DISEÑO DE BOCATOMA
INTRODUCCION I. GENERALIDADES El proyecto que a continuación detallamos nos permitirá a nosotros, alumnos del curso de OBRAS HIDRAULICAS a tener un concepto claro de lo que es elaborar elabo rar un expediente para este tipo de obras como es el caso del DISEÑO DE BOCATOMAS.
BOCATOMAS, Son las estructuras que se constituyen en el lecho de un río, y que permiten controlar la captación de un caudal de agua para fines de aprovechamiento hidráulico, sean de riego, generación de energía, abastecimiento de agua para una población, etc. Los volúmenes embalsados pueden descargarse aguas abajo de una presa o pueden conducirse por canales o tuberías al punto deseado.
El Perú es un país eminentemente agrícola, y es la Región Costeña en donde se ha dado mayor impulso a la agricultura llegando en algunas zonas a cierto grado de tecnificación y a ser intensiva. Además sus ríos son de características muy irregulares, siendo el recurso hídrico uno de los factores limitantes de esta agricultura.
Ello trae como consecuencia la construcción de una infraestructura de riego tal que, permita una mejor distribución y aprovechamiento del elemento hídrico mediante un adecuado funcionamiento.
En la actualidad no existen obras de Captación que permitan una producción eficiente en las tierras que se quieren incorporar, con el consiguiente perjuicio de los sectores de riego que están ubicados a la margen izquierda del Río Blanco.
Por las razones anteriormente expuestas, es de carácter y necesidad básica se consideren obras definitivas que garanticen un eficiente y adecuado aprovechamiento del recurso hídrico.
27 de mayo de 2014
DISEÑO DE BOCATOMA II. IMPORTANCIA DEL PROYECTO
Nuestro país sufre una deficitaria producción de alimentos teniendo que recurrir a la importancia de determinados productos agrarios. Ante esta situación es de vital importancia darle prioridad al mejoramiento y ampliación de la frontera Agrícola, mediante el desarrollo de obras de aprovechamiento hidráulico con fines de irrigar, a fin de superar esta crisis alimentaria.
La ejecución de este proyecto es importante e indispensable para la recuperación económica del área servida por esta obra, mejorando los niveles de vida de la población señalando las bases del desarrollo económico del sector agropecuario.
III. OBJETIVOS El presente proyecto tiene como objetivo:
El diseño de una Bocatoma, como estructura que permita derivar las aguas del Río Blanco para fines de irrigación y asegurar el servicio de riego de varias hectáreas de cultivo para la zonas baja del distrito.
Lograr una mejor captación durante las épocas de máximas avenidas y épocas de estiaje para así poder ampliar el área de riego e impulsar el Desarrollo Agrícola de la zona y su desarrollo Socio-Económico.
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DISEÑO DE BOCATOMA
MEMORIA DESCRIPTIVA I. UBICACION: - El proyecto se encuentra localizado en: Departamento
:
Piura
Provincia
:
Huancabamba y Ayabaca
Ríos
:
Rio Blanco.
- La Bocatoma a ser construida, se ubicará en el cauce del Rio Blanco, para derivar sus aguas e irrigar zonas agrícolas.
II. CARACTERISTICAS DEL CAUCE: Cauce arenoso, poco irregular, cambio de secciones transversales ocasionales, poca presencia de raíces, poca vegetación, la longitud de meandros similar a la de tramos rectos.
III. SUELOS: En Zona de captación : De 0.00 a 0.80 m : SM . De 0.80m a 2.50 m : SP . De 2.50 m a 4.0 m : CL-OL Considerar peso específico en arenas : 2,600 Kg/m3 ; peso específico del agua : 1000 Kg/m3 Porcentaje de vacíos en el suelo : 30% En el eje del trazo del canal de conducción : De 0.00 m a 2.00 m de profundidad : SP En la zona del cruce con el Canal “A” y su , el suelo está conformado por un SM, predominantemente, cuyo peso específico es de 2400 Kg/m3. En la zona de entrega al Canal “B”, el suelo predominate es un SM-SC , de peso específico 2340 Kg/m3.
IV. GEOLOGIA.En la zona de captación (cauce) : De 0.00 a 2.50 m : Areniscas ; A partir de 2.50 m : Lutitas y Arcillas. La roca madre es una andesita y se encuentra a 12 m del fondo del cauce.
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DISEÑO DE BOCATOMA V. HIDROLOGIA.Para calcular los caudales máximos, medios y mínimos de los ríos; se utilizara 1 estacion de Aforo “M” ubicada en: Estación de Aforo: Río Blanco .
VI. AGROLOGIA La cantidad y Tipo de Cultivo Predominante:
MODULO DE RIEGO CULTIVO
AREA A INCORPORAR (HA)
(Lts/Seg/Ha)
Menestras
3260
0.85
Algodón
2741
0.65
Caña de Azúcar
3780
0.95
Maíz
2965
0.65
Arroz
2670
1.25
Frijol
1892
1.70
VII. SELECCION DEL TIPO DE BOCATOMA: El tipo de Bocatoma considerada para el proyecto será de barraje mixto, el cual consta de
Una presa de derivación o barraje impermeable de Concreto Ciclópeo.
Un frente de regulación y limpia.
Un frente de Captación.
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DISEÑO DE BOCATOMA
DISEÑO DEL PROYECTO VIII. CONCEPTUALIZACIÓN BOCATOMA DE CAPTACIÓN Considerando que esta obra se ubicará en el cauce del rio Blanco, se han planteado los cálculos hidrológicos e hidráulicos en base a los
parámetros determinados de acuerdo a las
características geomorfológicas y de cobertura vegetal de la zona donde se ubica el proyecto. Con la finalidad de obtener la carga máxima en la sección donde se construirá la Bocatoma, se calcularán los caudales máximos, por medio de diferentes métodos estadísticos (se adjuntan); de esta forma determinaremos el máximo caudal, luego con este caudal calculado utilizando la formula de Manning obtendremos una nueva altura de agua, que será mayor a la marca de la huella dejada por el agua en una máxima avenida. Con respecto al caudal de diseño del muro de encauzamiento se ha considerado un período de retorno de 50 años. Así mismo se ha determinado el valor de la socavación para el diseño de la protección . La bocatoma consta de las siguientes estructuras: o
Estructura de Interceptación de Flujo : mediante un barraje mixto tipo Creager, diseñado hidráulicamente para el caudal de estiaje considerando las condiciones topográficas del canal de estiaje y la conformación del lecho del río.
o
Estructura de Derivación: mediante una bocal de captación diseñada tomando en cuenta las condiciones de rasante y características del canal principal. La ventana de captación está ubicada 1.22 m por encima del fondo del río para evitar el ingreso de material de arrastre de fondo como cantos rodados y piedras al sistema de riego. Lleva una compuerta de ingreso tipo ARMCO, accionada desde la parte posterior y superior del muro de encauzamiento, lleva una rejilla metálica para impedir el ingreso de maleza, palizadas y elementos grandes al sistema.
o
Estructura de Limpia: Lleva una compuerta de ingreso tipo ARMCO, con sus respectivos elementos mecánicos, y considerando que la captación de agua se realizará luego del periodo de avenidas, se ha diseñado parte del barraje como móvil con dos compuertas de limpia y con 1 ventanas para limpieza de cantos rodados con ataguías de madera las que serán retiradas en avenidas y colocadas en estiaje en forma manual por los usuarios.
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DISEÑO DE BOCATOMA o
Estructura de Protección y Encauzamiento : Se ha proyectado dos muros de encauzamiento de 37.00 ml aguas arriba de la bocal que es de concreto armado y seguido de un enrocado a la entrada de espesor 1.5 y un enrocado a la salida con espesor 2.0m para evitar socavación en la estructura y estabilizar el flujo en una máxima avenida.
o
Estructura de Ingreso: Se ha proyectado 4.5 ml de canal de ingreso de acuerdo con las consideraciones de la rasante, el mismo que consta de una poza de decantación de gravillas y materiales gruesos. Al extremo final del canal de ingreso en su empalme con la transición al canal principal se instalará una compuerta metálica la misma que regulará el ingreso de caudal de diseño al sistema.
IX. PARÁMETROS DE DISEÑO Los cálculos de diseños hidráulico y estructural de cada una de las estructuras se han trabajado en hojas de cálculo en Excel y mediante software de uso general, los mismos que se adjuntan – Cálculos de diseño”.
X. BOCATOMA DE CAPTACIÓN El caudal de diseño se ha establecido mediante los métodos estadísticos de Nash, Gumbel Tipo I, Log Pearson III, Gamma, Lebediev, Gumbel Tipo III
La sección estable o amplitud del cauce lo determinamos mediante el promedio de los cálculos por los métodos de Simons y Henderson, método práctico, Petits, Blench – Altunín y Maning. Adoptamos 41.18 m como ancho estable. El tirante de diseño y la velocidad lo calculamos con el método de Maning – Strickler, obteniendo un tirante de 1.69 m y una Vm de 2.81 m/s. Con la fórmula de froude calculamos el régimen del caudal del río que es Subcrítico. Para el diseño estructural y el análisis de estabilidad del muro de encauzamiento se ha utilizado la hoja de cálculo adjunta en anexos. Para el dimensionamiento de la bocal, barraje, y canal de ingreso se ha utilizado la hoja de cálculo en Excel que se adjunta en anexos. Para el cálculo del caudal máximo a evacuar por el aliviadero se ha utilizado el software H canales.
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DISEÑO DE BOCATOMA XI. CANAL Para el diseño hidráulico del canal se ha utilizado el software HCanales para Windows, para tirante normal, que se basa en la fórmula de Maning – Strickler. La rugosidad se ha considerado en 0.015, borde libre mínimo de
y la plantilla 2.50 m El diseño estructural de
los muros se ha realizado en base a la presión de trabajo, el peso específico del concreto, del suelo y el coeficiente de fricción , para cada tipo de sección de canal, verificándose al deslizamiento, volteo y al asentamiento. Se aplicará un revestimiento de 3 pulgadas.
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