12 Diciembre 2018

Captación de ríos, lagos y embalses (reservorios)

Autor
Beat Stauffer (seecon) y Dorothee Spuhler (seecon)
Adaptado por
Luis Roberti Pérez (seecon)
Adaptado de

Resumen ejecutivo

La captación de aguas superficiales como ríos, lagos y embalses es una estructura a nivel del terreno mediante la cual se hace uso y aprovechamiento del agua de la fuente que corresponda, ya sea por gravedad (nivel del terreno) o por bombeo, para garantizar el suministro del recurso a una población. Las características y tamaño de la infraestructura de captación van a depender de la cantidad o caudal de agua que necesite la comunidad. Hay que recordar que las aguas superficiales pueden presentar cierto grado de contaminación por lo que deben ser objeto de una serie de tratamientos que modifiquen sus características físicas, químicas y microbiológicas y hacerla para el consumo humano.

Ventajas
La captación de flujos de agua contribuye al control de las inundaciones e incluso desbordes
Es una forma fácil y rápida de hacer uso del agua, ya sea por efecto de bombas o por gravedad
De haber agua limpia y fresca entonces se necesitaría sólo un tratamiento adicional
La limpieza y/o mantenimiento del sistema de captación puede realizarse por cualquier miembro de la comunidad
Desventajas
Se deben identificar los posibles puntos de contaminación generados por las actividades que se realicen en los alrededores de la zona de captación
Las medidas de prevención de riesgos de contaminación deben ser consideradas desde el diseño de la obra de captación hasta el proceso de la operación, resultando en altos costos de mantenimiento o prevención de riesgos de contaminación
La cantidad y calidad de las aguas captadas de ríos va a depender de las estaciones y escorrentías
Pueden generarse conflictos de usuarios sobre todo en zonas áridas
Se necesita un operador con conocimiento práctico para realizar los controles operativos de caudal y turbiedad, así como los del sistema de bombeo

Introducción

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La captación de cuerpos de aguas superficiales como ríos, riachuelos, lagos y embalses son estructuras que sirven para captar agua y suministrarla de forma continua a una comunidad. El sistema puede hacerse tanto por gravedad, cuando la fuente escogida se encuentra por encima del lugar o a una altitud mayor que el punto de aprovechamiento del agua, como por bombeo, cuando la fuente se encuentre por debajo del nivel donde se encuentran los usuarios (BARRIOS et al. 2009). Los diversos tipos de captación de agua dependen, en gran parte, de las características que tenga la fuente, así como el caudal que se requiera, o lo que es lo mismo, de las características geológicas, hidrológicas y topográficas de la zona (USAID 2016).

Entre las diversos tipos de captación de aguas superficiales se tienen: a) azud, que se aplica para ríos y riachuelos que tienen poca profundidad pero tienen gran velocidad y donde el agua es captada a través de unas rejillas y conducida hacia un desarenador; b) pozos de infiltración y galerías de infiltración, que son captaciones indirectas en el estrato permeable próximo a las aguas superficiales, es decir, en los primeros el agua se infiltra a unos pozos colocados a un lado del lecho del río o lago y de allí pasa al sistema de conducción y, en las segundas, el agua se infiltra por el material natural granular del río o riachuelo, donde un sistema de drenaje se encarga de conducir el agua a un tanque antes de ser llevado al sistema de conducción; c) tomas laterales, que se realizan a través de canales construidos en el lateral de ríos caudalosos y que llevan el agua a un tanque recolector; la captación móvil que se construye sobre una plataforma móvil a la orilla de ríos que tienen variaciones de nivel, usando equipos de bombeo; d) captación flotante, que también usa bombas en su operación, se usa para ríos, lagos y embalses y consta de una estructura flotante que está anclada al fondo del agua superficial; e) captación sumergida, que generalmente son tubos perforados o tubos con rejilla (retienen sólidos y evitan que entren al sistema) que se colocan al fondo del cauce por donde se capta el agua a través de bombas (CARE-AVINA 2012; USAID 2016).

Para las captaciones en ríos y riachuelos se debe realizar un estudio hidrológico previo para medir los caudales que garanticen un aprovechamiento objetivo del agua, así como un suministro continuo y seguro a la población. Lo mismo ocurre con los lagos y embalses, en los que se debe conocer la cantidad y calidad de agua que se necesita y de la que se dispone, así como la profundidad de las fuentes, que representa un dato importante ya que, para asegurar la calidad del agua, es conveniente hacer la captación a una profundidad suficiente y lejos de la orilla (PÉREZ DE LA CRUZ 2011).

Consideraciones de diseño

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La construcción de un sistema de captación hace que el agua de ríos y arroyos sea más accesible, eliminando así largos recorridos de los usuarios para poder obtener agua, e incluso aumentando la cantidad que se puede consumir. Es importante que el sistema esté correctamente diseñado para que tenga una buena operación y rendimiento. Respecto a los lagos, lagunas y embalses es necesario cumplir con cinco puntos importantes, a saber: seleccionar bien el punto de captación; decidir el diámetro, longitud y el tipo de tubería a utilizar; especificar cómo será la toma de agua; diseñar los flotadores y soportes de la tubería y toma de agua; y, escoger la instalación apropiada (WFTW 1982a; 1982b). Para abastecimientos de agua de comunidades pequeñas, que precisan una cantidad de agua menor, a menudo se pueden usar estructuras muy simples de captación, así como también usar tuberías o mangueras flexibles de plástico (WHO 1996).

Estructura de captación de agua con tubo flexible
Estructura simple de captación de agua con tubería flexible de plástico. Fuente: SMET & WIJK 2002, p.259

 

El agua para uso doméstico o el riego a pequeña escala puede extraerse de un río o lago y distribuirse mediante cubetas o bombearse a camiones cisterna para transportar grandes cantidades de agua. Antes de usarse como agua potable, debe purificarse y probarse. El agua también se puede bombear a una red de distribución. Para extraer grandes cantidades de agua para las ciudades (agua potable), agricultura (por ejemplo, riego por aspersión o riego superficial), uso industrial o energía hidroeléctrica), es necesaria la captación permanente de agua.

Siempre que sea posible, la ubicación de la extracción de agua de un río debe cumplir con los siguientes criterios: debe realizarse donde haya un flujo adecuado; a un nivel que permita que el suministro por gravedad minimice los costos generados por bombeo; aguas arriba, en zonas densamente pobladas y agrícolas, para reducir el flujo de sedimentos; aguas arriba de lugares de riego, de ganado, lavaderos y desagües para eliminar la contaminación del agua; y, aguas arriba de los puentes para reducir la velocidad / turbulencia (SMET y WIJK 2002). No importa el uso que se le dé al agua que se extrae, pero la cantidad de agua utilizada debe ser menor que la cantidad disponible en la fuente. Para estimar la disponibilidad y fortalecer la toma de decisiones sobre la gestión del agua, se debe tener a la mano una estimación del balance hídrico.

Los diseños de captación tienen como objetivo evitar obstrucciones y erosiones y garantizar la estabilidad de la estructura, incluso en condiciones de inundación. Para aquellos ríos que no transportan cantos rodados o piedras, lo más adecuado es una captación no protegida en la que la toma de agua tenga una rejilla que evita la entrada de sólidos no deseados (hojas, palos, basura, etc.). Cuando se requiera de una captación protegida es apropiado hacer estructuras que generalmente se construyen con concreto, piedras o ladrillos.

Captación de río no protegida
Captación de río no protegida. Fuente: SMET & WIJK 2002, p.252

 

Captación de río protegida
Captación protegida de ríos. Fuente: SMET and WIJK 2002, p.253 

 

Por último, en los embalses el nivel de agua es generalmente más alto al final de la estación lluviosa y más bajo al final de la estación seca o la temporada de riego. Las bombas instaladas en los embalses, al igual que en los lagos, deben ser capaces de manejar estas fluctuaciones, que no son solo verticales en nivel de agua, sino incluso más pronunciadas horizontalmente, porque el agua retrocede a las partes más bajas. También se puede hacer que un brazo seco de un río funcione como un embalse. Este se llena de agua durante la estación húmeda y se cierra durante la estación seca para que se pueda usar el agua almacenada, por ejemplo, para el riego. Debido al bajo nivel de agua, normalmente se necesitan bombas (FAO 1992).

Idoneidad

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El agua de río como fuente de agua superficial es aplicable para diversos usos. La disponibilidad de agua del río depende, en gran medida, de las necesidades del sistema local. Resulta muy adecuado en regiones ribereñas con una escorrentía regular durante todo el año. Semejante situación ocurre con los lagos, que representan una fuente de agua muy importante para la región donde se encuentran. El agua almacenada se puede usar como agua potable después del tratamiento adecuado, o para el riego. Por otra parte, el turismo, el transporte marítimo y la pesca son algunos de los sectores industriales que se benefician de un lago, convirtiéndolo en un factor económico importante. En lo que respecta al agua de un embalse, como fuente de agua superficial, es aplicable para el uso en irrigación en agricultura, hogares o procesamiento en industrias. El manejo adecuado y la regulación de la extracción de aguas superficiales es importante para proteger el ecosistema (impactos ecológicos, contaminación, daño al medio ambiente) y evitar conflictos entre los usuarios.

Como son aguas superficiales entonces requieren tratamiento y, además, el abastecimiento comunal puede ser tanto por gravedad como por bombeo, características presentes en los sistemas de aguas de abastecimiento comunal por gravedad, con tratamiento y abastecimiento comunal por bombeo, con tratamiento. Estos dos sistemas de agua pueden aplicarse a los escenarios de poblados de hasta 2500 habitantes con recursos tanto con escasa disposición de agua como con disposición de agua suficiente.

Aspectos de salud y aceptación

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Estos cuerpos de agua superficiales (ríos, lagos, riachuelos, etc) pueden contaminarse muy fácilmente. Por ello, no se deben canalizar sustancias potencialmente peligrosas a estos, no sólo porque el ecosistema de su entorno puede verse afectado negativamente, sino que, además, pueden transmitidas enfermedades a las personas que consumen el agua. Por este motivo, se debe garantizar el tratamiento de aguas residuales previo a la descarga en ríos y lagos, así como también los tratamientos ​​de agua potable antes de su uso posterior.

La calidad del agua del lago está influenciada por los procesos de autopurificación mediante aireación, procesos bioquímicos y sedimentación de sólidos en suspensión. El agua puede ser muy clara, de bajo contenido orgánico y con alta saturación de oxígeno. Por lo general, la contaminación humana y animal sólo presenta un riesgo para la salud cerca de la orilla. A cierta distancia de esta, el agua del lago generalmente tiene una baja densidad de bacterias y virus patógenos. Sin embargo, las algas pueden estar presentes, particularmente en las capas superiores de los lagos (SMET y WIJK 2002).

Con respecto a los embalses, se debe evitar la contaminación fecal, mediante tratamiento de aguas residuales, u otro tipo de contaminación, con zonas de amortiguación (en el caso de fuentes de contaminación no puntuales). Además, si el embalse se utiliza como fuente de agua potable, se debe tener en cuenta la purificación del agua como medida para proteger la salud humana. También se debe considerar, que las fuentes de agua superficial pueden conducir a la reproducción de mosquitos, por lo que hay que tomar las medidas preventivas estipuladas.

Un control de calidad del agua, sobre todo bacteriológico, debe realizarse al menos cada 6 meses y, se debe incrementar su frecuencia en el caso de tener conocimiento de la existencia de una fuente de contaminación (MORENO 2004).

Operación y mantenimiento

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Cuando son sistemas de captación por gravedad, MORENO (2004) establece que deben hacerse las siguientes actividades: controlar la turbiedad del agua; limpiar regularmente las rejas y canales de residuos sólidos (hierbas, troncos, piedras voluminosas); si existe un desarenador en el lecho del río y es temporada de lluvias, entonces cuando el nivel de sedimentos esté próximo al tubo de captación se debe proceder a desarenar por un período entre 30 y 60 minutos; controlar el caudal, sobretodo en épocas de lluvias; la cámara o caja de captación debe desarenarse aproximadamente cada 6 meses, cuando el nivel de sedimentos afecte el flujo de agua; calibrar los elementos de medición al menos cada 6 meses.

En cuanto a la operación y mantenimiento que debe hacer en las estructuras de captación de aguas superficiales como ríos, lagos, riachuelos y embalses, se pueden dividir según la conducción por gravedad o bombeo. Para el primero de ellos, diariamente, deben realizarse actividades como: limpiar las rejillas para retirar cualquier objeto presente como hojas, palos, etc.; lavar y limpiar el tanque donde se recolecta el agua (en caso de tomas laterales y de fondo), removiendo sucios acumulados en las paredes o el fondo; chequear el sistema para descartar fugas o daños; revisar si existe alguna toma no autorizada o descarga de aguas residuales aguas arribas de la captación. Mensualmente deben medirse el caudal y la turbiedad del agua, mientras que de forma trimestral se debe verificar el buen funcionamiento y lubricar las válvulas y lubricarlas, así como eliminar la presencia de algas, musgos u organismos vivos en el interior del sistema de captación. Para sistemas con captaciones móviles o flotantes donde se usan bombas, entonces las actividades a realizar son: encender y apagar los equipos de bombeo y verificar que tengan agua (hacer el cebado de las bombas) para que evitar que se dañen; y, seguir los pasos establecidos en los manuales de operación y mantenimiento establecidos por el fabricante de los equipos de bombeo (CARE-AVINA 2012).

Referencias

Guía de orientación en saneamiento básico para alcaldías de municipios rurales y pequeñas comunidades

BARRIOS, C., TORRES, R., LAMPOGLIA, T. y AGÜERO R. (2009): Guía de orientación en saneamiento básico para alcaldías de municipios rurales y pequeñas comunidades. Lima (Perú): Organización Panamericana de la Salud (OPS)/Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS). URL [Visita: 07.05.2018] PDF

Small Community Water Supplies: Technology, People and Partnership: Surface Water Intake and Small Dams - Chapter 11

SMET, J. & WIJK, C. (2002): Small Community Water Supplies: Technology, People and Partnership: Surface Water Intake and Small Dams - Chapter 11. Technical Paper Series 40. Delft (The Netherlands): International Water and Sanitation Centre (IRC), pp. 252-263. URL [Visita: 01.10.2018] PDF
Lecturas complementarias

Operación y mantenimiento de sistemas de agua potable, módulo 5

Documento en español dirigido a los prestadores de servicios de agua potable y saneamiento comunitarios, que forma parte de una iniciativa para el desarrollo de procesos de formación comunitaria en la región latinoamericana. En sus capítulos 3 y 4 se detallan los componentes del sistema de agua y sus funciones, así como la operación y mantenimiento de dichos componentes.

CARE-AVINA (2012): Operación y mantenimiento de sistemas de agua potable, módulo 5 . Quito (Ecuador): Fortalecimiento de capacidades de Organizaciones Comunitarias Prestadoras de Servicios de Agua y Saneamiento (OCSAS) en América Latina. CARE Internacional - Fundación Avina. URL [Visita: 01.10.2018] PDF

Captación de ríos

Documento  en español con información sobre las generalidades de la captación de ríos, así como también descripción de obras, parámetros de diseño, variables relevantes y componentes del sistema.

SISS (2016): Captación de ríos. Antofagasta (Chile): Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS). Estudio Consolidado, anexos, anexo SVI, textos. URL [Visita: 01.10.2018] PDF

Abastecimiento de aguas superficiales

Temario en español con información importante y figuras sobre la captación de aguas superficiales, empezando por los antecedentes históricos y siguiendo con información sobre todo lo concerniente a la captación en ríos, canales y riachuelos, así como lagos y embalses.

PÉREZ DE LA CRUZ, F. (2011): Abastecimiento de aguas superficiales . Tema 2 – Captación de aguas superficiales. Cartagena (España): Universidad Politécnica de Cartagena. Escuela de Ingeniería de Caminos y de Minas. URL [Visita: 01.10.2018] PDF

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