DISEÑO DE BOCATOMAS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

BOCATOMAS

BOCATOMA • Estructura de captación de agua que descarga

en un río o se encuentra embalsada en un reservorio, con fines de abastecimiento a poblaciones, riego, generación hidroeléctrica u otros fines (refrigeración de plantas atómicas).

BOCATOMA • Estructura de captación de agua que descarga

en un río o se encuentra embalsada en un reservorio, con fines de abastecimiento a poblaciones, riego, generación hidroeléctrica u otros fines (refrigeración de plantas atómicas).

FUNCIONES • Asegurar la derivación de un caudal. • Controlar el ingreso de sólidos de arrastre y

en suspensión así como de cuerpos flotantes. • Controlar el máximo gasto que puede ingresar.

INFORMACION BASICA • Cartografía • Geología • Geotecnia • Hidrología • Hidráulica Fluvial. • Estudio Ambiental

CLASIFICACION DE BOCATOMAS EN RIOS • Régimen Subcrítico.

F<1 • Régimen Supercrítico.

F>1

TIPOS DE BOCATOMA EN REGIMEN SUBCRITICO • Bocatoma Directa  –  Con Represamiento Temporal  –  Sin represamiento Temporal • Bocatoma con Baraje Móvil • Bocatoma con Barraje Mixto (Móvil y Fijo)

BOCATOMA DIRECTA • Con Represamiento Temporal • Sin Represamiento Temporal

BOCATOMA CON BARRAJE MOVIL • El barraje está conformado sólo por

compuertas • Con fines de controlar todas las descargas. • La carga hidráulica se obtiene por el cierre del río mediante compuertas. • Permite el paso de los materiales de arrastre

BOCATOMA CON BARRAJE MOVIL Bocatoma de la Central Hidroeléctrica Machupicchu

BOCATOMA MIXTA

Bocatoma Pitay (Proyecto Especial Majes)

BOCATOMA MIXTA

Bocatoma Apacheta (Proyecto Especial Río Cachi)

UBICACIÓN (BOCATOMA EN REGIMEN SUBCRITICO) • Cota suficiente para permitir la derivación. • Ribera Cóncava en curvas y en tramos

rectos. • Tramos no en proceso de degradación o agradación. • Tramos no expuestos a formaciones meándricas.

UBICACIÓN EN EL TRAMO CURVO DE UN RÍO

VENTANA DE CAPTACION • Diseñado para estiaje como vertedero frontal

Q

Q C L

3



CLh1

2

: Caudal a derivar más el caudal necesario para operar el sistema de purga. : Coeficiente de vertedero. : Longitud de la ventana.

VENTANA DE CAPTACION • Velocidades de ingreso: V <= 1.0 m/s • Dos Aberturas • Altura del umbral que impida el ingreso de

sólidos en arrastre (bancos). • Corrección de dimensiones por la instalación de rejillas

CAPTACIONES EN REGIMEN SUPERCRITICO 1. Tipo partidor 2. Cambiando el régimen 3. Tipo rejilla de fondo

1. CAPTACION TIPO PARTIDOR

Esquema de captación

PLANTA DE LA TOMA CANAL AGUA DULCE LA CANO

2. CAMBIANDO EL REGIMEN • Embalsando, de modo que se capta como un régimen

subcrítico

Yc Yn

2. CAMBIANDO EL REGIMEN

Bocatoma Tutti Proyecto Especial Majes

3. TIPO REJILLA DE FONDO

CASOS DE FALLA

CASOS DE FALLA

Bocatoma Chavimochic 1999

CASOS DE FALLA

Bocatoma Chavimochic

CASOS DE FALLA

CASOS DE FALLA

Bocatoma Huaca de La Cruz (Río La Leche)

Bocatoma Huaca de La Cruz (Río La Leche)

DISEÑO HIDRAULICO DE BOCATOMAS Cc

>= 0.2m

h

Ventana de Captación Presa Derivadora h0

C0 C1

1.- ALTURA DE BARRAJE: Cc = Co + ho +h +0.2m Donde: Co = Cota de lecho ho = altura necesaria para evitar ingreso de material de arrastre (ho ≥ 0.60m) h = altura de ventana de captación para captar caudal de derivación (Qd)

2.- ALTURA DE BARRAJE X

X

0.2H

0.2H

1.85 0.85 X = 2H y

0    . 5     H    

Talud reforzado

0    . 5     H     1 1.5

Y TEORICO

Y RECOMENDADO

3.- LONGITUD DE BARRAJE Se debe procurar que la longitud del barraje conserve las mismas condiciones naturales del cauce, con el objeto de no causar modificaciones en el régimen

4.- CAUDAL DE DESCARGA DEL VERTEDOR Q = C*Le* H3/2 Q: lt/seg.

C: coeficiente de descarga en m1/2 /seg. Varia de 1.66 a 2.21 ó C = K/3.28 K = de 3 a 4.2 H = carga de la cresta en m. Le = Lm -2(n*Kp + Km)*Ho Le = longitud efectiva de la cresta Lm = longitud total de la cresta. n = número de pilares Kp = coefic. de contracción de los pilares varia de 0.025 a 0.10 Km = coeficiente de contracción lateral por muros Ho = carga de operación

Calculo de tirante al pie del barraje 0

H

Y2

p

Yn Co

Y1

1

2

Yn

Eo = E1 + hf  Co +p + H +VH2 /2g = C1 +Y1 + V12 /2g + hf  C0 – C1 = entre 0.5 y 1.00m hf 0-1 = (0.1* VH2 /2g) V1



= (2g*(Co-C1+p +H-Y1+0.9VH2 /2g))1/2 = Q/A1

Se calcula: Y1

Y1 y Y2 son tirantes conjugados  se calcula Y2 • Se tiene una curva de remanso de Yn a Yo (aguas arriba inmediatamente la presa derivadora), que para hallar Yo se utiliza los métodos de perfiles de curva de Remanso. 5.- Longitud de colchón disipadora: L = (5 a 6 )*(Y1-Y2) Schoklitsch L = 6*Y1*F1 F1 = V/(gY1) Safranez L = 4*Y2 U.S. Bureau of Reclamation

Longitud de camino de percolación: Lw = C*h Lw = longitud de percolación h = diferencia de carga hidrostática entre la cresta del barraje y la uña terminal de la poza de disipación. C = coeficiente de Lane

Coeficiente de Lane Material Arena muy fina o limo Arena fina Arena tamaño medio Arena gruesa Grava fina Grava media Grava gruesa Bloques con grava Arcilla Plástica Arcilla de consistencia media Arcilla dura Arcilla muy dura

Coeficiente 8.5 7.0 6.0 5.0 4.0 3.5 3.0 2.5 3.0 2.0 1.8 1.6

h

Lw

Espesor del Solado .

W ≥ Sp e = (4/3)h.β / 

β = Peso específico del material del solado

e = espesor del solado = Peso específico del agua.