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INTRODUCCIN
El propsito fundamental de una bocatoma es el de recolectar agua
desde un punto
especfico del rio, esto se da por medio del embalsamiento del
agua que se da gracias
al barraje ya sea fijo, mvil o mixto que se construye, el
barraje se construye frente a la
compuerta del canal.
Las obras de toma o bocatomas son las estructuras hidrulicas
construidas sobre un ro
o canal con el objeto de captar, es decir extraer, una parte o
la totalidad del caudal de la
corriente principal. Las bocatomas suelen caracterizarse
principalmente por el Caudal de
Captacin, el que se define como el gasto mximo que una obra de
toma puede admitir.
As por ejemplo, el caudal de captacin de la bocatoma Los Ejidos,
sobre el ro Piura,
Proyecto Chira-Piura, es de 60 m3/s.
En el Per hay en operacin un gran nmero de obras de toma para
aprovechamiento
hidrulico. El diseo de estas estructuras es casi siempre difcil
y debe recurrirse tanto a
mtodos analticos como a la investigacin en modelos hidrulicos.
La observacin y
anlisis del comportamiento de las obras de toma en
funcionamiento es muy importante.
Los problemas que se presentan en una bocatoma son mucho ms
difciles cuando se
capta agua desde un ro que cuando se hace desde un cauce
artificial (canal). Es al
primer caso al que nos referiremos principalmente de ac en
adelante.
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OBJETIVOS
Objetivo General:
Saber que es una Bocatoma y Reconocer su caractersticas
generalas as
como su Utilizacin
Objetivos Especfico:
Aprender que es una bocatoma y para qu sirve.
Lograr graficar una compuerta tanto en vista frontal como
lateral.
Lograr graficar una bocatoma en sus diferentes vistas en planta,
un corte
longitudinal
MATERIALES
En la Practica realizada en Otuzco se Utiliz los siguientes
Materiales
Tecnopor.
Tablero A4.
Lpiz.
Regla.
Huincha de 5 m.
Papel Bond.
Cuaderno
Tajador
Borrador
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MARCO TEORICO
1. BOCATOMA:
Es una estructura hidrulica denominada tambin captacin, es la
primera obra de
arte que se construye en la entrada de un rio o arroyos, se
construye en un ngulo
inclinado o recto, la finalidad de la construccin de una
bocatoma es desviar parte de
caudal del rio, hacia una red de canales de riego por medio del
embalsamiento del
agua.
Las obras de toma o bocatomas son las estructuras hidrulicas
construidas sobre un
ro o canal con el objeto de captar, es decir extraer, una parte
o la totalidad del caudal
de la corriente principal. Las bocatomas suelen caracterizarse
principalmente por el
Caudal de Captacin, el que se define como el gasto mximo que una
obra de toma
puede admitir.
El diseo de una obra de toma puede ser un problema muy difcil,
en el que debe
preverse la interaccin estructura-naturaleza. La obra de toma,
cualquiera que sea su
tipo, es un elemento extrao en contacto con el agua. Es decir,
que la estructura va a
producir inevitablemente alteraciones en el medio natural
circundante y, a la vez, la
naturaleza va a reaccionar contra la obra. Esta interaccin que
se presenta al construir
la obra, y en el futuro al operarla, debe ser prevista y
contrarrestada oportuna y
debidamente. La estabilidad y la vida de una bocatoma estn
asociadas al concepto
de Avenida de Diseo.
Tradicionalmente se ha usado el concepto de Avenida de Diseo
para designar el
mximo caudal del ro que una bocatoma puede dejar pasar sin
sufrir daos que la
afecten estructuralmente.
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Es necesario tener presente que la bocatoma es una estructura
muy importante para
el xito de un proyecto. Si por una razn u otra se produce una
falla importante en la
obra de toma, esto significara la posibilidad del fracaso de
todo el Proyecto de
Aprovechamiento Hidrulico. En consecuencia, tanto el diseo como
la construccin,
la operacin y el mantenimiento de una obra de toma deben ofrecer
el mximo de
seguridad.
1.1. Elementos a Tener en Cuenta Antes de Disear una
Bocatoma:
1.1.1. Ubicacin: Es de suma importancia la ubicacin de la
bocatoma en el
cauce del ro, para la que se recomienda que el sitio elegido
rena por lo
menos las siguientes condiciones
La direccin a ruta del flujo de agua debe ser lo ms estabilizada
o
definida.
La captacin del agua a ser derivada debe ser posible an en
tiempo
de estiaje.
La entrada de sedimentos hacia el caudal de derivacin debe
ser
limitado en el mximo posible.
Un punto recomendable para cumplir las condiciones anteriores,
se
encuentra ubicado inmediatamente aguas abajo del centro de la
parte
cncava en los tramos curvos del ro lgicamente, este punto
estar
condicionado a cumplir las condiciones topogrficas (cota de
captacin),
condiciones geolgicas y geotcnicas, condiciones sobre
facilidades
constructivas (disponibilidad de materiales), evitar posibles
inundaciones a
daos a construcciones vecinas, etc.
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1.1.2. Condiciones Geolgicas y Geotcnicas: Es importante conocer
las
condiciones geomorfolgicas, geolgicas y geotcnicas, ya que
su
conocimiento permitir dimensionar en mayor seguridad la
estructura; por lo
que se recomienda la obtencin de los siguientes datos como
resultado de
los estudios geolgicos geotcnicos:
Curva de graduacin del material conformarte del lecho del
ro.
Seccin transversal que muestre la geologa de la zona de
ubicacin
de la bocatoma.
Coeficiente de permeabilidad.
Capacidad portante
Resultados sobre ensayos de hincado de pilotes tabla,
estacas
Cantidad de sedimento que transporta el ro.
1.1.3. Topografa: Definida la posible ubicacin, se realizarn los
siguientes
trabajos topogrficos:
Levantamiento en planta del cauce del ro, entre 500m. ha
1000m;
tanto aguas arriba como aguas abajo del eje del barraje, la
escala
recomendada es 1:2000. Levantamiento localizado de la zona
de
ubicacin de la bocatoma, se recomienda un rea de 100m. x
100m.
Como mnimo, la escala no debe ser menor de 1:500.
Perfil longitudinal del ro, por lo menos 1000m, tanto aguas
arriba
como aguas abajo del eje del barraje; la escala recomendada es H
=
1:2000 Y V = 1:200.
1.1.4. Informacin Hidrolgica: Es de suma importancia conocer
el
comportamiento hidrolgico del ro, ya que esto permitir
garantizar el caudal
a derivar y as como definir el dimensionamiento de los
elementos
conformantes de la bocatoma. Entre los datos a obtener son:
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Caudal del diseo para una avenida mxima.
Caudales medios y mnimos.
Curva de caudal versus tirante en la zona del barraje.
Es lgico suponer que, para el proyecto de riego de la zona que
va a servir
la bocatoma, se ha ejecutado un estudio hidrolgico detallado de
las
posibles fuentes de agua, por lo que se da por descontado que
existe un
estudio hidrolgico sumamente detallado, y que para nuestro caso,
slo se
usaran los datos anteriormente recomendados.
1.1.5. Condiciones Ecolgicas: Siempre toda construccin en un ro
causa
alteracin del equilibrio ecolgico de la zona, sobre todo en lo
relacionado
con la fauna. Es por esta razn que, se debe tratar de no alterar
dicho
equilibrio mediante la construccin de estructuras que compensen
este
desequilibrio causado por la bocatoma; aunque debemos reconocer
que, en
nuestro pas estas estructuras son de costo elevado y que siempre
se tratan
de obviar por limitaciones presupustales; como por ejemplo la
escalera de
peces y camarones.
1.1.6. Limitaciones entre Otros: En este grupo se puede incluir
las limitaciones
u obligaciones que se deben tener en cuenta para la construccin
de la
bocatoma; estas son de orden legal, ya que, mediante la bocatoma
por
efecto del remanso que se forma, podran inundarse terrenos
aledaos o
construcciones anteriores (puentes, caminos, etc.).
Asimismo en algunos casos ser necesario pedir autorizacin del
Instituto
Nacional de Cultura por la existencia de restos arqueolgicos.
Por este
motivo, todo diseo se deber ser previamente coordinado con todos
los
dems entes estatales y particulares que estn relacionados de
alguna
manera con el ro donde se va a construir la bocatoma, con el fin
de evitar
duplicidad o generacin de problemas en proyectos similares por
la
construccin de una estructura en el mismo cauce.
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1.2. Finalidad de la Construccin de una Bocatoma:
La bocatoma se construye en la parte ms alta, ya que este
sistema de canal se
va a dar por gravedad. Para la construccin de una Bocatoma
Tenemos que
tener en cuenta con qu propsito se construye es decir para que
tipo de
Obras queremos. Segn su finalidad se clasifican en:
Obras de toma para abastecimiento pblico.
Obras de toma para irrigacin.
Obras de toma para centrales hidroelctricas.
Obras de toma para industria y minera.
Obras de toma para otros propsitos.
Obras de toma para uso mltiple.
La clasificacin anterior se refiere al uso predominante del
agua. Si bien es cierto
que hay bocatomas que tienen una finalidad especfica, tambin lo
es que casi
siempre las bocatomas tienen, aunque sea en pequea proporcin,
algn otro
uso.
Las obras de toma para abastecimiento poblacional pueden ser muy
pequeas,
con un Caudal de Captacin de apenas unos cuantos litros por
segundo, o muy
grandes.
Esta bocatoma, cuya funcin predominante es el abastecimiento
poblacional,
sirve tambin para la satisfaccin de algunas necesidades
industriales ubicadas
en el radio urbano.
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1.3. Componentes de una Bocatoma:
1.3.1. Obras en el Cauce:
Barrera Mvil. Son complementarias o alternativas a las barreras
fijas.
Normalmente son compuertas construidas en acero, madera o
ltimas
tecnologas como los Rubber Dams (Barreras de Goma).
Muros de encauzamiento. Son los muros que confinan las obras en
sentido
lateral, manteniendo rgida la geometra de la seccin transversal
del cauce
en la zona de emplazamiento.
Protecciones de riberas: Son defensas fluviales que se colocan
aguas
arriba o aguas abajo de la bocatoma, para evitar erosiones del
cauce.
Pretil Fusible: Es un pretil que se construye en algunas
bocatomas en el
lado opuesto a la captacin, que con ocasin de las grandes
crecidas puede
destruirse quedando el resto de la obra intacta.
Colchn Disipador: Es una cubeta encargada de disipar la energa
de los
torrentes que se forman al pie algunas obras, como la barrera
fija o las
compuertas cuando estn parcialmente abiertas.
Enrocados de Proteccin: Son protecciones del fondo del cauce
ejecutadas con rocas grandes y sanas, en zonas en que se
producen Guas
de Reconocimiento de Obras Tipo y de Procedimientos,
aceleraciones
fuertes de la corriente, como pie de la barrera fija y descarga
del canal
desripiador.
Canal y compuerta desripiadora: Es un canal paralelo al sentido
del cauce
ubicado junto a la toma, con una compuerta que puede cerrar el
flujo en l.
Durante la operacin de extraccin de agua, la compuerta
permanece
cerrada. Cada cierto tiempo, al detectarse la existencia de
slidos frente a la
toma, la compuerta es abierta deprimindose el nivel de la poza
y
acelerndose el flujo por tener fuerte pendiente. Producto de lo
anterior los
slidos acumulados son arrastrados aguas abajo con lo que la zona
frente a
la toma queda nuevamente limpia, factor fundamental para
minimizar el
ingreso de slidos al canal.
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1.3.2. Obras en la Captacin:
Umbral de Captacin: Se ubica de manera lateral frente al
canal
desripiador. Funciona como vertedero lateral con su umbral
ubicado a mayor
altura que el fondo del canal para reducir el ingreso de
slidos.
Rejas: Se instalan despus del umbral de captacin para impedir el
ingreso
de materiales flotantes al canal.
Compuerta de control de la captacin: Su funcin es regular el
ingreso de
agua a la toma, o cerrarla completamente.
Compuerta y canal de devolucin: Es una obra destinada a devolver
los
excedentes de agua al cauce original.
Aforador: El aforador es una obra destinada a medir el caudal
extrado.
En general son instrumentos que aceleran la corriente
produciendo
escurrimiento crtico, situacin en la cual el caudal se calcula
en funcin de
la altura de agua que se produce aguas arriba, la cual se mide
por medio de
una regla o limnmetro. Existen varios tipos, siendo los ms
usuales:
Barrera triangular.
Barrera rectangular.
Aforador Parshall.
Angostamiento.
Desarenador: Es una obra destinada a recolectar y eliminar los
materiales
slidos que hayan ingresado al canal. Son obras de grandes
dimensiones y
alto costo, fundamentales para las centrales hidroelctricas por
el dao que
los slidos pueden causarles a los rodetes y las tuberas en
presin.
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1.4. Clasificacin de las Bocatomas:
Las podemos clasificar en las siguientes.
1.4.1. Bocatomas Directas: Son posibles de disear en cursos de
agua de
fuerte pendiente, y cuando no se quiere tener una estructura
costosa, tienen
el inconveniente de que el lecho del rio puede variar y dejar la
toma sin agua,
igualmente en las pocas de estiaje al disminuir el tirante de
agua en el rio
puede disminuir considerablemente el ingreso de agua en la
toma.
1.4.2. Bocatomas con Barrajes: Son las ms empleadas ya que
aseguran una
alimentacin ms regular, conservan un nivel constante en la
captacin que
permite dominar una mayor rea regable.
Estas tomas pueden presentar tres variantes: La toma con barraje
fijo, la
toma con barraje mvil y la toma con barraje mixto.
A. Barraje: El barraje es una presa slida que se construye a lo
ancho del
rio entre muros de contencin y frente a la compuerta, es una
estructura
que permite el embalsamiento del agua (aguas arriba).
El barraje puede presentar los casos extremos siguientes:
Una presa muy larga y poco elevada en tramos anchos del
curso
del ro. La solucin es sencilla ya que la presin del agua no es
elevada
y permite diseos estables.
Una presa corta pero elevada en tramos profundos del curso del
rio.
En este caso la presin es menor por lo cual la presa ser ms
cara, ya
que demandar estribos y cimentaciones ms reforzadas.
A.1. Elementos del Barraje:
La presa propiamente dicha.
La poza de tranquilizacin o colchn de disipacin.
El enrocamiento.
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B. Clasificacin de Bocatomas con Barrajes:
Bocatomas con Barrajes Fijos: Las bocatomas de barraje fijo
son
aquellas que tienen una presa slida, para levantar el tirante
frente a
las compuertas de captacin.
Esta solucin es posible cuando el rgimen del rio es uniforme y
la
capacidad de captacin de la toma es menor que la descarga
promedio
del rio, por lo que no es necesario ninguna regulacin, ya que el
exceso
de agua pasara encima de la presa.
Igualmente es aconsejable este tipo de bocatomas cuando el rio
tiene
un transporte de solidos o una capacidad de transporte
apreciable.
Con el objeto de proteger las riveras aguas arriba y aguas
debajo de la
presa se disean muros de encausamiento y proteccin.
MUROS DE CONCRETO. Los muros de concreto tienen por funcin
proteger a la estructura.
MUROS DE ENCAUZAMIENTO
Son estructuras que permiten encauzar el flujo del ro entre
determinados lmites con el fin de formar las condiciones de
diseo pre-
establecidas (ancho, tirante, remanso, etc)
Estas estructuras pueden ser de concreto simple a de concreto
armado.
Su dimensionamiento est basado en controlar el posible desborde
del
mximo nivel del agua y evitar tambin que la socavacin afecte
las
estructuras de captacin y derivacin.
En lo referente a la altura de coronacin que estas estructuras
deben
tener, se recomienda que su cota superior est por lo menos 0.50
m
por encima del nivel mximo de agua.
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Con respecto a su cota de cimentacin, se recomienda que sta
debe
estar por debajo o igual a la posible profundidad de socavacin
(ver
diques de encauzamiento).
Con la altura definida se puede dimensionar los espesores
necesarios
para soportar los esfuerzos que transmiten el relleno y altura
de agua;
es prctica comn disear al volteo, deslizamiento y
asentamiento.
BOCATOMAS DE BARRAJE MOVIL: En este tipo de barraje se
consigue la retencin del caudal y elevacin del tirante mediante
el
cierre del curso del rio por un sistema de compuertas sostenidas
en un
conjunto de pilares y adosadas en sus extremos a los muros
de
contencin.
Es conveniente esta solucin cuando el caudal de la captacin es
igual
o mayor de la descarga promedio del rio o cuando la velocidad de
flujo
no es alta debido a la pequea pendiente del curso del rio.
Como
consecuencia el transporte de solidos es pequeo y no afecta
mayormente al sistema de compuertas.
En la poca de avenidas la toma trabaja con las compuertas
abiertas o
parcialmente cerradas, de ninguna manera el barraje mvil debe
ser un
obstculo para el paso del agua; ya que la obstruccin podra
causar
remansamientos desfavorables y en otros casos desbordamientos,
por
lo que la altura de los pilares y la abertura de compuertas
debe
calcularse para las mximas descargas.
BOCATOMAS DE BARRAJE MIXTO: Tienen una parte de la presa
integrada por una estructura slida (Barraje fijo) y una parte
integrada
por compuertas sustentadas en pilares (Barraje mvil). La parte
mvil
tiene en ciertos casos muros guas o separadores del barraje fijo
que
forma un canal denominado de limpia y un segundo canal separado
por
un vertedero de rebose lateral que sirve para eliminar las
gravas
llamado tambin desempedradores.
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El desempedrador tiene una fuerte pendiente y al extremo del
mismo
se instalan compuertas para la eliminacin de los materiales
gruesos.
Este tipo de bocatoma se adapta mejor al rgimen variable de los
ros
de la costa peruana, ya que en la poca de estiaje trabajan
nicamente
con la regulacin que se efecta con el barraje mvil, mediante el
cierre
o la apertura de las compuertas mientras que en la poca de
crecidas
trabajan con las compuertas de limpia abiertas y el paso libre
del flujo
encima del barraje fijo.
1.5. Clasificacin de las Bocatomas de Acuerdo a su
Temporalidad:
De acuerdo con lo expuesto, los dos casos que se presentan a
continuacin
representan situaciones tericas extremas de los tipos de
bocatomas segn esta
clasificacin, siendo que en la realidad en la mayora de los
casos corresponde a
una combinacin o mezcla entre ambas.
1.5.1. Bocatomas Temporales: Tambin llamadas Bocatomas
Provisorias o
Bocatomas Rsticas, son obras que no son operables de forma
continua,
independiente de las condiciones climticas que se presenten.
Requieren habitualmente labores importantes de mantenimiento
entre una
temporada y otra, por no disponer de los elementos que permiten
manejar
todos los fenmenos fsicos y los requerimientos de operacin que
se
presentan.
Como norma general, las bocatomas temporales o rsticas estn
destinadas
al servicio de la agricultura.
1.5.2. Bocatomas Definitivas: Las bocatomas definitivas son
aquellas cuyo
estndar de construccin permite su operacin de forma continua, de
manera
independiente de las condiciones climticas que se presenten, y
que persisten
en el tiempo sin necesidad de hacer mantenimientos mayores entre
las
distintas estaciones del ao.
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Para cumplir lo anterior, las bocatomas definitivas disponen de
todos, o al
menos de la mayora de los elementos que se requieren para cubrir
y resolver
cada uno de los fenmenos fsicos y requerimientos de operacin que
se
presenten.
Se identifican por la existencia de obras civiles de importancia
como muros y
losas de hormign, compuertas con mecanismos para su operacin,
barreras
de hormign o enrocados, protecciones de riberas con gaviones,
enrocados o
revestimientos de hormign o albailera de piedra.
1.6. Problemas especiales que presentan las bocatomas.
En los grandes aprovechamientos hidrulicos el costo de la
bocatoma representa
slo un porcentaje muy pequeo del costo total del proyecto. La
consecuencia
prctica de este hecho es que no se debe escatimar esfuerzos ni
tratar de
obtener una estructura econmica, sino que se debe buscar el
mximo de
seguridad. Para el estudio de una bocatoma es necesario tener en
cuenta que
un ro transporta lo siguiente:
Agua proveniente de la precipitacin que ocurre en la cuenca
Slidos, tambin llamados sedimentos, provenientes de la erosin de
la
cuenca.
Hielo, en los lugares que existe y Cuerpos extraos como rboles,
plantas,
basura y desperdicios.
Los tres primeros aspectos mencionados constituyen las funciones
naturales de
un ro. El transporte de cuerpos extraos constituye una funcin no
natural, pero
que desgraciadamente es muy frecuente entre nosotros. En
general, el diseo y
operacin de una bocatoma en muchos de los ros de la costa
peruana presenta
problemas especiales debido, entre otras, a las siguientes
cuatro circunstancias:
Inestabilidad fluvial e irregularidad de las descargas
Insuficiente informacin hidrolgica.
Gran transporte slido y de cuerpos extraos.
Aparicin eventual del Fenmeno de El Nio (FEN).
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A continuacin se ofrece algunos comentarios sobre los cuatro
problemas
mencionados. Para que una obra de derivacin sea estructuralmente
estable es
condicin indispensable que el tramo fluvial en el que se halla
ubicada lo sea. De
ac la necesidad frecuente de obras de encauzamiento asociadas a
la obra de
toma. Durante las grandes avenidas ocurre frecuentemente que los
ros se
desbordan, hay cambios de recorrido, aparicin de brazos y otras
muestras de
la inestabilidad fluvial propia de los ros jvenes. Ocurre
algunas veces que al
producirse uno de los fenmenos sealados la bocatoma se queda en
seco,
resulta burlada y, ciertamente, fuera de servicio aunque sin
sufrir daos. En
consecuencia, como parte del estudio de una bocatoma se suele
hacer un
cuidadoso estudio de hidrulica fluvial en el tramo
comprometido.
Otro de los problemas serios que se presenta frecuentemente en
el diseo de
una bocatoma se origina en la presencia de eventos hidrolgicos
extremos: a
veces grandes avenidas y otras veces gran escasez de agua. Las
grandes
avenidas crean una serie de problemas hidrulicos y estructurales
que deben ser
debidamente evaluados. Algunas cuencas tienen fenmenos
particulares que no
pueden dejarse de lado. Un buen ejemplo de esto es la cuenca del
ro Santa
donde la ocurrencia de aluviones y las especiales caractersticas
de geodinmica
externa de la cuenca determinan que una estructura construida
sobre el lecho
fluvial sea muy vulnerable a eventos cuya frecuencia y magnitud
no pueden
calcularse. En estos casos el evento ms desfavorable para la
bocatoma no es
necesariamente la avenida calculada con un periodo de retorno
grande.
La escasez de agua tambin crea problemas, pues en esas
oportunidades hay
que captar gran parte, o la totalidad, del agua presente en el
curso principal, lo
que puede ser inconveniente. De otro lado, sabemos que para
efectuar un diseo
con alta probabilidad de xito habra que tener, entre otras
informaciones, un
amplio y confiable registro de datos de campo.
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Es muy frecuente que en nuestros proyectos la informacin
hidrolgica sea
escasa y de baja confiabilidad. Generalmente se tiene series
histricas muy
cortas, lo que da inseguridad en el clculo de las grandes
avenidas y, como
consecuencia, en el clculo del periodo de retorno de la avenida
de diseo.
Por lo general los ros transportan grandes cantidades de slidos,
sea como
fondo o de suspensin. Durante las avenidas estas cantidades se
incrementan
enormemente y constituyen una serie dificultad para el diseo y
operacin de las
bocatomas en las que se debe captar agua con la mnima cantidad
posible de
slidos. El estudio del transporte de sedimentos y de las maneras
de eliminar los
slidos en la captacin son aspectos importantes del diseo de una
bocatoma.
Hay tambin muchos proyectos en los que la presencia de cuerpos
extraos,
como basura y desperdicios, causan un dao grande en las
captaciones. El
manejo de los slidos es un asunto importante en el diseo de una
bocatoma.
En general, la bocatoma debe disearse de modo que no ingresen al
sistema los
slidos de mayor tamao. Ser inevitable que los finos ingresen.
Para su
eliminacin se dispone a continuacin de la bocatoma un
desarenador. Es por
eso que el sistema bocatoma-desarenador conviene estudiarlo
sedimentolgicamente como una unidad.
El Fenmeno de El Nio (FEN) es un fenmeno natural que representa
para la
ingeniera, la economa y las actividades humanas en general, una
modificacin
transitoria, eventualmente fuerte, y algunas veces desastrosa,
del clima
predominante en una parte importante del planeta. Las bocatomas
de la costa
peruana han sufrido en mayor o menor grado el impacto del
Fenmeno de El
Nio. Algunas han sido destruidas, otras han sufrido fuertes daos
y han salido
de servicio, y, muchas de ellas, han necesitado importantes
reparaciones. El
resultado de la falla de una bocatoma afecta todo el proyecto
que depende de
ella, con los consiguientes gastos de reconstruccin o
rehabilitacin de la
estructura y los originados por la interrupcin del servicio.
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Muchas veces la interrupcin del servicio tiene consecuencias no
slo
econmicas, sino sociales, pues la falta de agua es mortal para
los seres vivos.
Por lo tanto, la relacin entre el Fenmeno de El Nio y las
bocatomas es un
problema real de ingeniera civil que requiere de una atencin
especial.
Luego del mayor conocimiento que en la actualidad tenemos acerca
del FEN
resulta evidente que sus efectos no pueden dejar de considerarse
en el diseo
de una obra de derivacin importante.
2. CANAL DE RIEGO:
Se define como canal de riego a toda estructura hidrulica
natural o artificial, que se
utiliza para la conduccin de agua y con sta poder irrigar las
tierras agrcolas. sta
estructura se caracteriza por ser abierta a la atmsfera.
Los canales de riego tienen la finalidad de conducir el agua
desde la obra de captacin
hasta el lugar de carga o distribucin hasta el campo o huerta
donde ser aplicado a
los cultivos
Son obras de ingeniera importantes, que deben ser cuidadosamente
pensadas para
no provocar daos al ambiente y para que se gaste la menor
cantidad de agua posible.
Estn estrechamente vinculados a las caractersticas del terreno,
generalmente
siguen aproximadamente las curvas de nivel de este, descendiendo
suavemente hacia
cotas ms bajas (dndole una pendiente descendente, para que el
agua fluya ms
rpidamente y se gaste menos lquido).
La construccin del conjunto de los canales de riego es una de
las partes ms
significativas en el costo de la inversin inicial del sistema de
riego, por lo tanto su
adecuado mantenimiento es una necesidad imperiosa.
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Las dimensiones de los canales de riego son muy variadas, y van
desde grandes
canales para transportar varias decenas de m3/s, los llamados
canales principales,
hasta pequeos canales con capacidad para unos pocos l/s, son los
llamados canales
de campo.
Obra de derivacin en construccin.
A lo largo de un canal de riego se sitan muchas y variadas
estructuras, llamadas
"obras de arte", estas son, entre otras:
Obras de derivacin, que como su nombre lo indica, se usan para
derivar el agua
(utilizando partidores), desde un canal principal (ej. una
acequia) a uno secundario (ej.
un brazal), o de este ltimo hacia un canal terciario, o desde el
terciario hacia el canal
de campo y el can de boquera. Generalmente se construyen en
hormign, o en
mampostera de piedra, y estn equipadas con compuertas, algunas
simples,
manuales (tambin denominadas tablachos, y otras que pueden
llegar a ser
sofisticadas, p.e. manejadas a control remoto;
Controles de nivel, muchas veces asociadas a las obras de
derivacin, son destinados
a mantener siempre, en el canal, el nivel de agua dentro de un
cierto rango y,
especialmente en los puntos terminales, con una inclinacin
descendente;
Controles de seguridad, estos deben funcionar en forma
automtica, para evitar daos
en el sistema, si por cualquier motivo hubiera una falla de
operacin (alguien deca
alguna vez, que no puede ser que si una vaca decide acostarse en
el canal a tomar el
fresco, todo el sistema, en cascada se autodestruya), esto que
parece una broma es
tomado muy en serio por los proyectistas de los sistemas de
riego. Existen
bsicamente dos tipos de controles de seguridad: los vertederos,
y los sifones;
Secciones de aforo, destinadas a medir la cantidad de agua que
entra en un
determinado canal, en base al cual el usuario del agua pagar,
por el servicio. Existen
diversos tipos de secciones de aforo, algunas muy sencillas,
constan de una regla
graduada que es leda por el operador a intervalos pre
establecidos, hasta sistemas
complejos, asociados con compuertas autorregulables, que
registran el caudal en
forma continua y lo trasmiten a la central de operacin
computarizada.
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2.1. Elementos Geomtricos del Canal de Riego:
Los elementos geomtricos son propios de una seccin del canal que
puede ser
definida enteramente por la geometra de la seccin y la
profundidad del flujo.
Estos elementos son muy importantes para los clculos del
escurrimiento.
Profundidad del flujo, calado o tirante: la profundidad del
flujo (h) es la distancia
vertical del punto ms bajo de la seccin del canal a la
superficie libre.
Ancho superior: el ancho superior (T) es el ancho de la seccin
del canal en
la superficie libre.
rea mojada: el rea mojada (A) es el rea de la seccin transversal
del flujo
normal a la direccin del flujo.
Permetro mojado. El permetro mojado (P) es la longitud de la
lnea de la
interseccin de la superficie mojada del canal con la transversal
normal a la
direccin del flujo.
Radio hidrulico. El radio hidrulico (R) es la relacin entre
mojado y el
permetro mojado, se expresa: R=A/P.
Profundidad hidrulica: la profundidad hidrulica (D) es la
relacin del rea
mojada con el ancho superior, se expresa: D=A/T.
Factor de la seccin el factor de la seccin (Z), para clculos de
escurrimiento
o flujo critico es el producto del rea mojada con la raz
cuadrada de la
profundidad hidrulica, se expresa como: Z= A.SQRT (D).
-
2.2. Tipos de Canales:
2.2.1. Canales de Riego Por su funcin:
Los canales de riego por sus diferentes funciones adoptan las
siguientes
denominaciones: - Canal de primer orden.- Llamado tambin canal
madre o de
derivacin y se le traza siempre con pendiente mnima, normalmente
es usado
por un solo lado ya que por el otro lado da con terrenos altos.
- Canal de
segundo orden.- Llamados tambin laterales, son aquellos que
salen del canal
madre y el caudal que ingresa a ellos, es repartido hacia los
sub laterales, el
rea de riego que sirve un lateral se conoce como unidad de
riego. - Canal de
tercer orden.- Llamados tambin sub laterales y nacen de los
canales
laterales, el caudal que ingresa a ellos es repartido hacia las
propiedades
individuales a travs de las tomas del solar, el rea de riego que
sirve un sub
lateral se conoce como unidad de rotacin. De lo anterior de
deduce que varias
unidades de rotacin constituyen una unidad de riego, y varias
unidades de
riego constituyen un sistema de riego, este sistema adopta el
nombre o
codificacin del canal madre o de primer orden.
2.2.2. Canal Rectangular:
Se utiliza en canales construidas con materiales estables,
acueductos de
madera, para canales escavados en roca y revestidos con piedra o
cemento
debido a que sus lados son verticales.
-
DETERMINACIN DEL CAUDAL DEL CAO DE MI DOMICILIO
IINTRODUCCIN El agua es un recurso de alta importancia en todo
sistema de produccin agropecuario, por lo tanto, cuantificar o
estimar la cantidad de agua que recibe un predio permite determinar
la disponibilidad de agua en un predio a travs de la temporada para
realizar una correcta planificacin de recursos hdricos
intraprediales, disear adecuadamente un mtodo de riego o evaluar la
eficiencia de uso del recurso hdrico. Un caso de especial
importancia constituye la posibilidad de estimar la superficie
posible de regar a partir de un cierto caudal disponible, lo que
para zonas de permanente restriccin hdrica como la regin de Arica y
Parinacota, es un importante indicador para que un agricultor
ajuste sus intenciones de siembra o plantacin. En esta cartilla se
explican seis mtodos de aforo o medicin de caudal segn
diferentes
situaciones y disponibilidad de instrumentos. Los mtodos son:
mtodo volumtrico, del
flotador, de trayectoria y aforador Marshall.
OBJETIVOS
Determinar pequeos caudales.
Precisar el caudal de agua que llega a cada hogar.
MATERIALES
balde de 4 litros.
Cronometro.
-
MARCO TEORICO
La forma ms sencilla de calcular los caudales pequeos es la
medicin directa del tiempo que se tarda en llenar un recipiente de
volumen conocido. La corriente se desva hacia un canal o caera que
descarga en un recipiente adecuado y el tiempo que demora su
llenado se mide por medio de un cronmetro. Para los caudales de ms
de 4 l/s, es adecuado un recipiente de 10 litros de capacidad que
se llenar en 2 segundos. Para caudales mayores, un recipiente de
200 litros puede servir para corrientes de hasta 50 1/s. El tiempo
que se tarda en llenarlo se medir con precisin, especialmente
cuando sea de slo unos pocos segundos. La variacin entre diversas
mediciones efectuadas sucesivamente dar una indicacin de la
precisin de los resultados.
Si la corriente se puede desviar hacia una caera de manera que
descargue sometida a presin, el caudal se puede calcular a partir
de mediciones del chorro. Si la caera se puede colocar de manera
que la descarga se efecte verticalmente hacia arriba, la altura que
alcanza el chorro por encima del extremo de la tubera se puede
medir y el caudal se calcula a partir de una frmula adecuada. Es
asimismo posible efectuar estimaciones del caudal a partir de
mediciones de la trayectoria desde tuberas horizontales o en
pendiente y desde tuberas parcialmente llenas, pero los resultados
son en este caso menos confiables (Scott y Houston 1959).
El mtodo a utilizar para esta prctica es el mtodo
volumtrico.
Mtodo volumtrico Permite medir pequeos caudales, como los que
escurren en surcos de riego, pequeas acequias o tuberas. Para este
mtodo se Necesita:
Depsito (balde o tambor) de volumen conocido en el cual se
colecta el agua,
Cronmetro para medir el tiempo de llenado del depsito.
Repetir 2 3 veces el procedimiento y promediar para asegurar
mayor exactitud.
-
Procedimiento Consiste en dividir el volumen de agua recogido en
el depsito por el tiempo (en
segundos) que demor en llenarse. El resultado expresa el caudal
medido en litros por
segundo.
Resultados
=
Primero proced a medir 5 veces controlando el tiempo con la
finalidad de obtener una
mayor exactitud.
Primera Medicin:
Volumen: 4
Tiempo: 12 segundos
=4
12= . /
Segunda Medicin.
Volumen: 4l
Tiempo: 13 segundos
=4
13= 0.3/
Tercera Medicin.
Volumen: 4l
Tiempo: 11 segundos
=4
11= 0.36/
Cuarta Medicin.
-
Volumen: 4l
Tiempo: 12 segundos
=4
12= 0.3/
Quinta Medicin.
Volumen: 4l
Tiempo: 10 segundos
=4
10=
0.4
Conclusin: El mtodo aplicado nos ha permitido calcular el caudal
de agua que llega a cada uno de
nuestros hogares, en la cual hemos podido notar que se emplea
diferentes tiempos en
el llenado de los depsitos en este caso los baldes, en conclusin
se puede decir que el
caudal de agua vara en cada hogar.
-
CONCLUCIONES
Las bocatomas son estructuras de mucha utilidad pues permiten la
captacin del
agua proveniente de un ro y poder derivarla a otras zonas en las
cuales este
recurso es escaso. El agua captada puede ser usada en obras de
abastecimiento
de agua, aprovechamiento hidroelctrico o en sistemas de
riego.
Los canales de riego son de gran importancia porque permiten
distribuir el agua
para los cultivos.
-
ANEXOS
-
COMPUERTA
LLAVE PAR CONTROLAR LA CANTIDAD DE AGUA
-
CONTROLACIN DE AGUA
PUENTE CANAL
-
CANAL
COMPUERTA, PUENTE CANAL Y CANAL
-
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
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de
aprovechamiento hidrulico, 2da. Edicin.
Sotelo A., G., Hidrulica general. Volumen I, Editorial LIMUSA
S.A. Sexta edicin,
Mxico, 1982.
Autoridad Nacional del Agua. (2011, Diciembre). Estudio de
mximas avenidas en
las cuencas de la zona centro de la Vertiente del Pacfico. [En
lnea]. Disponible
en:http://www.ana.gob.pe/media/390377/informe%20final%20zona%20centro.pd
f
Azevedo N., J. M. y Acosta A., G. Manual de Hidrulica. Sexta
edicin. Harla, S.
A. de C. V. Mxico, 1976.
