BOCATOMAS Bryan Balarezo Jenn Je nnii fe ferr Mo More reir ira a Jose Jo seph ph He Hern rnán ánde dez z Alexandra Terán
INTRODUCCIÓN Una de las intervenciones hidráulicas más benefciosas para la humanidad son las represas y dentro de ellas se observan las obras de captación o bocatomas en los ríos !a "unción primordial de los bocatomas es derivar una parte del volumen del caudal de los ríos
#i$ura% &resa los '(idos #uente) *ASA *AS A
INTRODUCCIÓN a !"iliza#i$n "iene !n %n espe#i%#o #o&o el a'as"e#i&ien"o de) • • • • •
A$ua potable +ie$o ,eneración de ener$ía 'l-ctrica Acuicultura
(rin#ipales #a!sados por sedi&en"a#i$n)
pro'le&as la
#i$ura / &roblemas por sedimentación #uente) ,encel0 1223
• Sedimentación de solidos
transportado • .isminución y obstrucción de la captación #i$ura 4 &roblemas por sedimentación
MARCO T*ÓRICO Un bocatoma es una estructura cuyo principal ob(etivo es la derivación del caudal de un río0 para di"erentes fnes
a #ap"a#i$n se p!ede realizar por 'o#a"o&as)
#i$ura 5 Bocatoma #uente) An$uisaca 12%1
#i$ura 7 Bocatoma superfcial #uente) &on$utá8122/
• Superfciales • &ro"undos
#i$ura 3 Bocatoma pro"undo #uente ) &once0 1226
MARCO T*ÓRICO Se$9n los tipos de bocatomas se pueden clasifcar en de)
To&a
dire#"a)
permite discurrir un caudal mayor de el :ue se va a captar
To&a "irolesa o Ca!#asiana) se utili;a para captar caudales pe:ue
#i$ura %% Toma tirolesa
#i$ura 6 Toma directa #uente) Mansen012%2
MARCO T*ÓRICO To&a &ix"a o #on+en#ional) toma la cual pueden ser f(a o móvil
#i$ura = Toma mi>ta #uente) Mansen012%2
To&a
&$+il)
re$ulan el tirante de a$ua con vertederos y compuertas
#i$ura %2 Toma móvil #uente) Santia$o012%2
MARCO T*ÓRICO &ara ase$urar el buen "uncionamiento de una bocatoma) •
U'i#a#i$n) Captación mínima de a$ua y mínimo arrastre de sedimentos
#i$ura %% Ubicación de bocatoma #uente) &once0 1226
•
Topo,raf-a) !evantamiento en planta o !evantamiento locali;ado o &erfl lon$itudinal o Secciones transversales o
MARCO T*ÓRICO •
.eolo,-a y .eo"e#nia) Curva $ranulom-trica o Capacidad :ue aportará ?sedimentos@ o Coefciente de permeabilidad o Capacidad de fltración o &roblemas de socavación o
•
/aria#iones Hidrol$,i#as) 'stimación de caudales má>imos
MARCO T*ÓRICO • Una de las consecuencias :ue principalmente a"ectan a las
bocatomas es la sedimentación y el arrastre de sedimentos • !as bi"urcaciones :ue se necesitan hacer para una adecuada
captación de a$ua0 pueden ocasionar por lo $eneral una sedimentación mínima o considerable se$9n sea el caso
#i$ura %1 ista en planta de un rio con su bocatoma
MARCO T*ÓRICO • 'l arrastre de sedimentos puede ser por desli;amiento0
saltación y suspensión
#i$ura %/ Arrastre de sedimentos #uente) Tru(illo0 1222
MARCO T*ÓRICO &ara llevar a cabo el dise
Desripiador • Desarenador •
#i$ura %4 .esarenador #uente) Santia$o0 12%/
MARCO T*ÓRICO •
0edi&en"ador
#i$ura %5 .esarenador #uente) Santia$o0 12%/
'(emplo
de dise
?Acueductos rurales@ Datos:
&oblación al fnal del periodo de dise
diario) FM. E %5?43%2 lDs@E3275 lDs Caudal má> horario) FMG E %5?3275@E%27 lDs
Lugar de Captación: ● ● ● ● ●
Ancho del río) 35 metros #ondo del río) =3%1 msnm *ivel mínimo a$uas E =651 m ?tirante mínimo E %42m@ *ivel má>imo a$uas E %2215 m ?tirante má>imo E /%/m@ Caudales) mínimo E 162 m/Ds y má>imo /5 m/Ds
Caudal a captar (Q diseño de bocatoma): Q diseño = 3 Q máximo diario. Q diseño = 3 (QMD) = 3(70.65 l/s) =212 l/s . Diseño de la rejilla:
+e(a con varillas redondas de %HH de diámetro y de %HH de separación entre varillas0 retendrá material de diámetro mayor a %HH Jnclinación de re(a) 35K respecto a la hori;ontal Pérdidas en la rejilla:
.ebido :ue la velocidad de apro>imación es casi nula0 las p-rdidas son muy pe:ue
Una e>presión de poco uso es la "órmula de Lirshmmer)
• •
• • • • •
h1 p-rdida de car$a0 en metros B1 "actor de "orma ?BE %3= barras circulares0 141 barras rectan$ulares@ 21 espesor de la barra0 en m '1 espacio mínimo entre barras0 en m /1 velocidad de apro>imación0 en mDs h+1 car$a de velocidad0 en m 1 án$ulo de la barra con la hori;ontal
=0.030m=3 cm
. Con un "actor de se$uridad de #E1 se tienen p-rdidas de 7 cm
Se asume una car$a) GE2/5 m
*ivel del a$ua de la ca(a de derivación) Gp-rdidaEnivel de a$ua /57E1= cm
Se considera como un vertedero sumer$ido o aho$ado
'cuación / illemonte
.onde) •
FEcaudal :ue necesitamos captar ?sumer$ido o aho$ado@
•
Caudal captado si el vertedero "uera libre ?no sumer$ido@
•
SE sumer$ido
•
nE e>ponente en la "órmula como vertedero libre
&ara vertedero libre e>presión de #rancis)
usamos
•
la
!e E !on$itud e"ectiva del vertedero0 en m
*9mero de espaciosE *K de espaciosE *9mero de varillasE *K de espacios% *K de varillasE/6%E/3 varillas !on$itud totalE ?/6N/3@?22154@ E %=2 m
&ara un caudal 1 veces i$ual al caudal má>imo diario0 :ue circulará de la bocatoma al desarenador) E2%4%/
l ca!dal e" !" ori#icio s!mer$ido
Donde: •
• • •
C=coefciente (0.61) A=0.073 ( Q=0.1413 H= == 0.51m
de
contracción
%o&a e'e de la &!era= (co&a m"ima ca'a de deri*aci+"),-= .6m,0.51m=7.5 m
CONCU0ION*0 •
U'i#a#i$ n .ise
*iveles de A$ua
'ntorno Soluciona
Satis"acer r la alteracion demanda es
Dise3o e%#az de !n BOCATOMA
U'i#a#i$n) Se recomienda su posición al fnal de al$una curva o en orillas0 para evitar socavación y erosión con una altura conveniente al "ondo natural del rio
CONCU0ION*0 •
posición al fnal de al$una curva o en orillas0 para evitar socavación y erosión con una altura conveniente al "ondo natural del rio
*n"or no .ise
*iveles de A$ua
U'i#a#i$ n
Soluciona
Satis"acer r la alteracion demanda es
Dise3o e%#az de !n BOCATOMA
U'i#a#i$n) Se recomienda su
•
*n"orno) Tipo de suelo y las condiciones climáticas del lu$ar0 pueden ocasionar al$9n problema despu-s del "uncionamiento de la obra +-$imen en el :ue está el a$ua
CONCU0ION*0
.ise
Ni+ele s de A,!a 'ntorn o
U'i#a#i$ n
Soluciona
Satis"acer r la alteracion demanda es
Dise3o e%#az de !n BOCATOMA
•
Ni+eles de A,!a) Saber los má>imos y mínimos niveles :ue se puedan presentar *ivel menor al mínimo se inundará la ca(a de derivación0 para evitar se usan válvulas en el desarenador
CONCU0ION*0
.ise
0a"isfa# er la de&and a 'ntorn o
•
má>imos y mínimos niveles :ue se puedan presentar *ivel menor al mínimo se inundará la ca(a de derivación0 para evitar se usan válvulas en el desarenador
U'i#a#i$ n
Soluciona r *iveles de alteracion A$ua es
Dise3o e%#az de !n BOCATOMA
Ni+eles de A,!a) Saber los
•
0a"isfa#er la de&anda) 'l servicio y ayuda :ue dará esta obra a una ;ona o comunidad0 es el ob(etivo $eneral de toda obra hidráulica
CONCU0ION*0 0ol!#i$n de
Satis"acer la demanda
Al"era#i$ n U'i#a#i$ 'ntorn o
n
.ise
Dise3o e%#az de !n BOCATOMA
•
0ol!#i$n de Al"era#i$n) 'l curso natural se ve a"ectado ?CAU.A!@ Se necesita una mínima a"ectación y solución
CONCU0ION*0 Dise3o De%ni"i+ o Satis"acer la demanda
'ntorn o
U'i#a#i$ n
0ol!#i$n de *iveles de Al"era#i$ n A$ua
Dise3o e%#az de !n BOCATOMA
•
0ol!#i$n de Al"era#i$n) 'l curso natural se ve a"ectado ?CAU.A!@ Se necesita una mínima a"ectación y solución
•
Dise3o
De%ni"i+o)
!os cálculos :ue se obten$an deberán anali;arse y si es necesario se harán cambios ?criterios debido a la ló$ica y e>periencia@
,+ACJA S
