2. Diseño de Galerias Filtrantes Fundamentos

“MEJORAMIENTO Y AMPLIACIÓN DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DE LA LOCALIDAD DE SAN JUAN BAUTISTA DEL DISTRITO DE VEGUETA, PROVINCIA DE HUAURA - LIMA”

DISEÑO DE GALERIAS FILTRANTES

Las Las gale galerírías as son son obra obrass de capt captac ació iónn y cond conduc ucci ción ón de agua aguass subt subter err rne neas as !ast !astaa un punt puntoo deter"inado# bien sea para su distribución o para su consu"o. $l dise%o y construcción de galerías !a re&uerido de una cuidadosa plani'icación para asegurar su buen 'unciona"iento. De los estudios estudios iníciales para la obtención obtención de los datos de dise%o# dise%o# !a dependido dependido las acti(idades acti(idades &ue deban i"ple"entarse para la construcción y 'unciona"iento de la galería 'iltrante. $ste docu"ento resu"e los pasos &ue se siguió para lograr el dise%o de una galería galería &ue satis'aga satis'aga las e)igencias e)igencias del abasteci"iento de agua para consu"o !u"ano en la localidad de *an +uan ,autista - egueta.

ara dise%ar la galería 'iltrante se necesita la siguiente in'or"ación3 a4 lano cartogr'ico de la 5ona. b4 lano geológico y per'iles trans(ersales. c4 er'il estratigr'ico. d4 2apa de ni(eles de las aguas subterrneas y su (ariación en el a%o !idrológico. e4 ar"etros !idrogeológicos deter"inados por ensayos de bo"beo. '4 0nlisis 'ísico6&uí"ico y bacteriológico del agua.

*e (isitó la 5ona y el lugar donde se proyectaran las galerías 'iltrantes# procediendo el le(anta"iento topogr'ico y los estudios necesarios para su dise%o respecti(o.

*e reali5o el reconoci"iento de ca"po el cual 'ue i"prescindible para por&ue per"itió apreciar el relie(e# el a'lora"iento de rocas# la pro)i"idad de posibles 'ocos de conta"inación# etc.

Diseño de Galerías Filtrantes


De no ser su'iciente la in'or"ación disponible# ser necesaria la e8ecución de traba8os co"ple"entarios co"o per'oraciones e)ploratorias# traba8os de topogra'ía# ensayos de bo"beo de po5os y anlisis 'ísico6&uí"ico y bacteriológico de "uestras de agua# entre otros. 9recuente"ente# la ubicación es perpendicular al 'lu8o de las aguas subterrneas# pero si e)iste una recarga constante de un río# podr ser paralela a :ste. La pro'undidad ser de'inida en 'unción de la (ariación del ni(el de las aguas subterrneas# de "anera &ue garantice su 'unciona"iento durante todo el a%o y ba8o las condiciones de se&uía "s se(eras. Considerando &ue el proyectista de pe&ue%as obras de abasteci"iento de agua tiene &ue dise%ar la galería de 'iltración de acuerdo con su e)periencia y# por lo general# sin un detallado estudio !idrogeológico# resulta prctico e'ectuar clculos por "edio de di'erentes ":todos y (ariar los par"etros dentro de un rango ra5onable de "agnitud# para luego seleccionar los resultados "as probables. 0un&ue el procedi"iento no parece con'iable# en "uc!os casos proporciona buenos resultados en el dise%o de pe&ue%os siste"as de abasteci"iento de agua. $"plear di'erentes "odelos en el dise%o de la galería 'iltrante# per"ite al proyectista identi'icar los par"etros o 'actores de "ayor in'luencia y por lo tanto# ayuda a de'inir las pruebas de ca"po &ue se deben reali5ar. De esta "anera# una (e5 deter"inada la longitud "íni"a de la galería se procede al dise%o de los ele"entos &ue la co"ponen.

$n el dise%o del colector se deben considerar los siguientes aspectos3 a4 *ección con capacidad su'iciente para el caudal de dise%o. b4 2íni"as p:rdidas por 'ricción. c4 ;rea de las aberturas del dren &ue 'aciliten el 'lu8o !acia el conducto.

$l di"etro "íni"o es el &ue garantice el escurri"iento del caudal de dise%o con un tirante no "ayor al <=># y no ser "enor de /== "". ara 'acilitar la li"pie5a y "anteni"iento de los drenes. $n las galerías largas# es posible usar distintos di"etros y !ay &ue tener en cuenta &ue los tra"os iniciales no necesitan una alta capacidad de conducción# ?(er 'igura 14.



or lo general# se usan tuberías co"erciales# co"o las de cloruro de poli(inilo ?C o AD$4. *i se e(alBan los "ateriales# se encuentra &ue la tubería plstica de C presenta grandes (enta8as3 es barata# li(iana# induce pocas p:rdidas por 'ricción# es 'cil de transportar# instalar y per'orar# no se corroe y tiene una larga (ida Btil. Los conductos de asbesto ce"ento tienen la des(enta8a de ser 'rgiles y pesados# y son di'íciles de per'orar. $l !ierro 'undido tiene alta resistencia a las cargas# gran durabilidad y per"ite un alto porcenta8e de rea abierta. *in e"bargo su costo es alto y es propenso a las incrustaciones# las &ue dis"inuyen su capacidad !idrulica. Las tuberías de !or"igón son pesadas y 'rgiles# lo &ue co"plica su "ane8o# per'oración e instalación. No obstante# pueden instalarse en pe&ue%os tra"os con las 8untas abiertas. ara e(itar la acu"ulación del "aterial 'ino &ue pueda entrar al conducto# la tubería del dren debe tener una pendiente adecuada &ue 'acilite su auto li"pie5a.



Nor"al"ente# la (elocidad de escurri"iento del agua en el dren debe ser "ayor a =#= "s. De esta "anera# el "aterial 'ino podr ser arrastrado !asta la c"ara colectora donde se depositar para su eli"inación.

ara e(itar la acu"ulación del "aterial 'ino &ue pueda entrar al conducto# la tubería del dren debe tener una pendiente adecuada &ue 'acilite su auto li"pie5a. Nor"al"ente# la (elocidad de escurri"iento del agua en el dren debe ser "ayor a =#= "s. De esta "anera# el "aterial 'ino podr ser arrastrado !asta la c"ara colectora donde se depositar para su eli"inación. La (elocidad de auto li"pie5a se logra con pendientes &ue (arían de =#==1 "" a =#==< "". No se reco"ienda pendientes altas para e(itar una pro'undidad e)cesi(a en casos de galerías de gran longitud.

$n el dise%o del rea peri"etral abierta de los conductos# se debe to"ar en consideración dos aspectos3 a4 :rdida de la resistencia estructural de la tuberíaF b4 elocidad de ingreso $l (alor de la ")i"a (elocidad de entrada per"isible para e(itar el arrastre de partículas 'inas# (arían desde /#< c"s !asta 1= c"s con un (alor reco"endado de 7 c"s y para un coe'iciente de contracción de entrada por ori'icio de =#<<. $n todo caso# es reco"endable disponer de la "ayor cantidad de rea abierta para tener ba8as (elocidades de entrada. $l rea abierta por unidad de longitud del conducto estar dada por la siguiente e)presión3

Donde3 0 G ;rea abierta por unidad de longitud del conducto ?"/4 Hu G Caudal de dise%o por unidad de longitud ?"7s4 Diseño de Galerías Filtrantes


e G elocidad de entrada ?"s4 Cc G Coe'iciente de contracción

$l tipo de abertura &ue se practica en las tuberías son las per'oraciones y las ranuras# las &ue pueden ser reali5adas con taladros o discos. Las di"ensiones de las per'oraciones dependen de las características del conducto. *egBn la publicación T!e Desing o' *"all Da"s # del ,ureau o' Recla"ation# la relación &ue debe e)istir entre la "ayor di"ensión de la abertura y el ta"a%o de los granos del 'iltro est dada por la siguiente e)presión3

0 su (e5# la relación de di"etros entre el 'orro 'iltrante y el "aterial granular del acuí'ero debe ser igual o "enor a cinco.

La distribución de las aberturas se !ace de 'or"a tal &ue no redu5ca sustancial"ente la resistencia a las cargas e)ternas del conducto original. *e reco"ienda &ue tanto las per'oraciones co"o las ranuras se distribuyan uni'or"e"ente en el rea peri"etral. $l ")i"o porcenta8e de rea peri"etral abierta depende del tipo de "aterial del conducto# de "odo &ue a "ayor resistencia del "aterial# "ayor rea abierta per"isible. $n pruebas reali5adas en laboratorio con tuberías de C de /== "" de di"etro# la resistencia a la carga e)terna aplicada con platos paralelos# dis"inuyó /=> con un rea abierta del 7#/>. Nor"al"ente# un rea abierta de alrededor del 7#=> per"ite (elocidades de entrada por deba8o de los (alores ")i"os reco"endados. Co"o los conductos sola"ente soportan cargas de relleno# es poco probable &ue colapsen debido a la p:rdida de resistencia causada por las per'oraciones.



*u 'unción principal es i"pedir &ue el "aterial 'ino del acuí'ero llegue al interior del conducto sin &ue sea a'ectada la (elocidad de 'iltración# el 'orro 'iltrante debe ser "uc!o "s per"eable &ue el acuí'ero. $l 'orro 'iltrante se ase"e8a a la capa de soporte de los 'iltros de arena# y se deben seguir las reco"endaciones &ue se sinteti5an en el cuadro 1.

Co"o se obser(a en el cuadro anterior# el espesor de cada una de las capas de 'iltro debe estar co"prendido entre los < y 1= c" para lograr una 'iltración e'iciente. *in e"bargo# para e(itar &ue durante la construcción &ueden tra"os de conducto sin recubri"iento# puede ser necesario usar "ayores espesores# lo cual no a'ecta el 'unciona"iento de los drenes# sino &ue lo protege contra cual&uier de'ecto constructi(o# por&ue a "edida &ue au"enta el espesor de las capas del 'orro 'iltrante# dis"inuye el riesgo de &ue los granos "s 'inos del acuí'ero sean arrastrados !acia el interior del conducto. 0ctual"ente# se dispone de geote)tiles de "aterial sint:tico resistente al agua# &ue pueden ser e"pleados de "anera e)itosa en la con'or"ación del 'orro 'iltrante. 0l e'ecto# el geote)til se tiende en el 'ondo de la 5an8a o trinc!era y sobre :l se aco"odan las di'erentes capas de gra(a del 'orro 'iltrante &ue !an de rodear al dren. Una (e5 concluido el aco"odo de todas las capas 'iltrantes# se cierra con'or"ando el e"pa&ue de gra(a. $nci"a del e"pa&ue se coloca el "aterial de e)ca(ación !asta apro)i"ada"ente unos =.7= " por deba8o de la super'icie natural del terreno ?(er 'iguras E y <4.



$n las galerías ubicadas en las "rgenes de los ríos o lagos y en los acuí'eros con escurri"iento propio# es reco"endable sellar la parte superior del relleno de la galería. *e sella con "aterial i"per"eable para e(itar &ue el agua estancada 'iltre !acia la galería y conta"ine el agua captada. 0dicional"ente# la 'unción del sello i"per"eable es au"entar la longitud del recorrido del agua super'icial a tra(:s de la "asa de suelos# y así "e8orar su calidad 'ísica y bacteriológica. $l sello i"per"eable puede estar 'or"ado por una capa de arcilla de unos 7= centí"etros de espesor. $ste sello se puede co"ple"entar si se coloca en la parte in'erior papel i"per"eable o geo"e"brana. ara e(itar &ue el agua super'icial se estan&ue# se reco"ienda &ue la capa i"per"eable &uede un poco "s alta &ue el terreno circundante y con una pendiente &ue 'acilite el drena8e del agua super'icial 'uera del rea donde se ubica el dren.

La 'unción de este po5o es reunir el agua drenada por la galería de 'iltración y 'acilitar# si 'uera el caso# el bo"beo de esta agua. $l po5o puede ser circular o rectangular# y sus di"ensiones deben per"itir &ue un !o"bre realice labores el "anteni"iento de los conductos y (l(ulas de regulación de los drenes y de los e&uipos de i"pulsión. Las paredes# el 'ondo y la parte superior del po5o deben ser de concreto re'or5ado y los acabados de las paredes y del 'ondo deben ser i"per"eables. La parte superior del po5o debe lle(ar una abertura para la instalación de una tapa de concreto o de 'ierro y# dependiendo de su pro'undidad# debe estar dotado de escalinatas para 'acilitar el acceso de un !o"bre al 'ondo del po5o. $s reco"endable &ue el 'ondo del po5o se prolongue unos = centí"etros por deba8o de la boca de salida del dren para per"itir la acu"ulación de la arena &ue pudiera ser arrastrada por las aguas captadas y 'acilitar el 'unciona"iento satis'actorio del e&uipo de i"pulsión del agua# si lo !ubiera. $n el caso de &ue la galería est: ubicada en las "rgenes de un curso o cuerpo de agua y &ue el rea del po5o est: su8eta a inundación durante grandes a(enidas# se debe ele(ar la tapa del po5o colector !asta una altura "ayor a la &ue pueda alcan5ar el agua# para e(itar la entrada de agua super'icial y la conta"inación del agua captada por la galería de 'iltración



$n casos de galerías de gran longitud# se colocarn c"aras de inspección en el e)tre"o inicial y a inter(alos regulares para 'acilitar su "anteni"iento. *in e"bargo# en pe&ue%as galerías# se puede colocarse tapones al inicio del ra"al. Las c"aras de inspección son si"ilares a las usadas en los siste"as de alcantarillado sanitario# distanciadas entre ellas unos <= ". para di"etros de /== ""# y !asta de 1== " para di"etros "ayores de /== "". $stas c"aras# al igual &ue el po5o colector# deben tener el 'ondo y las paredes i"per"eabili5ados. 0de"s# la ele(ación de la tapa debe estar por enci"a del ni(el ")i"o &ue alcan5an las aguas en el caso &ue la galería se encuentre e)puesta a inundaciones.


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