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CAPTACIÓN DE MANATIAL – PLANTA DETRATAMIENTO DE AGUAS CAPTADAS DE UN

RÍO

II. OBJETIVOS

a. PRINCIPAL:• #eali)ar el diseño de una captación de ladera o lateral y de fondo o

ascendente.• #eali)ar el diseño de diseño de las estructuras hidráulicas de una planta de

tratamiento de agua potable.

b. SECUNDARIOS:• Tener nociones sobre el proceso de abastecimiento de agua potable desde la

captación de un ro y lle!ándolas a una lanta de Tratamiento, con!ertirlas

en aptas para el consumo humano.• +fian)ar conocimientos sobre el diseño de las estructuras hidráulicas en una

lanta de Tratamiento, tales como/ 0anal aforador, sedimentador,

decantador1 teniendo como base la teora de sedimentación.

III. REVISIÓN LITERARIA

A. CAPTACIÓN DE MANANTIAL

1. FUENTES DE ABASTECIMENTO.

La fuente de abastecimiento de agua, constituye el elemento primordial en todo diseñode un proyecto de +gua otable, y se refiere a las posibles fuentes de las que seapro!echará el agua para cubrir las necesidades de la población.En t"rminos generales podemos señalar/

Aguas de lluvia o meteóricas2 Son aquellas que proceden directamente de laatmósfera, en forma de llu!ia2 Estas aguas se captan antes que lleguen a la superficieterrestre, por medio de áreas e$puestas a la precipitación plu!ial, para luegoalmacenaras en depósitos 0isternas-.

3eneralmente se utili)an para una o dos !i!iendas, y en )onas donde no hay otrorecurso/ además que su rendimiento bruto es pequeño y es proporcional a la superficiede recepción disponible, as como a la precipitación disponible de la )ona.

Aguas Superficiales.2 Son aquellas que se encuentran en el seno de los, ros, lagos,quebradas, presas, etc, #equieren para, su utili)ación, de información detallada y

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completa que permita !isuali)ar su estado sanitario, caudales disponibles y calidad delagua.

Fuentes Subterráneas.2 Estas aguas constituyen parte del ciclo hidrológico y son las

que se infiltran en el terreno, y que por percolación se mantienen en mo!imiento atra!"s de estratos geológicos capaces de contenerlas y permiten su circulación. Se pueden captar por medio de captaciones directas manantiales, galeras filtrantes, po)os poco profundos y profundos, y su e$plotación dependerá de las caractersticashidrológicas y formación geológica del acufero.

Manantiales.2 Los manantiales son puntos donde el agua pro!eniente de una fuente

subterránea, debida generalmente a que el ni!el de esta corta a la superficie terrestrey por consecuencia emerge hacia la superficie una cantidad de agua.

Los orgenes de los manantiales son muchos, ero se puede donde mostrar las posibles formas de origen de un manantial, as/

a- or una depresión de la superficie del suelo que corta al ni!el freático. b- or la infiltración del agua de la llu!ia en el interior de unos bloques de

desprendimiento acumulados al pie de un escarpe.c- or una arenisca permeable que yace sobre una formación impermeable.d- or una falla que coloco unas formaciones impermeables frente a unos

alu!iones permeables.e- or una falla que da lugar a una )ona fracturada abierta en una roca

quebradi)a.f- or la estructura laminar ho4osa- de una roca grantica.g- or el afloramiento de un acufero artesiano.h- or la presencia de una esquistosidad dominante en una dirección.i- or el afloramiento de unas gra!as y un basalto permeable que cubren una roca

grantica impermeable.

Pozos.2 5ienen a ser perforaciones en la superficie del terreno, que debidamente

diseñadas y construidas permiten efectuar la e$tracción económica del agua de un

determinado acufero.

2. DEFINICIÓN DE CAPTACIÓN

5iene a ser una estructura, que sir!e para reunir adecuadamente una cierta cantidadde agua, con fines apro!echabas. 6icha estructura !ara de acuerdo con la naturale)ade la fuente de abastecimiento meteórica, superficial o subterránea-, su locali)acióny su magnitud. El tipo de toma usual y económica para una ciudad pequeña y de lasierra es de un manantial, en el que se diseñará la ca4a de 0aptación en el punto o

puntos de afloramiento, con todos sus accesorios y teniendo en cuenta su protección

sanitaria.


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3. DETERMINACIÓN DEL CAUDAL.

ara determinar el aporte de agua del manantial o con4unto de manantiales, esnecesario aforar en forma continua por largos periodos de tiempo y determina el tipo

de suelo que e$iste en este en dicha afloración.

En el caso que no se tengan datos hidrológicos, que es lo más lógico, y además nocontar con aforos continuos, se recomienda aforar lo más que se pueda e informarsecon los pobladores de la )ona, respecto del caudal de aporte de dicha fuente.

4. CONSIDERACIONES PARA ELABORAR UN PROYECTO DECAPTACIÓN DE AGUA DE MANANTIAL.

ermanencia del afloramiento o gasto del manantial. osibilidad de aumentar la producción con traba4os con!enientes. robable descubrimiento de afloramientos cercanos.

5. RECOMENDACIONES PREVIAS PARA EL SISTEMA DEAGUA POTABLE DE MANANTIALES.

Los manantiales son susceptibles de contaminación necesitándose mucho cuidado para mantenerlos en condiciones sanitarias.

0on tal propósito se deberán seguir las siguientes consideraciones/

Estará prohibida la construcción de letrinas, po)os ciegos, tanques s"pticos,

campos de percolación y lneas de desag7e, comprendidas alrededor de unmanantial a una distancia como mnimo de 8& m.

ara e4ecutar un sistema donde se empla)ará la caseta, no deberá emplearse

e$plosi!os. Tomar precauciones para e!itar que el agua de llu!ia, que pudiera descender por

la ladera malogre las obras de toma. Esto se soluciona mediante una )an4a de

coronación o drena4e.

6. TIPOS DE CAPTACIÓN

0omo la captación depende del tipo de fuente y de la calidad y cantidad de agua,generalmente reali)adas en poblaciones pequeñas, el diseño de cada estructura tendrácaractersticas tpicas.

0uando la fuente de agua es un manantial de ladera y concentrado, esta será una0+T+0(9: L+TE#+L, que constará de tres partes/ la primera, corresponde a la


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protección del afloramiento1 la segunda, a una cámara h*meda que sir!e para regular el gasto a utili)arse1 y opcionalmente la tercera, a una cámara seca que sir!e para

proteger la !ál!ula de control.

El compartimiento de protección de la fuente consta de una losa de concreto quecubre toda la e$tensión o área adyacente al afloramiento de modo que no existacontacto con el ambiente exterior , quedando as sellado para e!itar la contaminación.

Si se considera como fuente de agua un manantial de fondo y concentrado, esta seráuna 0+T+0(9: 6E ;

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0onsiste en separar del agua los sólidos que sean de mayor tamaño de laaberturas de las re4as, as como para e!itar el paso de las ramas, basuras y engeneral todo tipo de desperdicios. ara "ste fin se suelen utili)ar re4as de fierro, lascuales se colocan trans!ersalmente a los canales de conducción y con una

inclinación recomendada de 40° a 60° respecto de la hori)ontal.

• SEDIMENTACIÓNEste es el proceso mediante el cual se !erifica la disposición de las partculas en

suspensión por acción de la gra!edad es decir por la fuer)a que desarrolla el pesode la partcula al caer.

Las aguas superficiales en su despla)amiento cargan material granular y partculasde todo tamaño.ara la sedimentación es necesario reducir la !elocidad del agua hasta el punto de

causar la deposición de las partculas en suspensión dentro de un determinadotiempo de detención, para cada partcula e$iste una !elocidad má$ima que debedarse al agua por encima de la cual no sedimenta.

La sedimentación se produce cuando la componente !ertical de la !elocidad deuna partcula dentro del agua es mayor que la !elocidad de arrastre moti!ada por el flu4o. Es por "ste moti!o que la partcula cae por su propio peso.

ara dar "ste tratamiento al agua, se hace muy necesario un análisis de las partculas que el agua lle!a en suspensión1 despu"s de la captación de acuerdo al

diámetro de las partculas se escogen las estructuras necesarias para dar eltratamiento al agua1 pueden ser desarenadores y?o sedimentadores.

Para FLUJO LAMINAR ! " 0.0# $%.&

#e @ A 1 #e 5sCd?D 1 0d8?#e

6onde/5s !elocidad de sedimentación.d diámetro de la partcula de diseño.D !iscosidad cinemática.

5s A?AFD-Cs2A-CdGCg ......... L'( !' STO)ES

Para FLUJO EN TRANSICIÓN 0.0# * ! " 0.#&$%.

A @ #e @ 8&&&

0d 8?#e- H I? #e-A?8 H &.I

5s &.88C+S2A-C3,8?ICd?DA?I-......... L'( !' ALLEN


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DESARENADOR

Estructura que tiene por finalidad, separar las partculas gruesas del agua, que se

encuentran en suspensión. 3eneralmente un desarenador consta de )onas/

a& -ONA DE ENTRADA

0ompuesta por una transición que une el canal de conducción1 en algunoscasos tubera y la )ona de desarenación.

La longitud de transición tiene la función de distribuir uniformemente laslneas de flu4o dentro de la )ona de desarenación1 e!itará tambi"n que se

produ)can los llamados corto circuitos y por consiguiente la formación de

)onas muertas en la estructura. En "sta )ona se ubican dos compuertas paraorientar el flu4o hacia la compuerta de limpie)a.

b& -ONA DE DESARENACION

Esta es la )ona donde se lle!ará a cabo el reco4o de las partculas anali)adas1las partculas se recogerán en el fondo de la misma.

$& -ONA DE SALIDA

Estará conformada por un !ertedero que mantendrá la !elocidad que no alteraa los sedimentos.

!& -ONA DE LODOS

Es la )ona que posee una pendiente fa!orable para la compuerta de limpia.

SEDIMENTADOR

Estructura que cumple con las mismas funciones que el desarenador, sólo que en"sta estructura se albergarán a partculas más pequeñas que las tratadas en eldesarenador1 son de iguales caractersticas.

TRATAMIENTO PROCESO UÍMICO&

ME-CLA

Es aqu donde se produce la coagulación, que se define como la reacción que

ocurre frente a la adición de coagulantes al agua para aglutinar las partculas enconglomerados o grupos.


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ME-CLA RAPIDA

3eneralmente se compone de una caseta de dimensiones estándar/ A.&& $ A.&&$ A.8& m. a donde llegan las tuberas de conducción del caudal a tratar1 al igualque el +forador arshall, apro!echará la turbulencia del agua para reali)ar lame)cla del floculador y el agua cruda.

La dosificación del floculante cualquiera que sea el utili)ado, sa sea Sulfato de+luminio o Sulfato de ;ierro está en función de la turbide) y del caudal atratar. En algunos casos sólo será necesario aplicar Sulfato de 0obre para matar las algas y los microorganismos que el agua lle!a consigo1 esto se reali)a en"pocas de !erano donde las aguas no lle!an material en suspensión e$cesi!o.

El análisis de la turbide) se reali)a por el m"todo de 4arras y haciendo uso delos Turbidmetros.

AFORADOR PARS/ALL

Estructura que se encarga de controlar los caudales de llegada, la forma en quese determina el caudal es muy directa1 sólo basta medir el tirante de agua en lagarganta del mismo y aplicando una fórmula nos da a conocer el caudal1 enalgunos casos "sta misma estructura se usará para reali)ar la %'$1a r23!adel floculante con el agua, apro!echando el resalto que en "ste se produce. Sudiseño está en función del caudal con que se diseña, estas dimensiones sonestándares y se encuentran en tablas.

• FLOCULACIÓN O COAGULACIÓN

;enómeno por el cual las partculas desestabili)adas chocan unas contra otras paraformar coágulos mayores y tambi"n puede decirse que es la sección de puente de

superficies suficientemente grandes y pesadas como para que puedan sedimentar en el agua.

C COAGULANTE0ompuesto de elementos que producen Jidró$idos gelatinosos1 as tenemoslos 0ompuestos de +luminio, de ;ierro, otros.

C ALCALIS ara pre!er y mantener la alcalinidad necesaria para el proceso 0al,Jidró$ido de 0alcio, 0arbonato de Sodio, etc-. El Sulfato de +luminio +l

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Estos floculadores necesitan de energa para su funcionamiento lo que los hacemás costosos.

• DECANTADORES

Es donde se reali)a el proceso de separación de los sólidos más densos que elagua, que tiene una !elocidad de cada y que puede llegar al fondo del tanquesedimentador en un tiempo aceptable.

Los decantadores o sedimentadores utili)an un proceso dinámico de separación de partculas sólidas suspendidas en el agua1 estas partculas más pesadas tienden acaer hacia el fondo.La decantación se aplica con las finalidades/

2 #emoción de la arena.

2 #emoción de partculas sedimentables finas, sin coagulación.2 #etención de flóculos/ decantación despu"s de la decantación.

Estructuras encargadas de retener en su fondo los flóculos formados al añadirle alagua elementos qumicos para formar los flóculos.

Tienen las siguientes partes/

a& -ONA DE ENTRADA

ermitirá la distribución uniforme del flu4o dentro del decantador. esta )ona

comprende un !ertedero y la cortina de distribución que puede ser una pantallade orificios.

b& -ONA DE DECANTACIÓN

0onformada por una estructura rectangular con !olumen y por consiguientecon longitudes adecuadas para le sedimentación de los flóculos.

$& -ONA DE SALIDA

0onstituida por un !ertedero, canaletas o tubos con perforaciones que tienen la

finalidad de recolectar al afluente sin perturbar la sedimentación de las partculas.

!& -ONA DE RECOLECCIÓN DE LODOS

ona conformada por una tol!a con capacidad para depositar los lodossedimentados, una tubera y una !ál!ula para una limpie)a periódica.

ara esta )ona se pueden presentar 8 soluciones/

Sedimentador con!encional de forma regular y flu4o hori)ontal, muy

recomendado por su simplicidad.


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Sedimentador laminar de flu4o hori)ontal, cuya !enta4a sobre el anterior es la

de contar con mayor área de sedimentación por mG de superficie, con lo quese consigue disminuir el tamaño de la unidad.

• FILTRACIÓN

Este proceso consiste en la remoción de las partculas que no alcan)aban asedimentar decantador-, haciendo pasar el agua a tra!"s de un material poroso, lacapa filtrante más com*n es arena sobre gra!a.;enómenos que ocurren durante la filtración/

2 +cción mecánica de colado a tra!"s de los poros de la arena.2 Sedimentación de las partculas sobre los gránulos de arena.

Los filtros son las *ltimas estructuras que dan un Traa%'78 F9$8 al agua1estos filtros pueden ser clasificados en/

2 ;iltros rápidos con lecho mi$to arena y +ntracita-2 ;iltros rápidos con lecho de arena.2 ;iltros lentos con lecho de arena.

o FILTROS RAPIDOS.; or lo general "ste tipo de filtros necesitan de energa

para su funcionamiento.

o FILTROS LENTOS.; Este tipo de filtros contiene como lecho filtrante a

cualquier material estable1 en lantas de Tratamiento de +gua otable es usualtener como material granular a la arena, por ser más barata, inerte y durable.

>n filtro lento consta básicamente de/

2 >n tanque que contiene un !olumen de agua.2 >n lecho de arena.2 >na capa soporte.2 6ispositi!os de control y regulación del filtro.

o

FILTRO LENTO MODIFICADO

Esta estructura consta de un !ertedero a la salida del afluente1 tiene la función deestablecer una altura mnima de agua sobre el lecho filtrante. + medida que lacolmatación aumenta en el lecho filtrante, la p"rdida de carga se aumenta yconsecuentemente la altura del agua sobre la arena hasta llegar a un ni!elmá$imo, regulado por un !ertedero de rebose que mantiene el caudal de entrada yla sección de la unidad constante.

DESINFECCIÓN


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La desinfección en una lanta de Tratamiento es ya un 3r8$'8 na dosis de uno o dos mg?lts suelen ser suficiente para reducir o destruir todas las bacterias y de4ar un residuo adecuado.

En las corrientes del afluente de las plantas de tratamiento de agua, se mantiene unresiduo de cloro de &,A ó &,8 ppm como factor de seguridad en el agua mientras seen!a al consumidor.

IV. METODILOGÍA Y PROCEDIMIENTO

+cad"micamente se considerará el diseño de una captación lateral y una de fondo,T((0

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0S(

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VI. BIBLIOGRAFIA

N$%&' () *+&')' , ')-&&%&' ()+ I/0. JOS LONGA !LVARE.

MENDE CRU G&'-& A&'%)*7)/%$ () A08& ,

A+*&/%&++&($9"G8& () T&&:$ E'*&+$/&($#.

MU;O CABRERA J$0) A/%$/$ , N+() M)*)()' A08&

P$%&+) , D)'&0??

REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES NTP O.S. @1@@

ANEOS

ANO N @1

Cara$'r9$a !' 18 %a'ra1':

Los materiales más empleados en el lecho filtrante son/

ARENA

• 6iámetro que debe ser menor que 8mm.• 6ure)a debe ser de N seg*n la escala de =oh.• En su composición debe figurar unO como má$imo de mica.• eso especfico relati!o mayor de 8,P.•

Solubilidad menor de KQ, en J0l al &Q durante 8 horas.• "rdida por ignición/&.N


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• Tamaño efecti!o/ 5aria entre &. y &.N &.K2&.KK-• 0oeficiente de uniformidad/ A.K2A.N

ANTRACITA

• 6iámetro entre &.P2A.P mm, para lecho *nico.• 6iámetro entre &.F2A. mm, para lecho m*ltiple.• 6ure)a debe ser mayor &, igual de I mm.• eso especfico mayor de A.KK.

OTROS MATERIALES

3ra!edad especfica o peso especfico relati!o.

• 3ranate .8&

• (lmenita .P&• Liagmenita .P&• ;ollstireno A.&

GRA5A

En la capa de generalmente se utili)a gra!a que se coloca sobre el sistema dedrena4e. Su espesor oscila entre &2K cm y su tamaño de partcula !a desde A?A8 hasta 8.

LEC/O PROFUNDIDADRNF $%&

TAMA?O3=1@&

FONDO A&2AK AK.&2A8 8 2 APRIMERO N.K2A& N.K2N A 2 A?8SEGUNDO N.K2A& N.K2N A?8 2 A?TERCERO N.K2A& N.K2N A? 2 A?F

GRA5ILLA N.K2A& N.K2N A?F 2 A?A8;uente/ #:E :orma B< 502> +#+ ;L>(6

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DIAMETROETERIOR

LONGITUDCLASE PSI

bar &

CLASE . #0PSI

. bar &

CLASE #0 #0PSI

#0 bar &

CLASE # 00 PSI

# bar &

:

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Captación de un manantial – planta detratamiento de aguas

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C1ar$a$H7 !'1 a@=a $87 $8%3='8

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Pepas de durazno y habas

rocedimiento

A. Seque las pepas de dura)no y las habas.8. =uela en forma separada cada uno de los productos, tratandode obtener pol!o.I. +dicione &. K gramos de cualquiera de los productos por cadalitro de agua a tratar.. #emue!a durante un minuto con una paleta de agitación enforma circular.K. =antenga el agua en reposo durante dos horas para quesedimenten las partculas al fondo del recipiente.P. >tilice la parte superior del !olumen de agua.

Penca de tuna

A. 0orte en tro)os cuadrados de cuatro centmetros de longitudla penca de tuna.8. roceda a machacarla sobre piedras planas.I. 0onsiderando un recipiente de 8& litros, !ierta K gramos cucharadita- del producto machacado.. #emue!a durante un minuto.K. 6e4e sedimentar por espacio de dos horas.P. >tilice la parte superior del !olumen de agua.

USO DE POLÍELECTROLITOS EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS

Los polielectrolitos en el tratamiento de aguas parecen haber comen)ado haceapro$imadamente &&& años. Es sabido que los polmeros naturales se usan desdetiempos remotos y de forma emprica, por ''%318 ' $878$!8 '1 =8 !' 1a PENCADE LA TUNA para aclarar el agua.

El uso de estas sustancias produce algunas !enta4as y des!enta4as en el proceso de

coagulación2floculación, como ser/C Los polielectrolitos usados en unión de coagulantes metálicos comunes,

producen un floc que sedimenta rápidamente.C 0on ciertas aguas, la dosificación de polielectrolitos en pequeñas cantidades

reduce el gasto de coagulante.C Las algas son rápidamente coaguladas con polielectrolitos catiónicos.C Todos los polielectrolitos no son igualmente efecti!os con todas las aguas.C 6osis e$cesi!as de polielectrolitos producen dispersión en lugar de ayudar a la

coagulación.

C 6eben los polielectrolitos añadirse en forma de solución diluida para asegurar una completa me)cla.

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Los polielectrolitos se emplean generalmente como ayudantes de floculación, esdecir que primero se introduce el coagulante metálico y los microflocs tienen laoportunidad de formarse primero, entonces los polielectrolitos inter!ienen despu"s

para refor)ar las uniones y aumentar el n*mero de n*cleos que integran cada floc.Los polielectrolitos se pueden utili)ar en dosis muy ba4as, +rboleda A%%8-, da unrango que !ara desde &.A V A mg?l . La ra)ón principal para usar estas dosis tan ba4ases el ele!ado peso molecular de estas sustancias. or e4emplo, la poliacrilamida tieneun peso molecular de K.K$A&P y los almidones tienen pesos moleculares de A.FK$A&K

para la amilasa y A$A&N para la amilopectina

C1a$a$H7 !' 18 381'1'$r818

Los polielectrolitos, seg*n su origen pueden clasificarse en polmeros naturales y polmeros sint"ticos.

Los polmeros naturales que han dado me4ores rendimientos y !ale la penaconsiderarlos para su uso en plantas de tratamiento de aguas son/ los compuestosalgnicos, DERI5ADOS DE LA TUNA y los almidones.

Los polmeros sint"ticos son compuestos producidos por medio de la transformaciónqumica de deri!ados del carbón y del petróleo, la mayora se encuentran en pol!oseco. Se considera que el %&Q de los polmeros sint"ticos tienen como monómero

básico la acrilamida.

>no de los más antiguos polielectroliticos sint"ticos usados es la slica acti!ada, quese prepara haciendo reaccionar una solución diluida de sodio :a8Si

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