Toma de Fondo

Las Tomas de fondo o Tomas tirolesa (distinto a un Tyrolean weir) para sistemas de agua potable se utilizan generalmente en ríos y arroyos pequeños donde el contenido de sedimentos y el arrastre de fondo son bajos. El agua se extrae a través de una pantalla sobre un canal (generalmente de hormigón y construida en el lecho del río). Las rejillas de la pantalla se colocan en dirección de la corriente e inclinadas hacia abajo, para que no puedan ingresar materiales gruesos. Desde el canal, el agua ingresa en una trampa de arena y luego puede pasar por una válvula y fluir por gravedad, o se bombea al resto del sistema.

Los diseños de las tomas apuntan a evitar obstrucciones y abrasivos, y a asegurar la estabilidad de la estructura incluso bajo condiciones de inundación. Cuando el río no transporta rocas ni piedras rodantes, una toma sin protección puede ser adecuada.

Condiciones adecuadas

• Ríos con poco sedimento y arrastre de fondo.
• Donde hay un flujo adecuado.
• En un nivel que permita el suministro por gravedad para minimizar los costes de bombeo.
• Aguas arriba de zonas densamente pobladas y agrícolas para reducir el flujo de sedimentos.
• Aguas arriba de abrevaderos, lavaderos y bocas de desagüe de ganado (para eliminar la contaminación del agua).
• Aguas arriba de puentes (para reducir la velocidad/turbulencia).

Efectos de la sequía en el hormigón

Efectos de la sequía: Mal acabado del hormigón o revestimientos agrietados (por ejemplo, en tanques, represas, canales, pozos y otras estructuras).
Principales causas de estos efectos: Menor utilización de agua para el curado; Utilización de agua impura en las mezclas.
Para aumentar la resistencia del sistema de agua, saneamiento e higiene (“WASH”, por sus siglas en inglés): Asegurar una mezcla adecuada, las proporciones, y la pureza de los ingredientes. Minimizar el contenido de agua en la mezcla; Asegurar un curado adecuado.

Más información sobre la gestión de la sequía: Resilient WASH systems in drought-prone areas.

Construcción, operaciones y mantenimiento

Mecánica de las tomas de fondo.
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Para suministrar agua en comunidades pequeñas se necesitan solo pequeñas cantidades de agua y a menudo se utilizan tomas de estructuras muy simples. Con un uso de agua de 30 litros/día per cápita y un consumo pico de 4 veces la demanda promedio de agua, 1000 personas requerirían una capacidad de consumo de sólo 1,4 l/seg. Un tubo de 150 mm. de diámetro de la toma sería suficiente para mantener la velocidad de entrada en 0,1 m/s. Si la velocidad de entrada de 0, 5 m/s fuera permitida, un tubo más pequeño de 60 mm. sería suficiente.

La parte inferior de la estructura de la toma de entrada debe estar al menos a 1m sobre el lecho del río para evitar que ingresen rocas y piedras rodantes. La estructura de la toma siempre debe incluir uno o más deflectores o pantallas para evitar que ingresen residuos y material flotante como troncos y ramas de árboles. Es recomendable utilizar la proyección "pasiva" que no crea condiciones de flujo turbulento. Para reducir la atracción de sedimentos y de material suspendido, la velocidad del flujo a través de la toma debe ser baja, preferentemente menor a 0,1 m/s. Para hacer uso de la corriente natural para ayudar en la limpieza de pantallas, se sugiere que:

• El eje de la pantalla esté en paralelo al flujo de la corriente
• Se eviten canales sin salida ya que recolectan residuos
• Se proporcione un recubrimiento de agua alrededor de la pantalla

Una toma de río siempre requiere una profundidad suficiente de agua en el río. Se puede tener que construir un vertedero de la toma sumergido aguas abajo para asegurar que haya suficiente profundidad de agua disponible, incluso en períodos secos. Este tipo de vertederos es solo una pequeña estructura y no se puede contar con que proporcionen almacenamiento o balanceo del flujo. Lo ideal es que el vertedero esté localizado sobre una roca para proporcionar las mejores condiciones en cuanto a soportar capacidad, filtración y seguridad contra deslizamiento. Los suelos con contenido de arcilla/sedimentos que reducen la permeabilidad y aumentan la cohesión (pero con baja plasticidad) son también aceptables como materiales de cimentación. Una llave en la punta del vertedero aguas arriba mejorará la estabilidad, y una plataforma aguas arriba prolongará el recorrido de la filtración y así reducirá la misma.

Pantallas

En ingeniería de abastecimiento de agua, las pantallas se utilizan para varias finalidades: Remoción de material suspendido y flotante de gran tamaño que de otra manera podría obstruir tuberías, dañar bombas y otros equipos mecánicos, o interferir en la operación satisfactoria de los procesos de tratamiento. Para esta finalidad se utilizan pantallas fijas y las mismas se limpian allí mismo a mano o en forma mecánica. Clarificación del agua a través de la remoción de material suspendido incluso de pequeño tamaño, para aligerar la carga de los procesos de tratamiento posteriores. En particular, las pantallas se utilizan para evitar que los filtros se obstruyan demasiado rápido.

La proyección se realiza cuando el agua pasa a través de barras no tan espaciadas, rejillas o placas perforadas. No cambia la calidad química o bacteriológica del agua. Sirve para retener aquellos materiales gruesos y suspendidos que sean más grandes que las aberturas de la pantalla. Incluso cuando los materiales filtrados forman una capa filtrante de depósitos, la proyección sigue siendo puramente de carácter mecánico. Las barras de las pantallas generalmente consisten en tiras de acero o barras espaciadas a 0.5-5 cm. Si se filtra una cantidad de material pequeña, las barras se colocan bastante inclinadas, en un ángulo de 60-75° sobre la horizontal, y la limpieza se realiza a mano con rastrillos. Si se retienen cantidades mayores, puede seguir siendo factible limpiar a mano; para facilitar el trabajo de limpieza, las barras deben colocarse en un ángulo de 30-45° sobre la horizontal.

El agua debe fluir hacia las barras de la pantalla a muy baja velocidad, a 0.1-0.2 m/s. Una vez que el agua ha atravesado la pantalla, la velocidad del caudal debe ser al menos de 0.3-0.5 m/s con el fin de evitar el asentamiento de material suspendido.

En las aberturas entre las barras, la velocidad del caudal debe estar limitada a un máximo de 0,7 m/s; de lo contrario materiales suaves y deformables pueden ingresar a través de las aberturas. Una pantalla limpia permitirá el paso del agua con una pérdida de carga de solo unos pocos centímetros. Sin embargo, la pérdida de carga aumenta considerablemente cuando se acumulan obstrucciones en la pantalla. La limpieza periódica debería mantener la pérdida de carga limitada a 0.1-0.2 m. Considerando que puede haber retrasos en las limpiezas y fallas mecánicas, es bueno diseñar las barras de la pantalla para una pérdida de carga de 0.5-1.0 m.

Mantenimiento

La operación de una toma de fondo es generalmente llevada a cabo por un encargado. Se debe controlar la entrada de manera regular, quitar los residuos atascados y reparar los daños. Se debe limpiar la trampa de arena periódicamente. El mantenimiento preventivo consiste en pintar las pantallas y otros elementos metálicos, como compuertas o válvulas. Dependiendo del flujo de sedimentos y del arrastre de fondo, se deberán limpiar la trampa de arena y la pantalla regularmente, y se puede necesitar reparar la pantalla o la válvula. Cualquier erosión que socave la estructura debe ser reparada inmediatamente. Cada año, se debe controlar que la estructura de hormigón no tenga fisuras y se debe reparar si es necesario. Se les puede pedir a los usuarios del agua que ayuden con la limpieza anual y las grandes reparaciones.

Problemas potenciales

• Obstrucción por sedimentos o residuos
• Socavación por las corrientes del río
• El agua del río o lago puede estar contaminada
• Durante la estación seca, puede no haber suficiente agua en el río o arroyo para abastecer a todos los usuarios.

Manuales, videos y enlaces

• Elegir dónde colocar las tomas. Agua para el mundo.

• Surface water intake and small dams. Capítulo 11. Revisado por Nhamo Masanganise.

Reconocimientos

• Masanganise, Nhamo. Surface water intake and small dams.
• Brikke, François y Bredero, Maarten. Linking technology choice with operation and maintenance in the context of community water supply and sanitation: A reference document for planners and project staff o (enlace alternativo). Organización Mundial de la Salud y IRC Centro Internacional de Agua y Saneamiento. Ginebra, Suiza 2003.

Translated by Carolina Genson. Masters of Translation. University of New South Wales.