Universidad Unive rsidad Central del Ecuador Facultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática Ingeniería Civil
DISEÑO HID!U"ICO II
Dise#o de una ca$taci%n con toma lateral
&om're( Es$ín )ryan Semestre( Se*to +aralelo( +ro-esor( Ing. Salom%n /aya 0ue1ada Fec2a de entrega( 3455346
Se$tiem're 346 7 Mar1o 348
2. Introducción:
Se ha definido la función del barraje vertedero y del canal de limpia; a continuación se tratará de la estructura de captación o toma, la cual está ubicada por lo general aguas arriba del barraje vertedero, siempre tratando de estar en un lugar donde el ingreso de sedimentos sea en mínimo (ya se ha mencionado, que el ideal es el lado exterior de la parte cóncava de una curva!
"n lo que respecta a su cimentación es recomendable que el lugar elegido re#na condiciones favorables de geología (es preferible buscar roca para asentar la estructura, de topografía (que disponga de una cota suficientemente a fin de disminuir las obras complicadas, y de facilidad constructiva (objetivo básico para reducir los costos de construcción $a destrucción de las cuencas naturales hidrográficas ha causado una crítica escase% de la misma, afectando extensas áreas y poblaciones! Sin embargo, a trav&s de la tecnología conocida como captación del agua, ciudades y comunidades o pueblos peque'os pueden aprovechar el recurso agua, ya sea para consumo dom&stico, con fines agrícolas, o con fines industriales!
demás para la utili%ación de los recursos hidráulicos disponibles es necesaria la elaboración de estructuras hidráulicas, que comprenden las captaciones, conducciones, desripiadores, entre otras!
3. Datos del rio: Rio Santa Clara
"l Santa )lara nace del río *ita, el cual es un ríodel alto andino ecuatoriano proveniente del volcán Sincholagua, el que nace a su ve% de la unión de las quebradas +ualpaloma y )arcel&n, y está considerada como el límite sur del *arque acional )otopaxi!
$a )uenca del *ita es de vital importancia para la ciudad de -uito, por servir como fuente de regadío para cultivos agrícolas en los valles y proveer de agua (proyecto *ita./ambo y electricidad a la ciudad (reservorio 0uangopolo! "l rio Santa )lara posee recursos hídricos ideales para desarrollar actividades productivas alternativas como la piscicultura, permitiendo la diversificación de especies y mejorando los vol#menes de producción! *ero más que eso, significa el aporte de agua para todos, tanto para los pobladores de sus riberas como para las personas que viven río abajo, ya que las aguas del río Santa )lara se conectan con otros ríos, es el caso del San 1ache, que a su ve% se conecta con el San *edro los cuales tienen personas viviendo y utili%ando sus aguas! Si bien en toda su trayectoria se encuentra afectado por diversas actividades, tales como florícolas, urbanas, gastronómicas o de regadío, entre las más principales, por lo que se debe impulsar el cuidado y mantenimiento del mismo, ya que representa vida para todas las %onas por las que este atraviesa!
4. Datos del proyecto:
DATOS DEL PROYECTO 5 m3/s CAULDAL DE DISEÑO 60 m3/s CAUDAL DE CRECIDA 8m ANCHO DEL RIO 2,50 m PARAMENTO 2500 msnm COTA 2,20% PENDIENTE DEL RIO
5. Memoria de Calculo estructuras hidráulicas a disear: 5.! "#ud: "#ud es una construcción habitualmente reali%ada para elevar el nivel de
un caudal o río con el fin de derivar parte de dicho caudal a las acequias! "l a%ud es parte importante en los sistemas de regadío por m&todos tradicionales, en los que los a%udes junto a la acequias formaban un sistema hidráulico que, además de servir de uso para riego, alimentaba los lavaderos, abrevaderos para animales e incluso se utili%aba la fuer%a del agua para los molinos de agua!
5.2 Disipador de ener$%a: $os disipadores de energía se usan para disipar el exceso de energía
cin&tica del flujo de agua! "sta energía o altura de velocidad es adquirida por el agua donde la velocidad es alta, tal como en una caída o en una rápida, y el disipador de energía está incorporado dentro del dise'o de esta estructura! )uando el agua que pasa por el vertedor de demasías cae del nivel del embalse al nivel del río aguas abajo, la carga estática se convierte en energía cin&tica! "sta energía se manifiesta en la forma de altas velocidades que si se trata de disminuirlas producen grandes presiones! Criterios de diseo: "xisten muchos dise'os generali%ados de cuencos disipadores que utili%an un resalto hidráulico como medio de disipación de energía (1ase de dise'o!
Diseos comunes:
/ipo S23 usado en estructuras peque'as como vertederos, obras de salida, canales, presas de derivación! 24 5!6 a 56
/ipo 7S18 993 7sado en estructuras grandes como vertederos, canales 2:!<
7S18 9=3 7sados en estructuras como canales y preas de derivación! 24 >!< a !<
5.3 &nrocado: "s la protección del a#ud con la función de proteger las captaciones
de obras de ingeniería, o taludes naturales, contra los da'os causados por el escurrimiento del agua o el avatar de las ondas de un lago, río, o mar contra sus márgenes!
Criterios de diseo: Son las protecciones que han funcionado en ríos del país con alta
pendiente e intenso transporte de sólidos (ríos de monta'a, como es el caso del
tramo evaluado del río! Son estructuras que fijan la margen en forma definitiva, de acuerdo a una vida #til
determinada, sin permitir ning#n despla%amiento posterior! Son protecciones de tipo flexible que se ajustan a cualquier movimiento del talud
resultante de asentamientos y?o desli%amiento peque'o! Su construcción no disminuye el área hidráulica del cauce del río! @isponibilidad de canteras de roca dentro de la %ona del proyecto para el enrocado y de material del lecho para la conformación del dique del enrocado!
5.4 Muros de "la:
7n muro pantalla o pantalla de hormigón es un tipo de pantalla, o estructura de contención flexible, empleado habitualmente en ingeniería civil! diferencia de las pantallas de paneles prefabricados de hormigón , este tipo de estructura se reali%a en obra! "s decir, en lugar de recurrir a paneles prefabricados, los elementos estructurales de este tipo de pantalla se ejecutan
in situ!
$as dimensiones de los paneles que
conforman los muros pantalla son entre >,< y < m de longitud, y A a 5
conforma
un
muro
pantalla
trabaja
independientemente, y entre ellos presentan juntas que han de ser estancas (evitar el paso de agua a trav&s de las mismas!
5.5 Re'illa: $a re'illa es una pie%a que combina elementos unidos de manera que
queden espacios repetitivos! Brdinariamente la rejilla es una pie%a con elementos en una sola dirección, pero en algunos casos puede ser bidireccional y contar con elementos perpendiculares a los principales dando lugar a una malla!
Criterios de diseo:
Sus dimensiones son calculadas en función del caudal a derivar y de las condición es económicas más aconsejables! *ara dimensionar la ventana de captación se debe tomar en cuenta las siguientes recomendaciones3
+o3 altura para evitar ingreso de material de arrastre; se recomienda A!CAm!
)omo mínimo! Btros recomiendan ho:+?D, aunque es obvio que cuanto mayor sea ho
menor será el ingreso de caudal sólido! h3 altura de la ventana de captación; es preferible su determinación por la fórmula de vertedero
5.( Desripiador y )ertedero: "s una cámara que sirve para remover las partículas sólidas demasiado
grandes del agua .
Criterios de diseo: Bbra hidráulica que va a continuación de la rejilla! )apta los materiales que han pasado por la misma! @ebe ser de flujo lento para que el material se sedimente Se recomienda al frente de la reja colocar un vertedero que debe trabajar
de forma ahogada con un ancho similar al de la rejilla! Se recomienda que el perfil del vertedero se de forma circula!
•
$as partículas se evacuan por la compuerta de limpie%a $a cota de salida debe ser mayor a la cota del rio!
5.* Canal y compuerta del desripiador:
7na compuerta hidráulica es un dispositivo hidráulico.mecánico destinado a regular el pasaje de agua u otro fluido en una tubería, en un canal, presas, esclusas, obras de derivación u otra estructura hidráulica!
•
Criterios de diseo:
!. Diseo del canal.
)riterios a cumplir3 EcF+ *endiente canal : pendiente del rio! =elocidad canal (vc : >!AAm?s
2. Compuerta.
-o:-d!
5.+ Desarenador:
$os desarenadores son obras hidráulicas que sirven para separar (decantar y remover (evacuar despu&s, el material sólido que lleva el agua de un canal! "l material sólido que se transporta ocasiona perjuicios a las obras3 G 7na gran parte del material sólido va depositándose en el fondo de los canales disminuyendo su sección! G "sto aumenta el costo anual de mantenimiento y produce molestas interrupciones en el servicio de canal! G "sto significa una disminución del rendimiento y a veces exige reposiciones frecuentes y costosas!
5! "n función de su operación3 G @esarenadores de lavado continuo, es aquel en el que la sedimentación y evacuación son dos operaciones simultáneas! G @esarenadores de lavado discontinuos (intermitente, que almacena y luego expulsa los sedimentos en movimiento separados! >! "n función de la velocidad de escurrimiento3 G @e baja velocidad v F 5 m?s (A!>A! A!CA m?s G @e alta velocidad v : 5 m?s (5!AA ! 5!
5., -nel:
7n tnel es una obra subterránea de carácter lineal que comunica dos puntos para el transporte de personas o materiales! ormalmente es artificial! 7n t#nel puede servir para peatones o ciclistas, aunque generalmente sirve para dar paso al tráfico, para vehículos de motor , para ferrocarril o para un canal! lgunos son acueductos, construidos para el transporte de agua (para consumo, para aprovechamiento hidroel&ctrico o para el saneamiento! /ambi&n hay t#neles dise'ados para servicios de telecomunicaciones ! 9ncluso existen t#neles para el paso de ciertas especies de animales!
*. Conclusiones y recomendaciones:
ntes de reali%ar el proyecto de captación debemos tener en cuenta los datos hidrológicos del rio, ya que, nuestra obra hidráulica estará dise'ada para los caudales de crecida del mismo! "n el proyecto reali%ado se puede concluir que en calado normal de las estructuras depende directamente de la pendiente del rio, es decir, a mayor pendiente menor es el calado y viceversa! "s muy importante tener en cuenta las pendientes de las estructuras hidráulicas del proyecto, debido a que las estructuras de captación se las reali%a con la pendiente en porcentaje, es decir, 5?5AA! Hientras que las
estructuras en donde se trabaja con el caudal de dise'o se debe utili%ar pendientes en miles, es decir, 5?5AAA! *ara los canales de limpie%a de nuestra obra hidráulica debemos de dise'arlos para los sedimentos de mayor diámetro que acarrea el cauce del rio! +. /i0lio$ra1%a:
@ise'o hidráulico de ISviatoslav JrochinK •
https3??es!LiMipedia!org?LiMi?/N)DN1nel
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http3??fluidos!eia!edu!co?hidraulica?articuloses?flujoencanales?flujoOcompuert as?flujoOcompuertas!html
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http3??es!slideshare!net?jhonatanmorenorodrigue%?bocatoma.convencional
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http3??LLL!ingenierocivilinfo!com?>A5A?AD?toma.lateral!html
