Estanques de Almacenamiento - Obras de Captación y Estaciones de Bombeo

Autor:

Peña R. Francys H.

C.I: 26.603.962

Materia: Electiva VII Infraestructura Urbana – Carrera: Arquitectura

Turno: Nocturno – Semestre: IX

DEFINICIÓN DE ESTANQUE.

Un estanque es una pequeña cavidad de agua, natural o artificial, utilizado cotidianamente para proveer al riego, criar peces, nadar, etcétera, o con fines meramente ornamentales.

Los estanques forman parte del dominio público, si son de agua salada y comunican con el mar. Los estanques particulares están sometidos a las leyes generales de la propiedad y de la salubridad pública, y pertenecen al dueño del suelo que cubren. Los peces son un accesorio de los estanques y constituyen bienes muebles por disposición legal. Actualmente, una de las principales utilidades de los estanques es la cría y multiplicación de peces (como tencas, carpas y otros). Un ejemplo de estanque con utilidad paisajística u ornamental es el estanque grande del Retiro en la ciudad española de Madrid.

Después de cada desecación debe limpiarse el estanque y dragar el lodo, el cual, expuesto al aire, constituye un excelente abono. Después de estercolado, se siembran en el fondo plantas pratenses de tallo duro; éstas, una vez segadas a fines de la primavera, formarán sobre el suelo un césped cepillo, contra el que se restregarán los reproductores para depositar sus huevos.

TIPOS DE ESTANQUES.

Tipos de estanques según su estilo

Estanques informales.- Son estanques que imitan a la naturaleza y en la que prácticamente “todo vale”.

Estanques naturales.- Son estanque similares a los informales pero vinculado su diseño al jardín.

Estanques formales.- Suelen ser aquellos donde la existencia de peces y plantas es mínima, tendiendo a jugar con el movimiento del agua.

Tipos de estanques según su contenido

(Principalmente se tiene en cuenta los elementos vivos del estanque):

Estanques koi.- En el que entre los peces contenidos, un 90% son koi. Son de grandes dimensiones, con peces grandes y con alta tecnología en cuanto a sistemas de filtración.

Estanques carassius (goldfish).- En el que entre los peces contenidos, un 90% son carassius (goldfish). El volumen de agua del estanque no es necesario que sea demasiado alto.

Estanques mixtos.- Es habitado por diferentes tipos de peces: de fondo, media agua y de superficie.

Estanques vegetales.- Clasificación extremista de los estanques en el que no existen peces, solo plantas de diferentes tipos.

Estanque autóctono (por biotopo).- En el que todos los peces, plantas y elementos decorativos utilizados deben ser del mismo biotopo.

Tipos de estanques según el tipo de construcción

Estanques apisonados.- Que se utilizan el mismo suelo y no se les adiciona nada salvo césped para que tengan mejor agarre. Estos estanques son auténticos mini-lagos.

Estanques pre-fabricados.- Fabricados en materiales plásticos, resistentes y 100% impermeables al agua.

Estanques de lona.- Usando lona impermeable de plástico especial en su fabricación.

Estanques de cemento.- En los que se utilizan ladrillos o piedra recubiertos con mezcla de obra a base de cemento en sus laterales y base.

DIMENSIONES DE UN ESTANQUE.

DETERMINAR LA UBICACIÓN DEL ESTANQUE Y LAS NORMAS QUE INDICAN HIDROVEN.

Para ubicar un estanque de almacenamiento en el lugar más adecuado, se debe principalmente a la preservación de las presiones a  lo largo del sistema, es decir se busca el lugar más beneficioso que permita que la presión se mantenga y haya menos pérdida de carga en la de distribución

Criterios de presiones: m.c.a "metro de columna de agua"

Es una unidad de presión que equivale a la presión ejercida por una columna de agua pura de un metro de altura sobre la gravedad terrestre. Su símbolo es m.c.a. o mca, y es un múltiplo del milímetro columna de agua o mm.c.a.

Estas presiones en la red están limitadas por Normas:

• ·         En poblaciones rurales menores, a 5000 hab.: 5 m.c.a.
• ·         En poblaciones de 5000 a 15000 hab: 10 m.c.a.
• ·         En poblaciones de áreas urbanas: 20 m.c.a.
• ·         La presión estática no será en ningún caso mayor a: 70 m.c.a.

Normas HIDROVEN

Las normas HIDROVEN son un conjunto de artículos que establecen una serie de leyes y procedimientos para el correcto control de aquellos componentes orgánicos, físicos y químicos del agua que representan un peligro para la salud de la comunidad, o inconvenientes para la preservación de los sistemas de almacenamiento y distribución del líquido, así como la regulación que asegure su cumplimiento.

Algunos de sus artículos son:

Capítulo I

Disposiciones Preliminares

Artículo 2.- Están sujetos al cumplimiento de las presentes Normas los entes responsables de los sistemas de abastecimiento de agua potable públicos o privados.

Artículo 3.- A los efectos de interpretación y aplicación de estas Normas, se establecen los siguientes criterios: Autoridad Sanitaria Competente: Ente Regional adscrito a la Unidad Sanitaria Regional, dependiente del Ministerio de Sanidad y Asistencia Social. Valor máximo aceptable: Es el establecido para la concentración de un componente que no presenta un riesgo significativo para la salud o rechazo del consumidor, teniendo en cuenta el consumo de agua durante toda su vida (OPS/OMS).

Artículo 4.- El agua potable debe cumplir con los requisitos microbiológicos, organolépticos, físicos, químicos y radiactivos que establecen las presentes Normas.

Artículo 5.- Cuando el agua que se designe al suministro como potable no cumpla con los requisitos establecidos en las presentes Normas, el responsable del sistema de abastecimiento respectivo deberá aplicar el tratamiento que la haga apta para dicho uso.

Artículo 6.- El agua potable destinada al abastecimiento público deberá contener en todo momento una concentración de cloro residual libre en cualquier punto de la red de distribución de 0,3 y 0,5 mg/L.

Artículo 7. - Cuando se excede un Valor Máximo Aceptable en estas Normas, el ente responsable del sistema de abastecimiento de agua potable debe investigar la causa, informar a la Autoridad Sanitaria Competente y tomar las medidas correctivas.

Capitulo II

De los aspectos microbiológicos

Artículo 8.- El ente responsable del sistema de abastecimiento de agua potable debe asegurar que esta no contenga microorganismos transmisores o causantes de enfermedades, ni bacterias coliformes termorresistentes (coliformes fecales), siguiendo como criterio de Evaluación de la Calidad Microbiológica la detección del grupo coliforme realizada sobre muestras representativas captadas, preservadas y analizadas según lo establecido en las presentes Normas.

Artículo 9.- Los resultados de los análisis bacteriológicos de agua potable deben cumplir los siguientes requisitos:

a. Ninguna muestra de 100 mL, deberá indicar la presencia de organismos coliformes termorresistentes (coliformes fecales).

b. El 95% de las muestras de 100mL, analizadas en la red de distribución no deberá indicar la presencia de organismos coliformes totales durante cualquier periodo de 12 meses consecutivos.

c. En ningún caso deberá detectarse organismos coliformes totales en dos muestras consecutivas de 100 mL, provenientes del mismo sitio.

Artículo 10.- El agua potable no debe contener agentes patógenos: Virus, Bacterias, Hongos, Protozoarios, ni Helmintos.

OBRAS DE CAPTACIÓN:

DEFINICIÓN.

Las obras de captación son las obras  civiles y equipos electromecánicos que se utilizan para reunir y disponer adecuadamente del agua superficial o subterránea. Dichas obras varían de acuerdo con la naturaleza de la fuente de abastecimiento su localización  y magnitud.

Algunos ejemplos de obras de captación se esquematizan. El diseño de la obra de captación debe ser tal que prevea las posibilidades de contaminación del agua.

Es necesario separar en el término general de “obra de captación” el dispositivo de captación propiamente dicho y las estructuras complementarias que hacen posible su buen funcionamiento.

Un dique toma, por ejemplo, es una estructura complementaria, ya que su función es represar las aguas de un río a fin de asegurar una carga hidráulica suficiente para la entrada de una estabilidad y durabilidad.

Un dispositivo de captación puede consistir de un simple tubo, la pichancha de una bomba, un tanque, un canal, una galería filtrante, etc., y representa parte vital de la obra de toma que asegura, bajo cualquier condición de régimen, la captación de las aguas en la calidad prevista.

El mérito principal de los dispositivos de captación radica en su buen funcionamiento hidráulico.

TIPOS.

Captación de aguas pluviales

La captación de estas puede hacerse en los tejados o áreas especiales debidamente dispuestas. En estas condiciones el agua arrastra las impurezas de dichas superficies, por lo que para hacerla potable es preciso filtrarla. La filtración se consigue mediante la instalación de un filtro en la misma cisterna

Captación directa por gravedad o bombeo

Este es el caso común para sistemas rurales por lo que se presentará con mayor detalle en un apartado especial.

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 por Bombeo.

En el caso en que la captación por gravedad no sea factible debido a la topografía el método de captación recomendable es por bombeo. De las bombas disponibles comercialmente, 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, etc. 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.

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.

Los estudios estructurales son también utilizados para localizar zonas de fracturación en rocas compactas pero frágiles; o bien en la localización de fallas en materiales no consolidados que en ocasiones pueden formar barreras hidrológicas, las cuales son importantes en el estudio del movimiento del agua subterránea. Las aguas de las capas acuíferas del subsuelo se clasifican en:

a) Aguas freáticas y b) aguas artesianas.

Captación de aguas de manantial.

El principal objetivo es captar y aprovechar los pequeños manantiales, que se encuentran generalmente en las laderas de las montañas, con el fin de llevar el agua a las partes bajas, donde se aprovechará para el consumo humano.

Los factores más importantes que intervienen en la localización, dirección y Área de influencia de los afloramientos 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. Los mejores lugares para buscar manantiales son las laderas de montañas. La vegetación verde en un cierto punto de un área seca puede indicar la presencia de un manantial en el lugar o aguas arriba. Los habitantes de la zona son los mejores guías, y probablemente, conocen todos los manantiales del área.

Captación de aguas superficiales.

Para el diseño de obras de captación superficiales se requiere obtener, la información siguiente:

a).- Datos Hidrológicos

Gasto medio, máximo y mínimo

Niveles de agua normal, extraordinario y mínimo

Características de la cuenca, erosión y sedimentación

Estudios de inundaciones y arrastre de cuerpos flotantes

b).- Aspectos Económicos

Planeamiento de opciones, elección de la más económica que cumpla con los requerimientos técnicos

Costos de construcción, operación y mantenimiento

Costo de las obras de protección

Tipo de tenencia del terreno

Tipos de obras de toma.

Dependiendo de las características hidrológicas de la corriente, las obras de captación pueden agruparse en los siguientes cuatro tipos:

1) Captaciones cuando existen grandes variaciones en los niveles de la superficie libre.

2) Captación cuando existen pequeñas oscilaciones en los niveles de la superficie libre, como estaciones de bombeo fijas con toma directa en el río o en un cárcamo.

3) Captaciones para escurrimientos con pequeños tirantes

CAPTACION SUMERGIDA TIPO DIQUE-TOMA.

Cuando las corrientes de agua de escasos caudal y las secciones transversales del río en el sitio donde se proyecta la bocatoma son de poco ancho (0 a 10 m), es conveniente proyectar un dique con el objeto de 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.

 APLICACIÓN.

Filtrado grueso y trituración

Es fundamental contar con algún nivel de protección en las obras de captación de una planta de tratamiento.  Si la planta se alimenta desde un sistema de alcantarillado combinado, existe la posibilidad de que neumáticos, ramas de árboles, madera u otros objetos pesados puedan dañar el equipo de tratamiento aguas abajo.  Filtros Automáticos para materiales gruesos, que filtran residuos que utilizan barras verticales con espaciamientos cercanos, son un posible nivel de protección.  Tanto los filtros Bar Screen Monster y Chain and Rake Monster de JWC pueden proporcionar una protección de filtrado de materiales gruesos en las obras de captación

Una alternativa al filtrado grueso es el uso de un Channel Monster de JWC – una trituradora de dos ejes para desmenuzar los residuos más grandes.  Los compuestos inorgánicos se pueden eliminar por medio de un filtro fino, sin el riesgo de dañar otros equipos.  El Channel Monster puede ofrecer un capital menor y un costo operativo a las plantas de tratamiento, cuando tiene que tratar sólidos grandes en las obras de captación.

Filtrado fino.

Filtrado fino en una parte hoy, esencial, de las obras de captación de una planta de tratamiento moderna.  Los filtros finos proporcionan un filtrado bidireccional, utilizando placas o tambores perforados.  Los filtros finos, como Monster Band Screen, Fine Screen Monster o IFM Drum Screen de JWC tendrán típicamente aberturas de 1- 6 mm.   Estos productos pueden eliminar las piezas más pequeñas de basura, como toallitas, plásticos, látex e hisopos de algodón que pueden deslizarse fácilmente a través de los filtros gruesos.

Para las plantas más pequeñas con caudales más bajos, Auger Monster de JWC es un sistema de filtrado fino todo en uno para las obras de captación.  Este sistema de canales triturará escombros duros, filtrará el flujo hasta 6 mm y deshidratará los sólidos, conforme estos sean retirados del canal.

Lavado y compactación del filtrado.

La eliminación de los sólidos filtrados en las obras de captación es otro desafío para los operadores de plantas de tratamiento.  Un compactador-lavadora de uso rudo puede recibir estos sólidos filtrados, separar los orgánicos suaves y luego compactar y deshidratar la basura inorgánica.  Los Screenings Washer Monsters de JWC son la solución ideal para ello.  Los filtrados se dejan caer a una potente trituradora Muffin Monster, que rompe la basura y lava la materia fecal y la materia orgánica suave hacia el flujo de la planta.  Los sólidos restantes se compactan y se deshidratan, dando como resultado hasta 95% menos filtrado por volumen.

BENEFICIOS

• Protege el equipo de objetos grandes en las obras de captación con un filtro grueso Bar Screen Monster o Chain and Rake Monster.
• Los Channel Monsters de JWC ofrecen una alternativa de efectividad de costos para los filtros gruesos tradicionales
• Salvaguardar equipo de tratamiento importante, como MBRs, es posible con Monster Band Screens, Fine Screen Monsters, IFM Drum Screens y Auger Monsters
• Filtrar los Washer Monsters con una trituradora Muffin Monster separa las materias fecales de las inorgánicas y produce un resultado final de los filtrados, compactado y seco

ESTACIONES DE BOMBEO:

CONCEPTUALIZACIÓN.

Las estaciones de bombeo son un conjunto de estructuras civiles, equipos, tuberías y accesorios, que toman el agua directa o indirectamente de la fuente de abastecimiento y la impulsan a un reservorio de almacenamiento o directamente a la red de distribución.

Una Estación de Bombeo (EB) (también llamada Estación Elevadora (EE)), es una instalación hidroelectromecánica destinada a forzar el escurrimiento de una vena líquida para que ésta llegue a destino en las condiciones previstas en su diseño.

Por hidroelectromecánica se entiende aquella instalación donde se conjugan los componentes y estructuras hidráulicas en primer lugar, mecánicas, eléctricas y últimamente también las electrónicas.

CLASIFICACIÓN.

Las bombas se pueden clasificar de muchas maneras desde diferentes puntos de vista pero en forma general podríamos considerar los siguientes.

Por la posición de su eje (Vertical, horizontal). Según su carcaza (Voluta, difusor), según el modo de operación (Desplazamiento positivo, roto dinámicas), por el tipo de rodete (Abierto, semi-cerrado) otro; pero la manera más común de clasificarlo es según su modo de operación los cuales se pueden definir:

Desplazamiento positivo: Son aquellas que confinan un  volumen de fluido y lo trasladan a otro lugar, dentro de este grupo se encuentran todas las bombas usadas en la oleo-hidráulica y de uso frecuente en los quirófanos, en el bombeo del petróleo de los pozos profundos y las usadas en la industria oesada general, bombeo del concreto, equipos pesados para movimiento de tierras, reguladoras de velocidades etc.

Existen los siguientes  tipos más comunes.

- RECIPROCANTES                                     - ENGRANAJES

- PALETAS                                                    - LÓBULOS

- PULSATILES                                               - TORNILLOS

Desplazamiento no positivo o fotodinámico.

Son aquellas en que la transferencia de energía se produce en una superficie mojada por el fluido en la que dicha superficie (Alabe) recibe el movimiento debido a la energía mecánica de rotación que recibe de un elemento motriz, de estos existen los siguientes tipos más importantes:

- CENTRIFUGAS (radial, mixto y axial)

- PERIFERICAS (uni-paso, multi-paso)

- ELECTROMAGNÉTICA

Debemos mencionar que las bombas centrifugas son las más utilizadas en el campo de la ingeniería debido a su funcionamiento y su estructura mecánica.

MODELOS Y USOS.

Estación de bombeo en poliéster (aguas pluviales y residuales): La estación SRT está perfectamente adaptada al bombeo de las aguas de todas las colectividades:

-       Industrias

-       Ciudades

-       Urbanizaciones

-       Campings

-       Supermercados

Caudal bombeado entre 5 y 300 m³/h.

La gama: 8 diámetros de depósito:

 1 / 1,2 / 1,4 / 1,6 / 1,8 / 2 / 2,4 / 2,9 m.

Altura de 1 a 8 m.

Las estaciones de bombeo SRT se fabrican a medida para facilitarle la instalación.

Su uso es muy extendido en los varios campos de la ingeniería, así, se utilizan en:

·         Redes de abastecimiento de agua potable, donde su uso es casi obligatorio, salvo en situaciones de centros poblados próximos de cadenas montañosas, con manantiales situados a una cota mayor;

·         Red de alcantarillado, cuando los centros poblados se sitúan en zonas muy planas, para evitar que las alcantarillas estén a profundidades mayores a los 4 - 5 m;

·         Sistema de riego, en este caso son imprescindibles si el riego es con agua de pozos no artesianos;

·         Sistema de drenaje, cuando el terreno a drenar tiene una cota inferior al recipiente de las aguas drenadas;

·         En muchas plantas de tratamiento tanto de agua potable como de aguas servidas, cuando no puede disponerse de desniveles suficientes en el terreno;

·         Un gran número de plantas industriales.

Generalmente las estaciones de bombeo constan de las siguientes partes:

·         Rejas;

·         Cámara de succión;

·         Las bombas propiamente dichas;

·         Línea de impulsión.

·         Servicios auxiliares:

o   Dispositivos de protección contra el golpe de ariete.

o   Línea de alimentación de energía eléctrica o instalación para almacenamiento de combustible.

o   Sistema de monitoreo y telecomunicaciones.