Informe-Barrajes

Universidad Nacional de Cajamarca

INTRODUCCION

Las estructura hidráulicas son las obras de ingeniería necesarias para lograr el aprovechamiento de los recursos hídricos y controlar su acción destructiva. Trabajan en la mayoría de los casos en combinación con elementos y equipos mecánicos. Se construyen en beneficio del hombre y el desarrollo de la humanidad. Estas estructuras requieren de conocimientos avanzados, no sólo en el aspecto estructural sino también en el hidráulico para lograr una armonía en estos campos. Asimismo, la construcción de estas estructuras tiene consigo una gran influencia social mucho más ahora que el agua es un derecho vital. Es por ello que familiarizarse con las estructuras hidráulicas es determinante en la formación del ingeniero civil. En el siguiente informe se presentan los esquemas de las estructuras hidráulicas visitadas en la práctica de campo que se sitúan a lo largo del río Chonta. La finalidad es aprender de dichas estructuras, y observar el diseño hidráulico de las mismas.

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OBJETIVOS

General

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Realizar el croquis hidráulico de las Estructuras Hidráulicas visitadas en la práctica de campo a lo largo del río Chonta.

Específicos

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Analizar el Diseño Hidráulico de cada estructura, es decir las bocatomas y sus estructuras complementarias.

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Obtener los caudales de la Autoridad Local del Agua (ALA).

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Profundizar el conocimiento sobre este tipo específico de estructuras hidráulicas por medio de la visualización y el impacto que genera en la población.

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REVISION DE LITERATURA

Bocatoma

Las obras de toma o bocatomas son las estructuras hidráulicas construidas sobre un río 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 Captación, el que se define como el gasto máximo que una obra de toma puede admitir. Así por ejemplo, el caudal de captación de la bocatoma Los Ejidos, sobre el río Piura, Proyecto ChiraPiura, es de 60 m 3 /s. El tema de las bocatomas es siempre actual. En el Perú hay en operación un gran número de obras de toma para aprovechamiento hidráulico. El diseño de estas estructuras es casi siempre difícil y debe recurrirse tanto a métodos analíticos como a la investigación en modelos hidráulicos. La observación y análisis del comportamiento de las obras de toma en funcionamiento es muy importante. Es necesario tener presente que la bocatoma es una estructura muy importante para el éxito de un proyecto. Si por una razón u otra se produce una falla importante en la obra de toma, esto significaría la posibilidad del fracaso de todo el Proyecto de Aprovechamiento Hidráulico. En consecuencia, tanto el diseño como la construcción, la operación y el mantenimiento de una obra de toma deben ofrecer el máximo de seguridad. Figura N°1: Esquema convencional de bocatoma fluvial

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La finalidad es uno de los muchos criterios que existen para la clasificación de las obras de toma. Desde el punto de vista de su finalidad las obras de toma se clasifican en función de las características del proyecto al que sirven. Es así como se tiene: a) Obras de toma para Abastecimiento Público b) Obras de toma para Irrigación c) Obras de toma para Centrales Hidroeléctricas d) Obras de toma para Industria y Minería e) Obras de toma para Otros propósitos f) Obras de toma para Uso Múltiple

A) BOCATOMAS DIRECTAS:

Son posibles de diseñar 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 épocas de estiaje al disminuir el tirante de agua en el rio puede disminuir considerablemente el ingreso de agua en la toma. Figura N°2: Bocatoma Directa

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B) BOCATOMAS CON BARRAJES:

Son las más empleadas ya que aseguran una alimentación más regular, conservan un nivel constante en la captación que permite dominar una mayor área regable. Estas tomas pueden presentar tres variantes: La toma con barraje fijo, la toma con barraje móvil y la toma con barraje mixto.

Figura N°3: Bocatoma con barraje fijo- Bocatoma del canal Jesús-Chuco

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Figura N° 4: Bocatoma con Barraje fijo fusible

Es una represa construida a través del río con el objeto de levantar el nivel de agua del mismo, su altura debe ser tal que permita una carga de agua suficiente en la toma, para el ingreso seguro del agua en esta, considerando las pérdidas de carga que se producen en los muros, rejillas y compuertas de sección en la toma. El barraje puede presentar los casos extremos siguientes: Una presa muy larga y poco elevada en tramos anchos del curso del río. La solución es sencilla ya que la presión del agua no es elevada y permite diseños estables. Una presa corta pero elevada en tramos profundos del curso del rio. En este caso la presión es menor por lo cual la presa será más cara, ya que demandará estribos y cimentaciones más reforzadas.

Los elementos son:

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La poza de tranquilizacion o colchón de disipación

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El enrocamiento

Obtención de los caudales

Los caudales que discurren en las diferentes estructuras hidráulicas observadas se obtienen de la autoridad Local del agua (ALA).

Tabla n°1: Caudales en las bocatomas visitadas, proporcionados por el A LA

N°

CANAL DE DERIVACCION

N° USUARIOS

A.B.R. (Has)

Tipo Bocatoma

Q (l/s)

LONG. CANAL (Km)

1 2 3 4

Canal Huacariz Remonta Huayrapongo Jesus Chuco

174 102 25 973

351.98 133.35 162.58 508.54

PERM PERM RUST PERM

150 90 80 400

6 4 4.28 25

*Caudales promedios medidos con los instrumentos convenientes.

Descripción de las Obras Hidráulicas Visitadas:

Ubicación Geográfica Región

: Cajamarca

Provincia

: Cajamarca

Distrito

: Baños del Inca

Las bocatomas de estudio se encuentran en el río Chonta, perteneciente al distrito de Baños del Inca. Identificándose 4 de ellas y un viaducto que se detallan a continuación

Bocatoma Canal Tartar Grande Se encuentra al costado de la carretera Baños del Inca- Otuzco, se compone de una estructura con un barraje fijo y dos barrajes fusibles, cuya finalidad es elevar el tirante de agua para abastecer el canal adyacente.

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En avenidas de escorrentía ligera, el barraje fijo es suficiente para soportar el agua, sin embargo, cuando ocurren fuertes avenidas, los barrajes fusibles actúan para aliviar los caudales y que la estructura no se vea comprometida por exceso de carga.

Figura N° 5: Bocatoma del canal Tartar Grande

La bocatoma se regula por una válvula compuerta que se abre lo suficiente como para dejar pasar cierto volumen de agua. De acuerdo al diseño hidráulico y los requerimientos de las zonas de riego a abastecer, se puede dejar pasar más o menos agua. Figura N° 6 : Bocatoma del canal Tartar Grande, compuerta

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Bocatoma Huayrapongo Se encuentra en la dirección sur de la bocatoma Huacariz, se compone básicamente de un barraje fijo con dos fusibles. La compuerta se localiza en la parte este del cauce y abastece a Tartar Chico y localidades cercanas. Figura N° 6 : Bocatoma del canal Huayrapongo

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A diferencia de otros barrajes en el mismo cauce, el material de esta estructura es concreto ciclópeo. Su uso puede deberse a un aspecto presupuestal o posiblemente al diseño mismo. Es decir, las piedras medianas del concreto ciclópeo pueden absorber parte de la energía que transmite el agua, para que la cámara de carga no se vea saturada y no falle.

Figura N° 6 : Bocatoma del canal Huayrapongo

Viaducto – La Unión El Viaducto la Unión es una estructura hidráulica y a la vez vial, ya que permite el cruce de vehículos y a de las afluentes, en este caso del río Chonta. El viaducto la Unión es una obra de arte que se encuentra ubicada en la carretera Baños del Inca – Otuzco. El viaducto, tiene una longitud de 42.4 m con un ancho de 7.9 m, incluye calzada, más vereda de seguridad con baranda; además la altura de la losa de 1.60 m. Este viaducto además tiene 7 ductos de alcantarilla TMC como material, de 4.30 de ancho y un alto de 3.10, cabe mencionar que se observó en parte ciertos errores constructivos en la colocación de los pernos para la unión de las alcantarillas de TMC. Se puede apreciar también una superficie de 8 m ancho, que se ha hecho con concreto pobre, siendo una estructura que evita la socavación. Cabe mencionar que entre los ductos se ha construido estructuras aerodinámicas, que permite cortar las corrientes de agua evitando en todo momento la erosión de la estructura. Mayores detalles de la parte de diseño, se adjunta un plano de detalles a grandes rasgos, de la obra. Figura N° 7 : Viaducto la unión

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Figura N° 8 : Viaducto la unión

Bocatoma del Canal Remonta. Esta bocatoma es una estructura hidráulica especial, ay que, si bien es cierto que es una toma lateral de tipo fijo, esta se caracteriza por tener fusibles a ambos lados de las estructuras, que permite la disipación de la carga del río, ya que por si sola la carga sería muy grande y causaría daños irreparables en su curso, en zonas más bajas. Esta toma lateral tiene una compuerta la que regula el caudal para el canal, encontrándose 69.4 lts/s, se encuentra al margen derecho en el sentido del flujo. Las dimensiones de la esta estructura son que tiene una longitud de 19.5 de barraje fijo, más 2.40 m por fusible, que siendo dos a cada lado del barraje se tiene una longitud total, de 24.3 m. Tiene un salto de esquí de 2.10 m en longitud de arco. El Ancho de la zona de disipación de energía es de 24.3 x 6.30 m. Cabe mencionar que dicho barraje tiene Tubos de subpresión, usado para sacar el agua del subsuelo 11


Figura N° 8 : Bocatoma del canal Remonta

Finalmente se tiene la compuerta y el canal de salida, que son estructuras para regular el paso del agua y conducirlo a su destino.

Bocatoma Canal Jesús - Chuco Ubicado en las proximidades de una zona residencial en el distrito de Baños del Inca a la cual se puede ingresar previa documentación. El agua que hasta este punto llega es bastante turbia y arrastra varias botellas plásticas que son depositadas en la caída del vertedero.

Figura N° 9 : Bocatoma Canal Jesús Chuco

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La Bocatoma se regula por compuerta, la cual tiene el limnímetro correspondiente aunque de difícil acceso para su lectura, dejando en claro su autorización por la A utoridad Local del Agua. Siguiendo, encontramos que el Canal tiene una sección rectangular de 5 m de longitud para luego hacer el respectivo cambio de sección a la trapezoidal. Cabe señalar que este caudal es de gran capacidad ya que el Caudal Calculado es mayor a la de los anteriores Canales.

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CONCLUSIONES: -

Se confeccionó un croquis hidráulico, en el Croquis Hidráulico se muestran las obras encontradas, así como sus datos de localización, detalles y características que nos dan una idea general de las bocatomas o tomas laterales en un tramo especifico del Río Chonta

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Se ha obtenido los caudales de cada uno de los canales, los cuales han sido brindados por la Autoridad Local del Agua.

-

Se ha ampliado el conocimiento de este tipo de estructuras hidráulicas, complementándose así los conocimientos teóricos plasmados en la realidad. Con la finalidad de conocer y apreciar el impacto que genera este tipo de obras en la realidad para mejorar la condiciones y necesidades de vida de la población

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Referencias Bibliográficas 

VILLÓN BEJAR M. (2013). Diseño de Estructuras Hidráulicas. Ediciones Villón. Lima, Perú

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VILLASEÑOR. J. (1978). Proyectos de Obras Hidráulicas. Editor ial Universidad Autónoma de México (UNAM). Chapingo, México

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MANSEN VALDERRA. A. (2013). Diseño de Bocatomas. Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú



Manual de Criterios de Diseños de obras hidráulicas para la formulación de proyectos hidráulicos multisectoriales y de afianzamiento hídrico. Sección Bocatomas de Alta montaña

Linkografía 

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Rocha, A. (2009). Bocatoma, estructura clave en un proyecto de aprovechamiento hidráulico. [En línea]. Disponible en: http://www.imefen.uni.edu.pe/Temas_interes/ROCHA/La_bocatoma.PDF ARQHYS. (2012). Bocatoma- Estructura hidráulica. [En línea]. Disponible en: http://www.arqhys.com/construccion/bocatoma-estructura-hidraulica.html

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ANEXOS ANEXO N°1: DATOS PROPORCIONADOS POR EL ALA =(

ANEXO N°2: CROQUIS DE REFERENCIA DADO POR EL ALA =(

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