OBRAS DE CAPTACION DE AGUAS SUPERFICIALES AGUAS SUPERFICIALES Las aguas superficiales son aquellas que escurren en los cauces y presentan una superficie libre sujeta a la presión atmosférica. También son cuerpos de aguas superficiales las siguientes fuentes naturales: Ciénagas, lagos, lagunas, grutas, cenotes y las fuentes creadas artificialmente por el hombre (presas y embalses en general. !stas aguas representan una buena opción para para abast abasteci ecimie miento nto a las las pobla poblacio ciones nes rurales rurales o urbana urbanas s pre"io pre"io tratamie tratamiento nto,, establecido en función de los componentes indeseables y los par#metros de calidad e$igidos por las normas actuales.
OBRA DE CAPTACION Consiste en una estructura colocada directamente en la fuente, a fin de captar el gasto deseado y conducirlo a la l%nea de conducción, ya sea para obras de riego o para agua potable en poblaciones. poblaciones.
CAPTACION CAPTACION EN AGUAS SUPERFICIALES &e requiere de una fuente superficial como un rio o un lago considerando:
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La cantidad de agua que aporta la corriente, para lo cual se debe reali'ar un estudio hidrológico y un aforo. La demanda de agua que se requiera para el fin que se desee (riego, demanda de agua para una localidad, etc..
ELEMENTOS DE UNA OBRA DE CAPTACION CAPTACION DE AGUAS SUPERFICIALES . *. +. . -.
)ispositi )ispositi"os "os de toma (orificio (orificios, s, tubos tubos )ispositi )ispositi"os "os de control control (compue (compuertas, rtas, "#l"ul "#l"ulas as de seccionam seccionamient iento o )ispositi )ispositi"os "os de limpia limpia (rejil (rejillas, las, c#mara c#maras s de decantac decantación ión )ispositi )ispositi"os "os de contro controll de e$cede e$cedencia ncias s ("ertede ("ertederos ros )isp )ispos osit iti" i"os os de de afo aforo ro
Partes de una Captación
TOMAS DIRECTAS EN RIOS, ARROYOS Y CANALES DE RIEGO 1. BOCATOMA DIRECTA (CON O SIN BOMBEO): se define as% a la estructura que tiene como finalidad captar el caudal que escurre en un r%o, para irrigar una #rea bajo riego o generar energ%a mediante su utili'ación en una central hidroeléctrica. !s de suma importancia la ubicación de la bocatoma en el cauce del r%o, para la que se recomienda que el sitio elegido rena por lo menos las siguientes condiciones: a La dirección a ruta del flujo de agua debe ser lo m#s estabili'ada o definida. b La captación del agua ser# calculada en tiempo de estiaje. c La entrada de sedimentos hacia el caudal de deri"ación debe ser limitado en el m#$imo posible.
Toma empleando material rúsco
Ubicación de Toma en tramos curvos
2. PRESA DERIVADORA: es comn en los terrenos potencialmente a ser irrigados en un "alle, se encuentran a considerable distancia del cauce del r%o de donde se pretende obtener el agua, o en algunos casos se trata de terrenos relati"amente alta con respecto al ni"el del agua del r%o. La presa deri"adora, es un obst#culo que ele"a el ni"el del agua a una cota suficientemente alta que permita e$traerse agua del sitio, por lo que es necesario formar la carga hidr#ulica mediante la construcción de una presa de deri"ación que permita ele"ar el ni"el de la superficie del agua en el r%o a fin de que sea posible captar parte del caudal del r%o en forma oportuna y eficiente.
3. TOMAS DIRECTAS EN LAGOS: 3.1 LAGOS NATURALES !n los lagos, la captación se reali'a de manera similar reduciéndose al control de las compuertas y la limpie'a de las rejas, ya que los sedimentos se almacenan en estos mismos cuerpos de agua, aunque aquella materia flotante en los lagos debe ser considerada para e"itar su paso hacia la toma.
3.2 LAGOS ARTIFICIALES (PRESAS DE ALMACENAMIENTO) /na presa de almacenamiento se construye en el cauce de un r%o con el objeto de almacenar el agua que aporta la corriente para posteriormente emplearla segn las demandas que se tengan. Las partes esenciales de este tipo de obra son: 0 La cortina 0 La toma
0 !l "ertedor de e$cedencias Presa Derivadora
Las presas de almacenamiento son utili'adas cuando los r%os en épocas de estiaje tienen caudales menores al caudal requerido para la l%nea de conducción. !ntonces as%, en épocas de llu"ias la presa almacena una gran cantidad de agua que ser# utili'ada en épocas de sequ%a.
SIFONES DEFINICIÓN !s una estructura utili'ada para atra"esar depresiones o "%as de comunicación cuando el ni"el de la superficie libre de agua del canal es mayor que la rasante del cruce y no hay espacio para lograr el paso de "eh%culos o del agua. Los sifones se diferencian de los acueductos en que la sección del sifón se apoya directamente en las laderas de la depresión, siguen el perfil del terreno y solo apro"echan la carga de agua para el mo"imiento del flujo.
1eneralmente hay cambio de sección con respecto a los canales, por lo cual es necesario proyectar transiciones aguas arriba y abajo. Tanto en el ingreso y a la salida se instalan rejas para e"itar el ingreso de troncos, male'as y otros. Los sifones son estructuras hidr#ulicas que se utili'an en canales para conducir el agua a tra"és de obst#culos tales como un r%o, una depresión del terreno u otro canal. 2odemos diferenciar dos tipos de sifones en cuanto al principio de su funcionamiento: &ifón (normal y &ifón 3n"ertido.
SIFÓN NORMAL: conduce el agua pasando sobre el obst#culo y su funcionamiento se debe a la presión atmosférica que acta en la superficie del agua a la entrada4 para iniciar su funcionamiento es necesario producir el "ac%o en el interior del conducto, entonces la diferencia de presión en la entrada (2resión atmosférica y en el interior del conducto (presión cero o pró$ima a cero hace que el agua fluya en sentido ascendente al llegar a la cresta 5, el agua cae por gra"edad hacia la rama derecha dejando un "ac%o en la cresta lo que hace que el flujo sea continuo mientras no se introdu'ca aire al conducto, por ésta ra'ón la entrada al sifón debe estar siempre ahogada.
SIFÓN INVERTIDO: los sifones in"ertidos son conductos cerrados que trabajan a presión y se utili'an para conducir aguas en el cruce de una tuber%a por una depresión topogr#fica en la que se ubica un canal, una "%a, etc.
PARTES DE UN SIFÓN INVERTIDO: . *. +. . -. 7. 9.
)esarenador, )esag6e de e$cedencias Compuerta de emergencia y rejilla de entrada Transición de entrada Conducto o barril 8egistro para limpie'a y "#l"ulas de purga Transición de salida
o siempre son necesarias todas las partes indicadas pudiendo suprimirse u omitirse algunas de ellas.
1. Des!e"#$!: consiste en una o "arias compuertas desli'antes colocada en
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3.
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una de las parte laterales que descargan a un canal con pendiente superior a las del propio canal. &ir"en a la "e' para desalojar agua del sifón cuando por reparaciones en éste sean cerradas las compuertas o agujas de emergencia, se recomienda hacerlos de las dimensiones con"enientes para que pase el caudal por desalojar y unirlos al canal colector de la obra de e$cedencias. Con"iene locali'arlo antes de la transición de entrada. Des%&e #e e'e#e"s: es una estructura que e"ita que el ni"el del agua suba m#s de lo tolerable en el canal de llegada e"acuando el caudal que no pueda pasar por el sifón. 1eneralmente, consiste en un "ertedor lateral construido en una de las paredes del canal. 2ara el caudal normal la cresta del "ertedor estar# a ni"el de la superficie libre del agua. C$*+e!- #e e*e!%e" !e/00 #e e"-!#: por facilidad de construcción se locali'an a la entrada del conducto, o sea al finali'ar la transición de entrada. La compuerta de emergencia consiste en una o "arias compuertas desli'antes o agujas de madera qe corren sobre ranuras hechas en las paredes laterales o en "iguetas de hierro y que en un momento determinado pueden cerrar la entrada al conducto para poder hacer la limpie'a o reparaciones al mismo tiempo. La rejilla de entrada se acostumbra hacerla con "arillas de +;<=. T!"s$"es #e e"-!# s0#: como en la mayor%a de los casos, la sección del canal es diferente a la adoptada en el conducto, es necesario construir una transición de entrada y otra de salida para pasar gradualmente de la primera a la segunda. !n el dise>o de una transición generalmente es aconsejable tener la abertura de la parte superior del sifón un poco m#s debajo de la superficie normal del agua. !sta pr#ctica hace m%nima la posible reducción de la capacidad del sifón causada por la introducción C$"#-$: forma la parte m#s importante necesaria de los sifones. &e recomienda profundi'ar el conducto, dejando un colchón m%nimo de m en las laderas y de .-m en el cruce del cauce para e"itar probables fracturas que pudieran presentarse debido a cargas e$cesi"as como el paso de camionetas o tractores. Se4" -!"s5e!s0: por cuestiones de construcción, pueden ser: Cuadradas
8ectangulares ?;@A.Circulares 6. Ve0$##es e" e0 $"#-$: las "elocidades de dise>o en sifones grandes es de * B + m;sg, mientras que en sifones peque>os es de .7 m;sg. /n sifón se considera largo, cuando su longitud es mayor que - "eces el di#metro. 7. F"$"*e"-$: el sifón siempre funciona a presión, por lo tanto, debe estar ahogado a la entrada y a la salida. !l sifón funciona por diferencia de cargas, ésta diferencia de cargas debe absorber todas las pérdidas en el sifón. 8. Re%s-!$ +! 0*+e9 5050 #e +!%: se coloca en la parte m#s baja de los conductos, permite e"acuar el agua que se quede almacenada en el conducto cuando se para el sifón, para su limpie'a o reparación4 y consistir# en "#l"ulas de compuerta desli'ante, de las dimensiones que se estime con"eniente de acuerdo con el caudal a desalojar.
TIPOS DE SIFONES INVERTIDOS
R*s O;0s.< se emplean para cruces de obst#culos, para lo que se cuenta con suficiente desarrollo de terrenos que no presenten grandes dificultades de ejecución.
P$9$ Ve!-0.< con una o dos ramas "erticales, son preferidos para empla'amiento de poco desarrollo en caso de grandes dificultades constructi"as. )ebido a sus caracter%sticas de f#cil y reducido espacio, son muy aconsejables.
R*s Ve!-0es.< lo mismo que 2o'os Derticales
C$" *!s #e 0*+e9.< tiene su aplicación en obras de cruce de "%as subterr#neas.
VENTA=AS Y DESVENTA=AS Los sifones in"ertidos son económicos, f#ciles de dise>ar y de construir y han demostrado tener confiable capacidad de conducción. Los costos de dise>o, construcción y mantenimiento son factores que pueden hacer a un sifón in"ertido m#s factible que otra estructura. &in embargo la pérdida de carga producida en un sifón in"ertido es mayor que en los otros sistemas de cruce (acueductos, etc.
CRITERIOS DE DISE>O
!n el cruce de un canal con una quebrada, el sifón se proyecta para conducir el menor gasto y lo suficientemente profundo para no ser soca"ado, en ciertas ocasiones debido a sus dimensiones un sifón constituye un peligro, principalmente cuando est# cerca de centros poblados, siendo necesario el uso de rejillas pero con la des"entaja de que puedan obturarse las aberturas y causar remansos. Las dimensiones del tubo se determinan satisfaciendo los requerimientos de cobertura, pendiente en el suelo, #ngulos de doblados y sumergencia de la entrada y salida. !n sifones relati"amente largos. &e proyectan estructuras de ali"io para permitir un drenaje del tubo para su inspección y mantenimiento. Con la finalidad de e"itar ca"itación a "eces se ubica "entanas de aireación en lugares donde el aire podr%a acumularse. Cuando el sifón cru'a debajo de una quebrada, es necesario conocer el gasto m#$imo de la creciente.
