cualquiera que sea su tipo, es un elemento extraño en contacto con el agua. Es decir, que la estructura va a producir inevitablemente alteraciones en el medio natural circundante y, a la vez, la naturaleza va a reaccionar contra la obra. Esta interacción que se presenta al construir la obra, y en el futuro al operarla, debe ser prevista y contrarrestada oportuna y debidamente. La estabilidad y la vida de una bocatoma están asociadas al concepto de Avenida de Diseño

  

DESARENADORES

 Los desarenadores son estructuras hidráulicas que tienen como función remover las partículas de cierto tamaño que la captación de una fuente superficial permite pasar. Se utilizan en tomas para acueductos, en centrales hidroeléctricas (pequeñas), plantas de tratamiento y en sistemas industriales.

Tipos de desarenadores:

- Tipo Detritus (son los más conocidos y utilizados)

• Convencional: Es de flujo horizontal, el más utilizado en nuestro medio. Las partículas se sedimentan al reducirse la velocidad con que son transportadas por el agua. Son generalmente de forma rectangular y alargada, dependiendo en gran parte de la disponibilidad de espacio y de las características geográficas. La parte esencial de estos es el volumen útil donde ocurre la sedimentación.
• Desarenadores de flujo vertical: El flujo se efectúa desde la parte inferior hacia arriba. Las partículas se sedimentan mientras el agua sube. Pueden ser de formas muy diferentes: circulares, cuadrados o rectangulares. Se construyen cuando existen inconvenientes de tipo locativo o de espacio. Su costo generalmente es más elevado. Son muy utilizados en las plantas de tratamiento de aguas residuales.
• Desarenadores de alta rata: Consisten básicamente en un conjunto de tubos circulares, cuadrados o hexagonales o simplemente láminas planas paralelas, que se disponen con un ángulo de inclinación con el fín de que el agua ascienda con flujo laminar. Este tipo de desarenador permite cargas superficiales mayores que las generalmente usadas para desarenadores convencionales y por tanto éste es más funcional, ocupa menos espacio, es más económico y más eficiente.

- Tipo Vórtice: Los sistemas de desarenación del tipo vórtice se basan en la formación de un vórtice (remolino) inducido mecánicamente, que captura los sólidos en la tolva central de un tanque circular. Los sistemas de desarenador por vórtice incluyen dos diseños básicos: cámaras con fondo plano con abertura pequeña para recoger la arena y cámaras con un fondo inclinado y una abertura grande que lleva a la tolva. A medida que el vórtice dirige los sólidos hacia el centro, unas paletas rotativas aumentan la velocidad lo suficiente para levantar el material orgánico más liviano y de ese modo retornarlo al flujo que pasa a través de la cámara de arena.

Zonas de un desarenador 

Zona de entrada

Cámara donde se disipa la energía del agua que llega con alguna velocidad de la captación. En esta zona se orientan las líneas de corriente mediante un dispositivo denominado pantalla deflectora, a fin de eliminar turbulencias en la zona de sedimentación, evitar chorros que puedan provocar movimientos rotacionales de la masa líquida y distribuir el afluente de la manera más uniforme posible en el área transversal. En esta zona se encuentran dos estructuras:

1. Vertedero de exceso: Se coloca generalmente en una de las paredes paralelas a la dirección de entrada del flujo y tiene como función evacuar el exceso de caudal que transporta la línea de aducción en épocas de aguas altas. Si no se evacua el caudal excedente, por continuidad, aumenta el régimen de velocidad en la  zona de sedimentación y con ello se disminuye la eficiencia del reactor.

Se debe diseñar para evacuar la totalidad del caudal que pueda transportar la línea de aducción, cuando se de la eventualidad de tener que evacuar toda el agua presente.

2. Pantalla deflectora: Separa la zona de entrada y la zona de sedimentación, en ella se realizan   ranuras u orificios, de acuerdo con el diseño, a través de los cuales el agua pasa con un régimen de velocidades adecuado para que ocurra la sedimentación, no debe sobrepasar de 0.3m/s. Los orificios pueden ser circulares, cuadrados o rectangulares, siendo los primeros los más adecuados.

Zona de sedimentación

Sus características de régimen de flujo permiten la remoción de los sólidos del agua. La teoría de funcionamiento de la zona de sedimentación se basa en las siguientes suposiciones:

Asentamiento sucede como lo haría en un recipiente con fluido en reposo de la misma profundidad.

La concentración de las partículas a la entrada de la zona de sedimentación es homogénea, es decir, la concentración de partículas en suspensión de cada tamaño es uniforme en toda la sección transversal perpendicular al flujo.

La velocidad horizontal del fluido está por debajo de la velocidad de arrastre de los lodos, una vez que la partícula llegue al fondo, permanece allí. La velocidad de las partículas en el desarenador es una línea recta.

En esta zona se encuentra la siguiente estructura:

Cortina para sólidos flotantes: Es una vigueta que se coloca en la zona de sedimentación, cuya función es producir la precipitación al fondo del desarenador de las partículas o sólidos como hojas y palos que pueden escapar a la acción desarenadora del reactor. 

Zona de lodos

Recibe y almacena los lodos sedimentados que se depositan en el fondo del desarenador. Entre el 60% y el 90% queda almacenado en el primer tercio de su longitud. En su diseño deben tenerse en cuenta dos aspectos: la forma de remoción de lodos y la velocidad horizontal del agua del fondo, pues si esta es grande las partículas asentadas pueden ser suspendidas de nuevo en el flujo y llevadas al afluente.

Zona de salida

Esta zona tiene por objeto mantener uniformemente distribuido el flujo a la salida de la zona de sedimentación, para mantener uniforme la velocidad.

El tipo de estructura de salida determina en buena parte la mayor o menor proporción de partículas que pueden ser puestas en suspensión en el flujo.

Existe una gran variedad de estructuras de salida, las cuales podríamos clasificar en: vertederos de rebose, canaletas de rebose, orificios (circulares o cuadrados).

 

 

 

LINEA DE ADUCCIÓN

 

 La línea de aducción es una parte fundamental de los acueductos, este tramo es el encargado de trasladar el agua cruda que se toma directamente de la fuente hídrica hacia el resto del sistema de acueducto.

El sistema de acueducto de Quebrada la Honda es la fuente que abastece de agua potable a gran parte de Villavicencio, por esta razón la EAAV ha presentado un proyecto  que busca optimizar las obras de la aducción y del sistema de pre tratamiento, además del conducto de aducción y el desarenador  (dentro del marco de la rehabilitación de las estructuras que hacen parte del acueducto de Villavicencio). 

En las visitas que se han realizado se puede evidenciar que en el conducto de aducción  se necesitan compuertas que regulen el paso de los caudales de entrada al desarenador. Por ese motivo los ingenieros encargados  proponen implementar unas compuertas planas en la sección inicial de esa estructura, solucionando este problema. Además de lo mencionado anteriormente, el desarenador  tiene un desempeño deficiente, esto se da porque el área en la transición de entrada está fuertemente restringida por un muro lateral, por lo cual se genera una velocidad del flujo muy alta en el momento en que ingresa al tanque, el conducto de la línea de aducción es de concreto reforzado y, a pesar de que tiene alrededor de diez años de servicio, se encuentra en condiciones físicas admisibles, por esta razón el proyecto no propuso reparaciones a esta estructura.

                                          LAS PLANTAS POTABILIZADORAS

Las Plantas Potabilizadoras de Agua para consumo humano, independientemente del sistema de saneamiento elegido, requieren siempre de un paso previo al tratamiento bacteriológico y/o químico del fluido: "la etapa de clarificación". La filtración mecánica es la retención y consecuente remoción de materiales en partículas, de origen orgánico o inorgánico. Este proceso también es importante para mantener la claridad del agua y reducir la materia orgánica biodegradable (MOB) en el sistema. Consiste en la remoción de las partículas que se encuentran en el agua en estado coloidal o en solución. Las plantas de este tipo están básicamente constituidas por las unidades de: inyección de químicos (floculantes), agitadores, floculadores, decantadores y filtros. Recién después de cumplida esta etapa y dependiendo del tipo de contaminante detectado, se procede al tratamiento bacteriológico y/o remoción de inorgánicos fuera de los parámetros aceptables. (Pre cloración, irradiación ultravioleta, resinas de intercambio iónico, osmosis inversa, etc)

PILETONES PARA FLOCULACION En estos piletones se realiza el proceso de floculación: mediante la inyección de químicos floculantes (poli electrolitos), se logra que todas las partículas en estado coloidad, se asocien entre sí constituyendo el "floculó" o precipitado. Estas unidades están compuestas por varias secciones que reproducen velocidades decrecientes que ayudan físicamente a la formación del floculo. El agua circula por los compartimientos o cámaras en forma vertical. Las pantallas para formar los compartimentos en cada canal, son también de hormigón armado. Su funcionamiento es totalmente hidráulico, por lo que la operación es más confiable y menos costosa al no requerir de energía eléctrica

PILETONES PARA FILTRACION RAPIDA Estas unidades o piletones sirven para que una vez que se ha formado el flóculo, al aumentar su peso molecular se "decanta o sedimenta" en cada compuerta de cisterna (las compuertas se regulan con llaves desde la parte superior). Aquellas partículas cuyo micronaje no resultó con un peso específico suficiente para decantar, será retenida durante la etapa siguiente en los lechos filtrantes.

PILETONES PARA FILTRACION LENTA Un filtro lento consta de un piletón que contiene una capa sobrenadante de agua cruda, manto filtrante de arena, drenaje y un juego de llaves para la regulación y control. El filtro lento tiene las siguientes características: La estructura de ingreso consiste en una cámara de distribución con vertederos rectangulares para distribuir el caudal uniformemente a todas las unidades del sistema y válvula de limpieza. Si no se han considerado piletones previos para acondicionar la calidad del agua, en esta cámara se incluirá el sistema de ajuste y medición de caudal, consistente en una válvula y un vertedero triangular. Las cajas de las cisternas deberán ser, por lo menos, dos y estarán compuestas de un sistema de drenaje, una capa de grava graduada, una capa de arena, una capa de agua y el borde libre. La estructura de salida es común a dos unidades y comprende un vertedero de control de nivel máximo de operación, una caja de desagüe, dos cámaras de salida cada una con un vertedero de control de nivel mínimo, una válvula para comunicar la cámara de salida con la de desagüe, una válvula para intercomunicar las cámaras de salida, una cámara de reunión del efluente y dos válvulas para eliminar el efluente inicial

                                          TANQUES DE ALMACENAMIENTO:

Una vez el agua sea potable, esta se almacena en tanques, esto permite disponer de reservas de agua. Debido a que el consumo de la población no es constante sino que varía según la hora del día, el tanque regula las variaciones del consumo. La función básica del tanque es almacenar agua en las horas que se consume menos, de tal forma que en el momento en que la demanda es mayor el suministro se completa con el agua almacenada. El tanque permite disponer de almacenamiento en caso de reparaciones o para atender incendios y regula las presiones en la red de distribución. Este es el séptimo componente de un sistema de acueducto.

Red de Distribución:

 Es el conjunto de tuberías y accesorios destinados a conducir las aguas a todos y cada una de los usuarios a través de las calles.

Acometida Domiciliaria:
 Es el tramo de tubería que conduce las aguas desde la red de distribución hasta el interior de la vivienda. En este tramo de tubería se colocan los contadores o medidores que son equipos destinados a medir la cantidad de agua que utiliza cada usuario. 

USOS DEL AGUA

Debe hacerse un estudio de la dotación desagregada  por usos y por zonas del municipio,  el cual debe considerar los siguientes usos:

Uso residencial

El diseñador debe analizar detenidamente la dotación de uso residencial teniendo en cuenta las siguientes disposiciones:

 En general el consumo total de uso residencial aumenta con el tiempo. El diseñador debe justificar la proyección de la dotación para las etapas de construcción de las obras del sistema de acueducto y para el período de diseño de cada uno de sus componentes.

Debe atenderse lo estipulado en el artículo 15 de la Ley 373 de 1997, sobre uso eficiente y ahorro del agua, o la que la reemplace, sobre la tecnología de bajo consumo y la reglamentación  que exista al respecto,  considerando  el uso de micromedidores  de caudal,  reguladores  de caudal,  reguladores  de presión o cualquier otro tipo de accesorio que implique una reducción en el consumo.

La dotación por uso residencial debe incluir el riego de jardines.

Uso comercial

Para establecer el uso comercial, el diseñador debe utilizar un censo comercial y realizar un estimativo de consumos futuros. El diseñador debe cuantificar y analizar detenidamente la dotación comercial de acuerdo

Uso industrial

Para estimar el uso industrial, el diseñador debe utilizar censos industriales  y estimativos  de consumos futuros. El diseñador debe cuantificar y analizar detenidamente  la dotación industrial de acuerdo con las características de dichos establecimientos.

Uso rural

En caso de que el municipio objeto de la construcción de un nuevo sistema de acueducto o la ampliación del sistema de acueducto existente tenga que abastecer población rural.

Uso para fines públicos

El consumo  para  uso público  utilizado  en los servicios  de aseo,  riego  de jardines  y parques  públicos, fuentes públicas y demás, se estimará entre el 0 y el 3% del consumo medio diario doméstico, siempre y cuando  no existan  datos  disponibles.

EL AGUA POTABLE

Llamamos agua potable al agua que podemos consumir o beber sin que exista peligro para nuestra salud. El agua potable no debe contener sustancias o microorganismos que puedan  provocar enfermedades o perjudicar nuestra salud.

 Por eso, antes de que el agua llegue a nuestras casas, es necesario que sea tratado en una planta potabilizadora. En estos lugares se limpia el agua y se trata hasta que está en condiciones adecuadas para el consumo humano.

 Desde las plantas potabilizadoras, el agua es enviada hacia nuestras casas a través de una red de tuberías que llamamos red de abastecimiento o red de distribución de agua.

QUE TRATAMIENTOS RECIBE EL AGUA?    Para que el agua que captamos en embalses, pozos, lagos, etc. sea adecuada para el consumo humano, es necesario tratarla convenientemente para hacerla potable. Este proceso se denomina potabilización y se realiza en las plantas potabilizadoras. Existen diferentes métodos y tecnologías de potabilización, aunque todos ellos constan, más o menos, de las siguientes etapas:

1.      PRECLORACIÓN Y FLOCULACIÓN. Después de un filtrado inicial para retirar los fragmentos sólidos de gran tamaño, se añade cloro (para eliminar los microorganismos del agua) y otros productos químicos para favorecer que las partículas sólidas precipiten formando copos (flóculos).

2.      DECANTACIÓN. En esta fase se eliminan los flóculos y otras partículas presentes en el agua.

3.      FILTRACIÓN. Se hace pasar el agua por sucesivos filtros para eliminar la arena y otras partículas que aún pudieran quedar, eliminando a la vez la turbidez del agua.

4.      CLORACIÓN Y ENVÍO A LA RED. Para eliminar los microorganismos más resistentes y para la desinfección de las tuberías de la red de distribución.