UNIVERSIDAD CATOLICA CATOLICA LOS ANGELE ANGELES S DE CHIMB CHIMBOTE OTE FACULTAD FACULTAD DE INGENIERI IN GENIERIA A ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TITULO: TIPOS DE OBRAS DE TOMA PARA APROVECHAMIENTOS APROVECHAMIENTO S HIDRÁULICO HIDRÁULICOS S
AUTORES: Wilmer Sánchez Sicce Helene Layza Rojas
ASESOR: Ing. Rigoberto Cerna Chavez
CHIMBOTE – 2014 2014 PERÚ
I. GENERALIDADES 1.1 Título: “Tipos de obras de toma para aprovechamientos hidráulicos”
1.2 Autores: Wilmer Sánchez Sicce Helene Layza Rojas
1.3 Asesor: Ing. Rigoberto Cerna Chavez
II. PLAN 2.1 Realidad Problemática. Para abastecer agua tanto para fines de riego y consumo humano, es necesaria una obra de toma o captación, siendo estas las primeras responsables que el abastecimiento sea eficiente; existen muchos tipos de obras de toma para los diferentes fines. Pero sin duda el problema está en decidir el tipo adecuado, siendo este determinado en base a factores y consideraciones a tomar en cuenta, siendo los siguientes: los caudales máximos y mínimos, pendiente, velocidad y materiales de arrastre del cauce, topografía de la zona, constitución geológica del suelo, etc. Para enfrentar todos los problemas mencionados se tiene que elegir y diseñar una toma que se adapte a estos. En el presente trabajo se definirán cada tipo de obras de toma y se determinará los factores que determinan un buen diseño de dichas estructuras.
2.2 Planteamiento del Problema. ¿Cuáles son los tipos de obras de toma y los factores que determinan un eficiente diseño de dichas estructuras?
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2.3 Objetivos. 2.3.1 General. Determinar los tipos de obras de toma para aprovechamientos hidráulicos y los factores que determinan un buen diseño de las mismas.
2.3.2 Específicos. Definir los diferentes tipos de obras de toma para aprovechamientos hidráulicos. Identificar los factores que influyen para un buen diseño de los diferentes tipos de obras de toma para aprovechamientos hidráulicos. Conocer las principales características de los diferentes tipos de obras de toma para aprovechamiento hidráulico.
2.4 Justificación. 2.4.1 Técnica Este trabajo tiene como justificación técnica establecer los criterios para el diseño hidráulico, mecánico y estructural de la infraestructura que se requiere en la primera fase del abastecimiento, es decir en la zona de captación. Dentro del conjunto de la captación, la Obra de Toma para abastecimiento de agua, puede ser cruda como en presas, comprende las estructuras que se requieren para controlar, regular y derivar el gasto hacia la conducción; su importancia radica en que es el punto de inicio del abastecimiento, por lo que debe ser diseñada cuidadosamente. Un mal dimensionamiento de la captación puede implicar déficit en el suministro ya que puede constituirse en una limitante en el abastecimiento(sub dimensionada), o en caso contrario encarecer los costos del sistema al operar en forma deficiente (sobredimensio nada urbana o rural).
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La obra de toma es la estructura hidráulica de mayor importancia de un sistema de aducción, que alimentará un sistema de generación de energía hidroeléctrica, riego, agua potable, etc. A partir de la obra de toma, se tomarán decisiones respecto a la disposición de los componentes de la Obra. Los diferentes tipos de obras de toma han sido desarrollados sobre la base de estudios en modelos hidráulicos, principalmente en aquellos aplicados a cursos de agua con
transporte de sedimentos.
2.5 MARCO TEORICO Se denomina obra de toma al conjunto de estructuras que se construyen con el objeto de extraer el agua de forma controlada y poder utilizarla con el fin para el cual fue proyectado su aprovechamiento. De acuerdo con el aprovechamiento se proyectan obras de toma para presas de almacenamiento, presas derivadoras, plantas de bombeo y tomas directas en corrientes permanentes. En el caso de las presas de almacenamiento, la función de la obra de toma depende de los objetivos del almacenamiento y así se tienen tomas para generación de energía eléctrica, para riego, dotación de agua potable, desvío de la corriente durante la construcción y como desagües para el vaciado rápido del vaso. Las obras de toma para abastecimiento de agua se utilizan en presas para controlar, regular y derivar el gasto hacia la conducción. Su importancia radica en que es el punto de inicio del abastecimiento, por lo que debe ser diseñada cuidadosamente para evitar un déficit en el suministro o en encarecer innecesariamente los costos del sistema por un sobredimensio namiento. La subvaluación en la capacidad de la toma genera un servicio de agua deficiente durante los periodos de máxima demanda, que se reflejan en la imposibilidad de
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entregar el caudal requerido o dejar tramos de la red de distribución sin suministro. Por otra parte, la sobrevaluación, además de encarecer los proyectos de obra, hace que la operación hidráulica sea deficiente, ya que puede implicar, en el caso de servicios entubados, bajas presiones. Las obras de toma pueden también funcionar como reguladoras, para dar salida a aguas con anticipación a la llegada de avenidas. Además, las obras de toma en presas pueden servir para vaciar el vaso cuando se hace necesario inspeccionarlo, hacer reparaciones indispensables, o para mantener el paramento mojado de la presa u otras estructuras normalmente inundadas. Las obras de toma pueden también auxiliar para descargar el vaso cuando se desean controlar peces inútiles u otros animales acuáticos en el vaso. El dimensionamiento de las obras de toma incluye como base, el conocimiento de la demanda de agua en sus diferentes usos (agrícola, ganadero o doméstico), así como los niveles de operación, mínimos y máximos, del cuerpo de agua de la fuente (presa, rio, corriente subsuperficial, manantial, etc).
1. Tipos de obras de toma: 1.1 Obras de toma superf i ciales: La obra de toma superficial es el conjunto de estructuras que tiene por objeto desviar las aguas que escurren sobre la solera hacia el sistema de conducción. Entre los diferentes tipos de obras de toma superficiales, encontramos las obras de toma de derivación directa, son las más recomendadas para obras hidráulicas en cuencas de montaña.
Obr as de toma de deri vación di recta:
Estas formas de toma son de las más antiguas y cuyo concepto aún se mantienen en vigencia como alternativa primaria para el riego de parcelas aledañas al río o quebrada. El diseño más rudimentario consiste en una simple apertura en el curso natural, orientando el flujo hacia sistema de conducción (normalmente un canal).
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Obr as de toma con canal de l i mpieza:
En este caso se permite el ingreso de sedimento a la toma, el mismo que es evacuado posteriormente. La obra de toma se diseña de manera que se logre, a través de un sistema de limpieza, separar el sedimento del caudal líquido.
Obra de toma frontal :
El principio de este tipo de obra de toma es lograr la captación de los caudales deseados sin la necesidad de cambiar bruscamente la dirección de flujo. El cambio de dirección se presenta después de la boca toma. La evacuación de los sedimentos se logra con ayuda de un separador horizontal, que aprovecha la disposición del flujo en dos fases agua-sedimento.
Obr as de toma en solera:
Aunque no son tan utilizadas en obras hidráulicas para cuencas de montaña como las obras de toma superficiales, dentro de las obras de toma en solera, encontramos un tipo conocido como obras de toma en tirol, las cuales tienen algunas aplicaciones importantes para estos casos, y podrían ser aplicadas perfectamente en las cuencas de montaña de las laderas andinas.
Obr a de toma en di ques
En escurrimientos perennes, cuando en época de estiaje el nivel del agua no alcanza a cubrir la toma, y el barraje es una estructura débil, lo más conveniente es la construcción de un dique. Los diques son estructuras definitivas construidas para obstruir el cauce, que se han simplificado en cuanto a los elementos que la componen, incorporando la obra de toma, el vertedor de excedencia y el desagüe de fondo dentro del propio cuerpo del dique.
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Bocatoma o captaci ón l ateral
Es muy utilizada cuando la fuente de aprovechamiento posee un caudal relativamente grande. El sitio se selecciona donde la estructura quede a una altura conveniente del fondo y, ubicada al final de las curvas, en la orilla exterior, y en lugares protegidos de la erosión o socavación.
Obr a tomas l ateral es
Estas estructuras hidráulicas son muy frecuentes en los distritos de riego. Se proyectan por lo general para derivar agua de canales principales. La línea de derivación puede hacerse con tubería que atraviese el fondo de la berma del canal. Cuando así ocurre se diseña como un conducto a presión en donde se presentan pérdidas locales y pérdidas por fricción. En el diseño de una toma lateral pueden ocurrir dos casos generales:
Captación con lecho filtrante Se define como bocatoma de lecho filtrante la estructura de captación de agua para acueductos de bajo caudal, que tiene la capacidad de prefiltrar el influente antes de conducirlo a la línea de aducción del sistema. Esto se logra mediante la utilización de un lecho granular, el cual filtra el agua y la conduce a un sistema de recolección por tuberías perforadas en el fondo del cauce. Estas tuberías perforadas se encuentran generalmente en disposición de espina de pescado o en forma reticular y a junta perdida en ambos casos. Otra forma de captaciones con lecho filtrante es la de filtro en canal o filtro dinámico.
Captación sumergida tipo dique-toma Cuando las corrientes de agua de escasos caudal y la secciones transversales del río en el sitio donde se proyecta la bocatoma son de poco ancho (0 a 10 m), es
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conveniente proyectar un dique con el objeto de garantizar el caudal que se debe captar, En el diseño de un dique - toma se tienen en cuenta los siguientes aspectos: En el área de captación dada, en la zona de rejilla, no se debe permitir el paso de material grueso; esto se logra dimensionando adecuadamente los espacios entre las barras de la rejilla de captación.
Obr a de toma en presa deri vadora
Las presas derivadoras, en términos generales, son aprovechamientos hidráulicos superficiales, en corrientes de bajo tirante, que permiten la captación del agua para diversos usos. Cuando el agua de un río se requiere aprovechar, pero por sus bajos niveles topográficos no permite captarlas de manera apropiada, es posible la construcción de una pequeña cortina con objeto de que los niveles mencionados aumenten para su derivación lateral. La presa derivadora consiste en: una cortina vertedora, la obra de toma y la estructura de limpieza. La obra de toma está formada por orificios alojados en un muro, paralelos al flujo del cauce, obturados con compuertas y operados con mecanismos manuales o eléctricos
2.6. DEFINICION DE TERMINOS Obra de toma: Conjunto de estructuras en la zona de captación, que permiten explotar de forma adecuada y eficiente el agua disponible en las fuentes, para beneficio del hombre. Fuente: http://es.scribd.com/doc/19283450/1-Obras-de-toma
Fuente o cuerpo de agua: Depósitos de agua, que puede ser del tipo superficial, subsuperficial o subterráneo. Fuente: http://es.scribd.com/doc/19283450/1-Obras-de-toma
Un dique: es un terraplén para evitar el paso del agua, puede ser natural o artificial, por lo general de tierra y paralelo al curso de un río o al borde del mar.
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Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Dique
Una bocatoma, también llamada captación, es una estructura hidráulica que está destinada a emanar desde unos cursos de agua, ya sean ríos, arroyos, o canales, así también como desde un lago o inclusive desde el mar, una cantidad considerable del agua que esta tiene disponible, para que la misma sea utilizada para una finalidad específica. Fuente: http://www.arqhys.com/construccion/bocato ma-estructura-hidraulica.html
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