Obras de captación y Estaciones de bombeo

Obras de Captación

Son estructuras  y equipos electromecánicos que se utilizan para reunir y disponer adecuadamente del agua superficial o subterránea. Estas obras varían dependiendo la naturaleza de la fuente de abastecimiento su localización y magnitud.

Tipos de Obra de Captación.

Captación directa

Cuando el agua de un río está relativamente libre de materiales de arrastre en toda época del año, el dispositivo de captación más sencillo es un sumergido. Es conveniente orientar la entrada del tubo en forma tal que no quede enfrente la dirección de la corriente, y se debe proteger con malla metálica contra el paso de objetos flotantes.

Captación de aguas subterráneas

El agua subterránea existe casi en cualquier parte por debajo de la superficie terrestre, la exploración de la misma consiste básicamente en determinar en dónde se encuentra bajo las condiciones que le permitan llegar rápidamente a los pozos a fin de poder ser utilizada en forma económica. La manera práctica de hacer lo anterior incluye la aplicación de conocimientos técnicos, experiencia en la perforación y sentido común.

La estratigrafía es un instrumento esencial para la prospección hidrogeológica de extensas regiones de rocas sedimentarias o volcánicas. La posición y el espesor de los horizontes acuíferos así como la continuidad de las capas confinantes revisten particular importancia, por lo que el auxilio de la estratigrafía resulta siempre indispensable. La geología estructural junto con la estratigrafía se utiliza en la localización de los horizontes acuíferos que hayan sido desplazados por movimientos tectónicos.

Captación de aguas de manantial.

Este tipo de obra esta creada para aprovechar el agua de pequeños manantiales que se encuentran en el medio ambiente, por lo general en las laderas de montañas y de allí se distribuye a las partes bajas de la montaña para el consumo del usuario

Entre los factores más importantes que intervienen en la localización, dirección y Área de influencia de los afloramientos de manantiales son:

- El ciclo hidrológico de la región
- La topografía
- La geología de la cuenca

Las aguas de manantial generalmente fluyen desde un estrato acuífero de arena y grava y afloran a la superficie debido a la presencia de un estrato de material impermeable, tal como arcilla o roca, que les impide fluir e infiltrarse.  La vegetación verde en un cierto punto de un área seca puede indicar la presencia de un manantial en el lugar o aguas arriba. 

Captación por bombeo 

Es el tipo de captación que se utiliza en el caso que la captación por gravedad no sea posible debido a la topografía, entonces si se tiene que aplicar el método de bombeo. Existen varios tipos de bombas, la bomba centrífuga horizontal tiene la ventaja de que la ubicación del equipo de bombeo y el punto de captación pueden ser distintos, o sea que la estación de bombeo pude construirse en el sitio más favorable desde el punto de vista de cimentación, acceso, protección contra inundaciones. Su desventaja principal es que la altura de succión queda limitada y el desnivel máximo permisible entre la bomba y el nivel de bombeo, es relativamente pequeño.

La bomba centrifuga vertical de (tipo pozo profundo), tiene mayor eficiencia que la horizontal pero tiene un costo mayor y la estación de bombeo tiene q ubicarse obligatoriamente por encima del punto de captación.

Dependiendo de la máxima altura de succión, el equipo de bombeo puede instalarse fijo; en una estructura móvil que se desplaza sobre una plataforma inclinada, siguiendo la variación horizontal y vertical del rió, o bien sobre estructuras flotantes.

Captación de Pozos (Someros)

Un pozo es una perforación vertical casi siempre de forma cilíndrica y de diámetro menor a la profundidad. el agua entra a el penetrando las paredes de la perforación. se clasifican en pozos de poca profundidad o someros y profundos. Los pozos someros son aquellos que permite su explotación del agua freática.

• Los pozos someros: Se construyen con picos y palas; tienen diámetros mínimos de 1.5 m. y no más de 30 m. de profundidad.Para permitir el paso del agua a través de las paredes de los pozos someros se dejan perforaciones de 25mm de diámetro con espaciamiento entre 15 y 25 cm, centro a centro. Si las paredes del pozo son de mampostería de piedra o tabique, se dejan espacios sin juntar en el estrato permeable para permitir el paso del agua. Dan  un rendimiento con variación debido a la fluctuación considerable del nivel freático por lo tanto su calidad sanitaria del agua probablemente tenga niveles deficientes.

Captación sumergida (Tipo dique-toma)

Es una obra civil que consiste en un dique o atracadero construido transversalmente al cauce de los ríos y que tiene como función represar agua. Se utiliza cuando los ríos son de escaso caudal y las secciones transversales del río en el sitio donde se proyecta la bocatoma son de poco ancho (0 a 10m), para así garantizar el caudal que se debe captar.

En el diseño de un dique - toma se tienen en cuenta los siguientes aspectos:

En el área de captación dada, en la zona de rejilla, no se debe permitir el paso de material grueso; esto se logra dimensionando adecuadamente los espacios entre las barras de la rejilla de captación.

El dique se debe proyectar en forma tal que la rata de sedimentación en la zona del embalse no sea excesivamente alta, lo cual se logra obligando a que el agua fluya con moderada velocidad a través de la obra de captación. 

  Las riberas del río o quebrada, en la zona donde se proyecta el dique, deben tener una buena estabilidad geológica y preferiblemente el suelo debe ser roca a fin de aminorar costos en los anclajes.

   Estaciones de Bombeo 

Las estaciones de bombeo son un conjunto de estructuras civiles, equipos, tuberías y accesorios, que se encargan de tomar el agua de manera directa o indirecta de la fuente de abastecimiento y la impulsan a un reservorio (estanque) de almacenamiento o directamente a la red de distribución.

. 

Los componentes estructurales de una estación de bombeo de agua potable son los
siguientes:
-Caseta de bombeo.
-Cisterna de bombeo.
-Equipo de bombeo.
-Grupo generador de energía y fuerza motriz.
-Tubería de succión.
-Tubería de impulsión.
-Válvulas de regulación y control.
-Equipos para cloración.
-Interruptores de máximo y mínimo nivel.
-Tableros de protección y control eléctrico.
-Sistema de ventilación, natural o mediante equipos.
-Área para el personal de operación.
-Cerco de protección para la caseta de bombeo.

Clasificación de estaciones de bombeo.

Algunos de los sistemas normales de clasificación son los siguientes:

 Por capacidad (metros cúbicos por segundo, metros cúbicos por día o litros por segundo).
 Según la fuente de energía (electricidad, motores diesel, etc.).
.Por el método de construcción empleado (in situ, prefabricadas, etc.).
 Por su función u objeto específico.

Motores eléctricos:

Estos motores utilizan la corriente eléctrica como fuente exterior de energía. Los más empleados en abastecimiento de agua son los de velocidad constante o los que tienen velocidad prácticamente constante. Es decir, se puede considerar únicamente los dos tipos siguientes: 

a)Motor síncrono de velocidad rigurosamente constante, dependiente del número de polos y al ciclaje o frecuencia de la línea de alimentación. 

b)Motor de inducción, es decir, asíncrono con velocidad dependiente al valor de la carga.

Motores de combustión interna

La potencia es desarrollada al quemar el combustible dentro de los cilindros del motor. Se pueden emplear los motores diesel o de encendido por bujías, alimentados por gas natural o propano. En algunos casos se han instalado motores a gasolina, pero su uso no es recomendable por los problemas derivados del almacenamiento del combustible. Estos equipos tienen una velocidad de giro menor que los motores eléctricos, generalmente se encuentran entre 1700 a 2400 rpm.

El empleo de estos motores es recomendable para el accionamiento de bombas en lugares muy apartados en donde no se dispone de suministro eléctrico o este es muy poco fiable. 

Tipos de bombas

Las bombas más frecuentemente usadas en el abastecimiento de agua son las bombas centrifugas, horizontales y verticales, y las bombas sumergibles. El proyectista de acuerdo a las características del proyecto, seleccionará el tipo de bomba más adecuada a las necesidades del mismo

Bombas centrifugas horizontales

Son equipos que tienen el eje de transmisión de la bomba en forma horizontal. Su ventaja es que se pueden instalar en un lugar distinto al de la fuente de abastecimiento lo cual permite ubicarlas en lugares secos, protegidos de inundaciones, ventilados o de acceso complicado. Este tipo de bomba es preferiblemente debe emplearse en cisternas, aguas superficiales y embalses por su facilidad de operación y mantenimiento. Es apropiado para el medio rural debido a su bajo costo de operación y mantenimiento.

La mayor desventaja que presentan estas bombas es la limitación en la carga de succión, ya que el valor máximo teórico que alcanza es el de la presión atmosférica del lugar (10,33m. a la altura del mar), sin embargo, cuando la altura de succión es de 7 metros la bomba ya muestra deficiencias de funcionamiento.

Bombas Monobloc

Son equipos sencillos que forman un conjunto compacto son su electromotor. Tienen una caja compacta integral, en los tamaños pequeños, y/o partida verticalmente en los de gran tamaño. La succión es axial y la descarga tangencial. 

Bombas de silla
Son equipos algo más complicados por que tienen cuatro partes distintas:
a)La carcasa de la bomba, sujeta en voladizo a un soporte especial o silla, que a su vez
sirve de soporte al eje de la bomba.
b)Un motor eléctrico.
c)Una base metálica común.
d)Un acoplamiento elástico para los ejes.
Estas bombas también tienen dos impulsores, que pueden ser iguales o diferentes y trabajar en serie o en paralelo

Bombas de caja partida horizontal

En estos equipos la caja de la bomba está dividida en dos partes según un plano horizontal que pasa por el eje de la misma. Generalmente son construidas de tamaño grande. Pueden tener dos o más impulsores, pero por lo general tienen solo uno de gran tamaño y de doble entrada, lo que obliga a bifurcar tanto la conexión de la succión como la descarga. 

                                    
Bombas centrifugas verticales

Son equipos que tienen el eje transmisión de la bomba en forma vertical sobre el cual se apoya un determinado número de impulsores que elevan el agua por etapas. Deben ubicarse directamente sobre el punto de captación, por lo cual casi se limita su uso a pozos profundos. Estas bombas se construyen de diámetros pequeños, a fin de poder introducirlas en las perforaciones de los pozos, los cuales exigen diámetros pequeños por razones de costo. Una unidad de bombeo de un pozo consta seis partes principales, que son: 

a) la máquina motriz, b) el cabezal de transmisión, c) eje de transmisión, d) la columna o tubería 

de impulsión, e) la bomba, y f) la tubería de succión 

                                  

Bombas sumergibles

Son equipos que tienen la bomba y motor acoplados en forma compacta, de modo que ambos funcionan sumergidos en el punto de captación; se emplean casi exclusivamente en pozos muy profundos, donde tienen ventajas frente al uso de bombas de eje vertical. Estas bombas tienen la desventaja de poseer eficiencia relativamente bajas, por lo cual, aun cuando su costo puede ser relativamente bajo, el costo de operación es elevado por su alto consumo de energía