República Bolivariana de Venezuela Universidad Rafael Urdaneta Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil Asignación Asignación Obras Hidráulicas Hidráulicas
Informe de Exposición del Grupo 4
Maracaibo, Marzo 2017
El desarrollo de un proyecto hidráulico, desde su planteamiento inicial de alternativas hasta su construcción y posterior operación, tiene como objetivo lograr un balance entre la oferta y la demanda y excesos de agua; entendiendo por balance que la oferta sea siempre igualo razonablemente mayor que la demanda o el exceso. Este equilibrio implica: El proceso de definición de un proyecto hidráulico, una vez conocidas las disponibilidades y las demandas y excesos, este condicionado condicionado por los aspectos siguientes: siguientes: • En usos de aprovechamie nto, cambiar el acontecer natural de las aguas (disponibilidades), transformándolas en disponibilidades netas, las cuales se irán convirtiendo en oferta, a medida que entren en operación las obras correspondientes. cor respondientes. • En usos de prot ección, cambiar el acontecer natural de las aguas (disponibilidades), de forma de eliminar los excesos. La oferta de control ocurrirá cuando se construyan las obras respectivas. • Transportar, oportunamente, las aguas reguladas hasta los sitios de consumo, cuando el uso
es de aprovechamiento y hasta los de disposición, cuando es de protección. La regulación y control se logra mediante embalses y estanques, que son obras de almacenamiento; o diques y canalizaciones que son obras de encauzamiento. Adicionalmente, pueden existir otro tipo de acciones de tipo preventivo, que ayudan al logro del deseado balance. TIPOS DE REGULACIÓN Y CONTROL DE LAS AGUAS: Toda modificación del régimen natural de las aguas implica una regulación o control de ellas, es decir, el agua hará algo que el hombre desea que haga. En líneas generales, existen dos tipos: • Con fines de aprovechamiento, que como su nombre lo dice es una modificación efectuada
con fines de uno o varios usos de aprovechamiento de las aguas. • Con fines de protección, que es una modificación efectuada con fines de evitar daños,
causados por la acción destructora de las aguas. Regulación y control de las aguas con fines de aprovechamiento. Cuando existe una disponibilidad siempre mayor que la demanda, no es necesaria la regulación. r egulación. Casi siempre es, pues, necesaria una regulación y ella puede tener lugar bien sea en la fuente, en la conducción o en la distribución del agua, o mediante cualquier combinación de ellas. Usualmente, las regulaciones en conducciones y distribuciones se refieren a factores operacionales de acople detallado y rara vez se definen en el esbozo preliminar de un proyecto. La regulación en fuente puede ser de corto o de largo período según las aguas sean retenidas (almacenadas) durante un período no mayor de un año o de varios años. Las primeras se denominarán regulaciones anuales y las segundas interanuales. La división entre corto y largo período no está demarcada, generalmente se toma un año, pues durante él ocurre una época de abundancia de agua (denominada invierno o época de lluvias en el trópico) y otra de limitaciones (Época de verano). En algunos casos, deben adoptarse tiempos más cortos (mes, semana o día).
Regulación y control de las aguas con fines de protección: Este concepto está íntimamente ligado a un nivel de riesgo admisible (expresado en términos de gastos, volúmenes o niveles), pues él es el que fija el exceso. Si la disponibilidad es igualo menor que el nivel de daños, el exceso es cero y no hay necesidad de regulación y control y, en consecuencia, de proyecto de protección. El nivel de riesgo, por su parte, está atado a la magnitud de los daños que el exceso puede causar, y como él a su vez, está condicionado a una probabilidad de ocurrencia, cabe concluir que el nivel mencionado viene relacionado con un factor probabilístico. La única forma de impedir todos los daños -cero riesgo- es que el proyecto de protección sea capaz de controlar el evento máximo probable de escurrimiento Figura 4.2 Definición de los excesos (DE) El exceso puede ahora definirse en una forma concreta así: si el valor de Tr correspondiente al nivel de riesgo aceptable es Trayel nivel que no causa ningún daño esRA, el exceso DE será: DE = DB-RA (4.2) donde DB es la creciente (disponibilidad) correspondiente a un período de retorno Tra Y RA es el riesgo aceptable para no causar daños. Los valores DB y RA pueden expresarse como gastos máximos o bien en unidades de volúmenes, cuando los daños sean causados no por un valor extremo de gastos, sino de volúmenes, o bien por niveles de agua e inclusive por tiempo de inundación. Existen situaciones en agricultura, por ejemplo, donde el daño es causado más por la duración de la inundación que por la inundación en sí. Niveles de los balances de disponibilidades contra demandas y excesos: La realización de un balance o confrontación entre disponibilidades y demandas o excesos es la herramienta principal para la estimación de las disponibilidades netas o el exceso, según fuese el caso. Las técnicas para realizar estos balances serán analizadas en los próximos apartes, pero es importante, discutir los niveles de detalles a los cuales ellos deben realizarse. Todo proyecto hidráulico en su proceso de planificación, va pasando a través de diferentes etapas de maduración, que lo llevan desde un diagnóstico que detecta los problemas a resolver, hasta los planos y especificaciones que permitan ejecutar las acciones físicas pertinentes, y luego la operación. Cada etapa de maduración o planificación, supone, entonces, un nivel de detalle diferente de todos sus componentes y elementos de juicio, entre los cuales es vital el balance antes citado. Embalses: Las facilidades de almacenamiento se clasifican en dos grandes categorías: embalses y estanques. En los primeros la capacidad física necesaria es usualmente facilitada por una configuración topográfica natural, mientras que en los segundos, esa facilidad se construye adhoc. Otra diferencia significativa radica en que las aguas aportadas a los embalses provienen
directamente de un río o quebrada, mientras que en los estanques, los gastos afluentes han sido casi siempre, previamente regulados o controlados. Dos diferencias más, consecuencias ambas de lo dicho en el párrafo anterior, merecen también destacarse: los embalses tienen capacidades relativamente mucho mayores que los estanques, y en estos últimos las aguas alimentadoras tienen, por lo general, un contenido bajo o prácticamente inexistente de sedimentos. Vaso de almacenamiento y obras de embalse: El vaso de almacenamiento es el espacio físico que va a ser ocupado por las aguas del embalse. Las obras hidráulicas que conforman el embalse son las siguientes: • Presas,que son los obstáculos que se interponen en los ríos, represando las aguas y creando, así, los embalses propiamente dichos. • Tapones, son estructuras similares a las presas, pero construidas fuera de los lechos de los ríos. Su objetivo es cerrar los botaderos naturales de los vasos de almacenamiento. • Tomas, son las obras destinadas a permitir la extracción en forma regulada de las aguas del embalse, con el propósito de satisfacer las demandas o controlar los excesos. • Descargas de fondo, están destinadas a dos propósitos generales, evacuar sedimentos y facilitar el vaciado total del embalse en caso de emergencia. • Aliviaderos, son aquellas estructuras hidráulicas destinadas a dar salida a los excesos de agua del embalse, diferencias entre las disponibilidades brutas y netas. Generalmente, los alivios correspondientes están sometidos a algún tipo de control. • Obras de desvío, son aquellas obras cuyo propósito es desviar provisionalmente las aguas del río, con el fin de permitir la construcción de las obras de embalse. • Obras misceláneas, serían aquellas de diversa índole, como, por ejemplo, muelles para uso recreativo, estructuras para facilitar el paso de peces y obras de protección contra la erosión. No todos los embalses poseen todas las obras señaladas, salvo las presas y aliviaderos que siempre son necesarias; por ejemplo, en un embalse exclusivamente para fines de protección, la toma puede no ser necesaria, o bien en un río con un largo período de verano con gastos nulos, no se requeriría la obra de desvío.
Ubicación del embalse: La ubicación de un embalse depende de muchos factores, entre los cuales merecen destacarse: • Configuración topográfica del vaso de almacenamiento .En principio, los mejores lugares son aquellos que tienen un área inundada amplia para alturas pequeñas, con sitios de presa angostos (curvas de áreas-capacidades achatadas, ver Literal e. de este aparte). Lugares con botaderos naturales, salvo que sean aprovechables para ubicación de aliviaderos, no son recomendables.
• Características geológicas del vaso de almacenamiento.Los vasos impermeables son la mejor
selección, pero no siempre es posible. Deben evitarse lugares donde exista la posibilidad de formación de cavernas. • Localización de las obras de embalse .- Aquellos vasos que presentan sitios apropiados, tanto técnica como económicamente, para ubicar las obras antes descritas son recomendables. Especial importancia tiene la localización de la presa, pues ella es, por lo general, la estructura más costosa. La ubicación de las obras de embalse se tratará en los Capítulos S, 6 y7. • Factores climatológicos.- La evaporación y el viento son variables que se deben considerar; por ejemplo, un embalse muy llano -curva de áreas-capacidades muy extendida- puede ocasionar pérdidas por evaporación significativas, que afecten sensiblemente el balance disponibilidades-demandas. El viento muy fuerte puede producir serios problemas de oleaje, que aunque, por lo general, no son determinantes en la ubicación de los embalses, no pueden despreciarse en su concepción. • Uso y valor de la tierra.- El uso actual y potencial de las tierras a ser inundadas por el embalse es un factor importante, pues él influye en los costos que pueden ser determinantes en el análisis de la bondad económica del embalse. • Consideraciones ecológicas.- La influencia que el embalse puede tener en el sistema ecológico circundante, es un elemento de juicio imprescindible, especialmente en embalses grandes. Capacidad total de los embalses: La Figura 4.3 muestra esquemáticamente los diferentes componentes de la capacidad total (Cl) de un embalse; la cual viene determinada por la siguiente ecuación: CT =CM +CO =CS +CMA +CN +CC (4.3) donde: • La capacidad muerta (CM), es aquella situada por debajo del nivel mínimo de operación, es decir, de la cota de toma más baja del embalse. Como su nombre lo indica, no es utilizable y tiene dos componentes que se definen a continuación: Capacidad para sedimentos (CS), que es la capacidad destinada a recibir los sedimentos que se van depositando en el embalse al ser interrumpido el libre discurrir de las aguas. Capacidad muerta adicional (CMA), cuya función es crear un nivel mínimo de operación más alto que el que existiría si CM fuese igual a CS. Esto ocurre con frecuencia en embalses con fines hidroeléctricos, para crear una carga mayor, o para mantenerse dentro del rango de operación de las turbinas. Es común que CMA sea cero para el resto de los usos. • La capacidad total de operación (Ca) es el espacio dentro del cual se mueven las aguas y está constituida por las dos componentes siguientes: La capacidad normal de operación o útil (CM, es aquella necesaria para balancear las disponibilidades brutas y las demandas de usos de aprovechamiento. La capacidad de control (CO, tiene una función similar a la anterior, pero destinada a usos de protección. Figura 4.3
En el esquema la Figura 4.3 aparece además, el término CAC, que se denomina capacidad adicional de control y que no se computa dentro de la capacidad totaL Esta capacidad CAC es el volumen comprendido entre el nivel de alivio y el nivel máximo que alcanzan las aguas en el embalse. El nivel de alivio es aquel a partir del cual, el agua comienza a rebosar por el aliviadero y, en consecuencia, no puede ser aprovechada. Este nivel coincide con el borde superior del aliviadero cuando no existen compuertas. Sin embargo, el agua al botarse requiere de una altura mínima sobre el nivel de alivio, que genera un volumen (CAC), que indirectamente cumple una función amortiguadora de las crecidas de entrada al embalse. No siempre la capacidad total de un embalse contiene todos los componentes señalados, por ejemplo, si el uso es sólo de aprovechamiento, el valor de CC es cero y, en el caso contrario, uso de protección, la capacidad CN no es necesaria. Asimismo, como ya se mencionó, CMA con frecuencia es innecesaria. Determinacion de los diferentes niveles en el embalse: Las alturas de las presas que forman los embalses, serán tales que garanticen la capacidad total CT, así como la capacidad adicional de control CAe. Adicionalmente, esas alturas deben ser suficientes para que no se ponga en peligro la integridad física de las presas, lo cual se previene mediante un borde libre apropiado, que impide el rebose de las aguas por encima de sus crestas. Los diferentes niveles del embalse se determinan con la ayuda de la curva correspondiente de áreas capacidades, de la siguiente forma (Ver Figura 4.3): • Nivel de sedimentos, es la altura correspondiente a la capacidad para sedimentos CS. Este cálculo supone una distribución de sedimentos en estratos horizontales, como ya se mencionó, esta aproximación es conservadora. • Nivel de aguas mínimas, corresponde en la curva de áreas-capacidades a la capacidad muerta CM y representa la cota mínima de toma. En algunos casos, se colocan por debajo de este nivel e incluso del anterior; el objeto perseguido es hacer uso de la capacidad muerta durante los primeros años de operación del embalse, cuando todavía no ha habido suficientes aportes de sedimentos. Es frecuente esta situación cuando el embalse se construye por etapas. También se colocan más bajas las descargas del fondo. • Nivel de aguas normales, es la altura que resulta de la suma de las capacidades normal y muerta CN y CM. • Nivel de alivio, viene representado por la altura que resulta de la suma de la capacidad de operación más la de control y la muerta CO, CC y CM, es decir, la capacidad total CT. Este nivel es el que garantiza la apropiada operación del embalse. El nivel fija la cota de la cresta del aliviadero, cuando éste no tiene mecanismos de control, como compuertas. Cuando estas últimas existen, la cresta del aliviadero estará por debajo del nivel de alivio (Ver Figura 4.20). Nivel de aguas máximas, se calcula de la curva de áreas-capacidades para una capacidad igual a la suma de la total CTy la adicional de control CAe. • Nivel de la cresta de la presa. Al nivel anterior se le agrega, como antes se dijo, un borde libre para fijar la altura total de la presa. Este borde libre garantiza que la presa no será sobrepasada
por las aguas en situaciones excepcionales creadas por los efectos del viento en el embalse, tal cual se discute en el próximo literal. Estanques: Las facilidades de almacenamiento conocida como estanques, las aguas aportadas a los estanques, los gastos afluentes han sido casi siempre, previamente regulados o controlados, los embalses tienen capacidades relativamente mucho mayores que los estanques, y en estos últimos las aguas alimentadoras tienen, por lo general, un contenido bajo o prácticamente inexistente de sedimentos. Clasificacion: Existen numerosos tipos de estanques, que se podrían clasificar de diferentes formas dependiendo del criterio que se adopte para ello. En un primer intento puede usarse la siguiente división de acuerdo al material de que estén construidos: • Tierra, que pueden ser excavados, conformados por diques, o bien combinación de los dos anteriores. Generalmente se utilizan para volúmenes cuantiosos, en comparación a otros tipos de estanques. Sus principales problemas son: garantizar la impermeabilidad y el costo de mantenimiento; además de las pérdidas por infiltración y las que puede ocasionar la evaporación, por ser usualmente descubiertos. • Concreto, son los más utilizados por su versatilidad y flexibilidad. Los hay de diversas formas, pero los cilíndricos y los rectangulares son los más comunes, con techo o sin él. Los hay de concreto armado tradicional o pretensados, e inclusive de partes prefabricadas. Pueden utilizarse económicamente para capacidades pequeñas y media nas, hasta de unos 80.000 m3• Asimismo, pueden localizarse en el suelo, subterráneos o elevados; este último tipo para capacidades más pequeñas. Tienen poco costo de mantenimiento. • Metálicos, son también versátiles y flexibles, casi siempre de acero, siendo las formas más usuales la cilíndrica y la esférica. Su mejor adaptabilidad es para capacidades pequeñas y medianas, con localizaciones similares a los de concreto. Su mayor inconveniente son los costos de mantenimiento. • Otros tipos , existen estanques de otros materiales: plásticos y de asbesto-cemento, para capacidades muy pequeñas, cuya utilidad es principalmente a nivel del usuario final. Además del estanque propiamente dicho, son necesarias algunas obras complementarias, tales como: las de alimentación (tuberías o canales y sus mecanismos de control), las de extracción con mecanismos similares; los reboses que juegan un papel similar a los aliviaderos, pero que sólo deben funcionar en situaciones anormales, y los drenajes, que tienen una función semejante a las descargas de fondo de los embalses.
Ubicación: La ubicación de los estanques está básicamente condicionada por la función específica que deben cumplir, por lo cual resulta más apropiado tratar el tema en los capítulos correspondientes a cada uso en particular. Capacidad de los estanques: El uso de estanques es común en proyectos de abastecimiento urbano y con menos frecuencia en proyectos de riego e hidroeléctricos. Normalmente, como ya se dijo, los aportes han sufrido una regulación previa, lo cual les quita, a efectos prácticos, casi totalmente su componente aleatorio. Su objetivo principal es adaptar este aporte regulado al requerimiento a nivel de usuario (consumidor, regante o patrón de generación). La operación, rara vez, tiene un ciclo mayor de un día. Las implicaciones mencionadas en el párrafo anterior aunadas a las características del espacio y a que éste usualmente es techado, permite simplificar la Ecuación 4.10 a: VF = Vo + RP-CU (4.11) donde RP es la demanda promedio, que proviene de la regulación previa (aporte) y CU el consumo real del usuario. Normalmente el volumen inicial (V) se supone cero y la ecuación se aplica en forma similar at Ejemplo 4.2, para el día más desfavorable, con unLit horario. La Figura 4.13 muestra la representación gráfica correspondiente. Para los estanques, CT usualmente es igual a CN, aunque si las aguas contienen sedimentos, habrá que dejar una previsión para CS. Aún en estos casos, la mayoría de los estanques tienen facilidades de drenajes de sedimentos, y CS sería cero. También, existen CAC, pero no como control, sino como una capacidad de rebose de emergencia. Caracteristicas generales Funciones
La captación directa de aguas superficiales se plantea en las siguientes situaciones: • Cuando el río o quebrada tiene, con un riesgo aceptable, agua suficiente para cubrir sin
regulación las demandas. • Cuando las aguas reguladas en un embalse son descargadas a un curso de agua y captadas
aguas abajo para ser conducidas a los centros de consumo • Cuando las aguas de un río o quebrada son captadas y conducidas a un embalse, en el cual se
regulan para acoplarlas a las demandas.
• Cuando las aguas se extraen directamente de un cuerpo natural de agua almacenada, tal
como un lago o el mar. En estos casos existe una regulación natural de las aguas. En líneas generales, la función de una obra de captación directa de aguas superficiales es extraer las aguas del río, quebrada, lago o mar, para colocarlas en las obras de conducción que las lleven a los centros de consumo. A continuación se hace un breve comentario sobre los casos anteriores de captación directa de aguas superficiales (Ver figura 1 para esquemas simplificados de cada situación). Caso A: Sobre un río existe una captación directa que no tiene ninguna regulación aguas arriba,
la cual surte a un sistema de riego cercano. Esta obra, por lo tanto, sólo capta agua durante la temporada de riego. Se está, entonces, en el primer caso, de la figura 2. Caso B: La concepción de las obras es similar al caso anterior y con los mismos fines. Sin
embargo, posteriormente se construyó aguas arriba un complejo hidroeléctrico que tiene un embalse cuya capacidad de regulación es de tipo diario, lo cual no afecta la operación de la captación directa puede considerarse, también, en el Caso 1 de la figura 2. Caso C: Sobre un río existe una captación directa destinada a suplir las demandas de una ciudad.
Esta captación funciona en el caso 3; es decir, durante la época de lluvia el agua sobrante captada se almacena en un embalse situado fuera del río y posteriormente, estos volúmenes almacenados y regulados, conjuntamente con las aguas captadas durante el estiaje cubren los requerimientos correspondientes. Caso D: Este sistema tiene un embalse fuera del río que es alimentado por dos captaciones
directas: sobre dos ríos distintos. Ambas corresponderían al Caso 3 de la figura 2. Sin embargo, una de ellas recibirá en el futuro las aguas reguladas por un embalse, con lo cual se encontraría en el Caso 2. Caso E: Es un típico Caso 2 de la figura 2, pues el embalse efectúa la regulación de las aguas para
riego y abastecimiento de poblaciones. Caso F: Para el enfriamiento de una planta termoeléctrica se toma agua de un pequeño embalse adyacente. Como las aguas, ya calientes, retoman al mismo cuerpo de agua, no se requiere regulación. Este caso es una recirculación y no se muestra en la figura 1.
Figura 1: Casos analizados de captaciones directas.
Figura 2: Casos de captaciones directas en aguas superficiales.
Capacidad de toma La capacidad de la toma de la captación es en función de las demandas que ella deba satisfacer. En este sentido, es aplicable a estas situaciones los ajustes del caso, siendo el principal de ellos la estimación del riesgo o de la garantía de suministro de la demanda. En embalses, al haber regulación, se reduce el riesgo de falla de cobertura de unas determinadas demandas, respecto al riesgo equivalente en una captación directa. La manera usual de calcular el riesgo involucrado es mediante una curva de duración. La veracidad de tal cálculo se halla directamente relacionada con la calidad y cantidad de información disponible para elaborar la curva. Las curvas de duración normalmente se construyen para gastos diarios, lo cual es suficiente en la mayoría de los casos de captación sin regulación posterior, pues durante las épocas secas las fluctuaciones de los gastos instantáneos son despreciables. Sin embargo, cuando existe regulación posterior donde se desea captar la mayor cantidad de agua razonablemente posible durante el invierno, es decir, en épocas de lluvias, trabajar con gastos diarios en lugar de instantáneos puede ocasionar errores significativos. La solución ideal sería disponer de un registro de datos de escurrimiento instantáneos suficientemente largo, lo cual, en algunos casos podría lograrse haciendo uso de modelos de simulación. Cuando la obra de captación tiene regulación de aguas arriba de ella; su riesgo se equipara al del embalse respectivo, salvo que exista una cuenca intermedia apreciable, caso en el cual se caería en las situaciones anteriores. Es importante recordar que una curva de duración hace caso omiso de la cronología de gastos; es decir, sólo suministrará información sobre el porcentaje de tiempo que una determinada demanda es igualada o superada por los escurrimientos del río, pero no señala en absoluto la secuencia correspondiente. Cuando se requiera este tipo de información, habrá que recurrir a curvas de frecuencia de gastos mínimos. La capacidad máxima de la toma debe estar condicionada por el valor máximo de la demanda instantánea. A su vez, este último valor, puede coincidir o no con las demandas medias, dependiendo de si la derivación atiende directamente al centro de consumo o si entre ellos existen medios de regulación como estanques. La capacidad de toma debe llevar implícita un riesgo aceptable, cuyo valor se fija de acuerdo con las demandas a cubrir. Crecida de proyecto Al estar ubicadas sobre el río, las captaciones directas deben estar protegidas contra las crecidas de ellos. El grado de protección y período de retomo de la crecida depende en principio de los mismos factores que para el caso de aliviaderos de embalses. Sin embargo, es indudable que la ruptura de una obra de este tipo no ocasionará, por lo general, un desastre semejante a la destrucción de un embalse, de allí que normalmente se acepten riesgos mayores. En Venezuela ha sido normal adoptar períodos de retomo entre 25 y 50 años para captaciones directas de envergadura y valores mucho menores para pequeñas
tomas, como las que se usan en acueductos rurales (diques-tomas). Indudablemente, que para determinar la crecida de proyecto deberán tomarse en cuenta la existencia o no de embalses aguas arriba. COMPONENTES, TIPOS Y UBICACIÓN Componentes y tipos En líneas generales, una captación directa de aguas superficiales consta de las siguientes partes: • Obra de control del río: Constituida usualmente por un obstáculo que crea una cota o
nivel mínimo de agua suficiente para poder extraer las aguas. En algunas situaciones, este obstáculo puede no existir, bien sea porque el propio río tiene naturalmente un umbral (obstáculo), o porque la captación de las aguas se hace mediante bombeo. • Obra de toma: Puede plantearse mediante gravedad o por bombeo. En la primera, la cota
de agua generada por el obstáculo crea la carga suficiente para captar las aguas a través de orificios o vertederos, normalmente con mecanismos de regulación. En la segunda, la obra se encuentra ubicada dentro del cuerpo de agua y el agua es extraída de allí mediante bombas. • Obras de limpieza: Son aquellas destinadas a impedir en lo posible que penetren los
sedimentos dentro de la toma y, en general, a que se atarquine la zona de captación. Dependiendo del destino de las aguas (abastecimiento o hidroelectricidad), es frecuente que aguas abajo de la toma se coloquen desarenadores, antes de entrar en las obras de conducción. • Obras de protección y encauzamiento: En algunas situaciones las alteraciones hidráulico-
fluviales que produce la obra de captación, puede generar efectos dañinos, particularmente inundaciones en áreas vecinas. Para impedir dichas inundaciones, se construyen obras de protección tales como diques marginales o muros. En este tipo de obras también se incluyen las de encauzamiento, que tienen como fin, además de proteger, dirigir las aguas hacia la captación. • Obras misceláneas: Estas son obras complementarias, tales como vías de acceso, casetas
de controles, etc. No todas las captaciones directas disponen de las obras arriba mencionadas, pues la complejidad de ellas depende de muchos factores, dentro de los cuales merecen destacarse la cuantía del gasto a captar y la magnitud y tipo de río donde se encuentra ubicada la obra. Sin embargo, las obras de captación de aguas superficiales pueden dividirse generalmente en dos grandes tipos:
1. Derivación por gravedad, en las cuales la derivación o captación de las aguas se hace en su totalidad por la acción del peso del agua. 2. Derivación por bombeo, es decir, aquellas donde es necesario suministrar energía externa para extraer las aguas. Por consideraciones de índole práctica, en este capítulo se ha procedido a dividir al primer tipo en dos categorías, dándole tratamiento a las obras de derivación por gravedad de pequeña envergadura, denominadas usualmente dique-toma, pues requieren de criterios de diseño menos rigurosos. Esta última categoría es de uso común en captaciones de acueductos rurales en zonas montañosas (en Venezuela, un acueducto rural es aquel que suple a comunidades de menos de 5.000 habitantes).
Figura 3: Esquema de elementos de una obra de captación típica. Relación entre el tipo de toma y el tipo de río Aunque no existe una relación rigurosa entre el tipo de toma a utilizar y el tipo del río es indudable que están íntimamente ligados. A continuación, se hacen un conjunto de comentarios generales en este sentido, pero se advierte que esta relación no es la única que influye en la selección del tipo de captación, pues como ya se dijo antes, la magnitud de los gastos y del propio río influyen notablemente. Sin embargo, un conocimiento apropiado
de la dinámica del río es siempre ayuda indispensable en la correcta definición de una obra de captación directa. • Captaciones en torrentes montañosos: Los torrentes montañosos son cursos de agua de
pequeña cuenca tributaria que, por su localización, presentan fuertes y variadas pendientes con gran capacidad de arrastre de fondo (ver figura 3). Están ubicados usualmente en gargantas estrechas, con frecuentes afloramientos rocosos, sobre un lecho formado por grandes cantos rodados, grava y arena gruesa. Las crecidas, al igual que los gastos de estiaje, son de poca magnitud dada la pequeña extensión de sus hoyas. En general, las captaciones son por gravedad, debido a la disponibilidad de cota. Para el control del nivel mínimo de las aguas se usa generalmente un pequeño dique u obstáculo en el río, a excepción de aquellos casos en los que dicho control se logra por un umbral natural de roca antecedido por un pozo. Este tipo de obra se denomina dique-toma. Existen también ríos de régimen torrencial, donde los gastos son relativamente grandes y pueden, entonces, obtenerse aprovechamientos de cierta envergadura. En estas situaciones habrá que recurrir a obras mayores, tales como las señaladas para los ríos de piedemonte. • Captaciones en ríos de piedemonte: Estos cursos de agua están localizados en los valles al
pie de las cordilleras (ver figura 4) tienen cauces con pendientes medias altas y gran capacidad de arrastre de fondo. En general, presentan lechos sobre depósitos aluviales de profundidad variable formados por gravas y cantos rodados, arenas y limos. Las crecientes son de gran magnitud dada la gran extensión de las hoyas y lo relativamente corto de sus tiempos de concentración. En aguas bajas, generalmente presentan cauces trenzados, poco definidos y cambiantes con el tiempo, con la eventual presencia de islas (Ver figura 4). Usualmente, la captación es por gravedad, mediante un vertedero para el control del nivel mínimo de las aguas en épocas de estiaje. Este tipo de captación se denomina obra de derivación. • Captación en ríos de llanura: Estos ríos están localizados en zonas de topografía plana con
pendientes de fondo bajas (ver figura 4); presentan una capacidad moderada de arrastre de fondo, el cual se limita a arenas y limos. En general, son cauces ubicados sobre profundos depósitos aluvionales formados por arenas, limos y arcillas. Las crecidas son de gran magnitud y duración dada la gran extensión de las hoyas que drenan, presentándose una gran variación del tirante entre aguas bajas yaguas máximas, lo que ocasiona grandes zonas de desborde para esta última condición. Generalmente presentan cauces meandrosos, bien definidos, con lenta evolución de los meandros a través del tiempo.
Figura 4: Esquema típico de tipos de río. PROYECTOS DE DIQUE-TOMA Descripción general Los cuatro tipos más usuales de pequeños diques-tomas en torrentes montañosos son: •Caso 1: Dique-toma con captación incorporada y conectada directamente a la aducción (Ver
figura 5). •Caso 2: Dique-toma con captación lateral y rejilla (Ver figura 7). • Caso 3: Dique-toma con captación integrada y rejilla (Ver figura 6). • Caso 4: Captación directa del torrente, sin dique-toma (Ver figura 8).
Figura 5: Dique-toma con aducción incorporada.
Figura 6: Dique-toma con captación de rejillas incorporada.
Figura 7: Dique-toma con captación lateral.
Figura 8: Captación directa desde un pozo natural. En los tres primeros casos, el control del nivel mínimo de las aguas se logra mediante una pequeña presa de gravedad de baja altura (dique-toma), generalmente de concreto ciclópeo, con una depresión en la parte central que trabaja como un aliviadero de cresta ancha. La captación en los dos primeros casos puede ser interrumpida por la presencia de azolves aguas arriba del dique-toma, no así en el caso de la tanquilla y reja central ubicada en el cuerpo de la presa, donde la máxima velocidad de la corriente ocurre por encima del dispositivo de captación, arrastrando cualquier sedimento que se deposite sobre el mismo. La captación del cuarto caso es la más económica de todas por cuanto las obras se limitan a una excavación en el umbral rocoso de control, la colocación de la tubería de captación y la construcción de un pequeño tapón de concreto ciclópeo; sin embargo no es frecuente encontrar una morfología del torrente como la requerida. El dique-toma del tercer caso, como ya se dijo, es la estructura usualmente empleada para controlar el nivel mínimo de las aguas y captar los pequeños gastos requeridos en los torrentes montañosos. En general, es una presa de gravedad de concreto de muy baja altura, sobre la cual vierten las aguas del río; en la parte central presenta una depresión en la que está ubicada la captación, consistente en una rejilla de protección, un canal recolector, y una tubería de descarga. Generalmente, esta tubería conduce el flujo a un tanque desarenador, ubicado inmediatamente aguas abajo del dique-toma, el cual tiene por finalidad remover los sedimentos que pasan a través de la rejilla. Los problemas que presentan los diques-tomas se centran principalmente en la abrasión o desgaste mecánico, debido al rozamiento de los sólidos transportados por el agua; en la erosión que ocurre al pie de la estructura, consecuencia de la caída a que son sometidas las aguas que vierten; y en los impactos de los grandes fragmentos de roca que arrastra el torrente en épocas de crecidas. Criterios de ubicación En la selección del sitio donde se ubicaría el dique-toma se deben considerar los siguientes factores: • Los gastos de estiaje deben ser iguales o mayores que los requeridos con el nivel de
garantía necesario. • La cota debe permitir la conducción por g ravedad de las aguas captadas al menos hasta el
desarenador o aducción.
• El sitio debe estar en un trecho de cauce relativamente recto, de pendiente constante,
con un ancho que facilita la colocación del dique-toma. Aguas abajo debe permitir la ubicación de la tubería de descarga y del tanque desarenador. • En lo posible, el sitio debe presentar afloraciones rocosas en las márgenes y en el fondo
del cauce, o en su defecto, un estrato de material suelto en el lecho de poco espesor; todo esto a fin de garantizar un buen anclaje de la estructura del dique toma y evitar la erosión excesiva al pie del mismo. • Si es posible, deben seleccionarse sitios donde la hoya hidrográfica presente pocos
problemas de 383 erosión, es decir, donde el cauce y la superficie de la cuenca sean estables hasta una distancia considerable aguas arriba. DERIVACIONES POR BOMBEO Descripción general La derivación de aguas superficiales por bombeo es el conjunto de estructuras empleado para captar directamente el escurrimiento de los ríos de llanura. Esta situación se da con frecuencia en los tramos de los ríos de muy baja pendiente, cercanos a su desembocadura, en el mar o en un gran curso de agua de características similares. Adicionalmente, la captación de aguas superficiales por bombeo también puede ocurrir, (aunque no tan frecuente y generalmente para pequeños gastos) en ríos de piedemonte o de montaña, siempre y cuando puedan crearse condiciones aceptables. Por lo general, no es una situación común. Las captaciones mediante bombeo en lagos o en el mar, son similares a la torrestomas con bombeo en los embalses. En el caso de tomas en el mar, el oleaje deberá tenerse presente a los efectos estructurales, dando la debida protección. Por otra parte la salinidad del agua, originará la necesidad de proteger los equipos (bombas, tuberías, válvulas, etc.), contra la acción corrosiva. Este aparte se refiere básicamente a las tomas en ríos de llanura que son los más frecuentes. Debe aclararse, sin embargo, que es práctica usual en agricultura el uso de motobombas o similares (captaciones móviles directas) de pequeños gastos, las cuales prácticamente, captan el agua sin ninguna obra especial, sino simplemente con la introducción de la tubería de succión de la bomba en el río. La captación usual por bombeo está constituida principalmente por una dársena o entrante ubicada en la ribera del río, al final de la cual se encuentra el pozo de bombeo, donde se localizan las bombas. La parte inferior de dicha dársena conforma el canal de aproximación, cuya función es conducir las aguas al mencionado pozo (Ver figura 9).
El canal de aproximación es normalmente de fondo horizontal y sección rectangular, verificándose el flujo por la diferencia de elevación entre el nivel del río y el nivel del pozo de bombeo. La velocidad del agua en dicho canal deberá ser tal que permita la decantación de los sedimentos suspendidos (mayor al menos de 1 m/seg), para la condición de tirante normal en el río y para el gasto de diseño a ser captado. Por esta razón, es usual colocar tabiques divisores intermedios en los casos en que haya períodos durante los cuales el gasto captado sea inferior al del diseño, permitiendo así operar una sección parcial del canal, y en consecuencia mantener velocidades que impidan la sedimentación (Ver figura 10). El pozo de bombeo está ubicado al final del canal de aproximación y se comunica con éste por ejemplo, a través de aberturas rectangulares, protegidas con rejas que eviten la entrada de cuerpos flotantes. Esas aberturas tienen previstas ranuras verticales que permiten la colocación de tableros para impedir la entrada del agua al pozo de bombeo, a fin de realizar labores de reparación o mantenimiento. Dicho pozo presenta internamente una pantalla transversal cuyas aberturas se alínean con los ejes de las bombas, con la finalidad de lograr un flujo de aproximación a las mismas lo más uniforme posible. Por esta misma razón, el fondo del pozo desciende hacia las bombas con una cierta pendiente, volviéndose horizontal bajo éstas. En los casos en que se prevean períodos durante los cuales el gasto captado sea inferior al de diseño, se deberán colocar pantallas longitudinales que limiten la circulación del agua en la sección transversal correspondiente a las bombas en operación; esto último con la finalidad de evitar sedimentación dentro del pozo y favorecer un flujo de aproximación a las bombas lo más uniforme posible.
Figura 9: Esquema de una captación directa por bombeo Las unidades de bombeo empleadas son de eje vertical autocebantes; de éstas, usualmente se utilizan los siguientes tipos: • Bombas sumergibles, de eje vertical donde el motor eléctrico y la carcasa de la bomba
forman una sola unidad, la cual puede quedar totalmente sumergida. Por el diseño de su impulsor abierto y su bajo número de revoluciones, estas bombas se caracterizan por la
posibilidad de bombear aguas con alto contenido de sedimentos en suspensión sin sufrir daños. Generalmente operan para cargas de bombeo bajas, en el orden de 5 m a 10 m, y para un amplio rango de caudales; asimismo, aceptan fuertes variaciones en el nivel del agua del pozo de bombeo, con límites superior e inferior determinados por razones operativas y por la ocurrencia de cavitación, respectivamente; y en el caso del inferior, por la necesidad de enfriamiento. La descarga se realiza en un orificio de eje horizontal en la carcasa, lo que hace necesario un codo y un conducto vertical para conducir el agua fuera del pozo de bombeo (Ver figura 11) • Bombas de turbinas verticales multietapas , donde el motor eléctrico o de combustión
interna está en la parte superior del pozo de bombeo, por encima del nivel de las aguas máximas. En éstas el motor es de combustión interna, si es de eje horizontal y está acoplado a un cabezal que transmite la rotación a un eje vertical solidario a los impulsores (uno o varios), situados en la parte inferior del pozo. En el caso de motores eléctricos, se tienen usualmente ejes verticales.
Figura 10: Corte de un canal de aproximación con tabique divisorio
Figura 11: Esquema de pozo de bombeo con bomba sumergida
Figura 12: Pozo típico de bombeo con bomba no sumergible La carcasa y el cabezal están unidos por un tubo o columna, dentro del cual gira el eje mencionado, y por donde se conduce el agua hasta la salida del cabezal. Por el tipo de diseño interno del eje y de los impulsores, estas bombas se caracterizan porque solamente pueden bombear aguas claras, ya que son muy vulnerables a la abrasión por los sedimentos, especialmente cuando son de alto número de revoluciones. Generalmente, operan en amplio rango de cargas de bombeo y caudales, teniendo la versatilidad de incrementar dicha carga colocando impulsores adicionales (etapas). Por el tipo de impulsores empleados, estas
bombas requieren cierta altura de agua sobre el primer impulsor, a fin de evitar cavitación en el mismo. (Ver figura 12). En la mayoría de los casos, las aguas captadas tienen un gran contenido de sedimentos, lo que sólo permite el empleo de bombas sumergibles de baja carga. Por otra parte, es frecuente que para llevar a los centros de consumo se requieran cargas de bombeo elevadas que no pueden ser generadas por este tipo de bombas. Por ambas razones, es necesario recurrir al empleo de desarenadores y de una segunda estación de bombeo capaz de suplir la carga adicional necesaria. La selección de las unidades de bombeo de dicha estación no tendrá ninguna restricción en cuanto a la presencia de sedimentos, ya que éstos serán removidos por los desarenadores mencionados. El tipo de estructura usualmente empleado en la construcción de la dársena y el pozo de bombeo es la de pantallas verticales de tablestacas, ya que una vez hincadas permiten excavar el material confinado por ellas sin uso de entibado, y sin disturbar el suelo que las rodea; estas pantallas son arriostradas y sostenidas mediante envigados metálicos. El fondo del pozo y del canal es de concreto armado. Los principales problemas a los que está sometido el diseño de las derivaciones por bombeo son los siguientes: • Variación del cauce principal del río a través del tiempo, lo cual ocasionará la formación de
zonas de sedimentación a la entrada del canal de aproximación, con los siguientes problemas de operación y mantenimiento. Esta situación debe ser evitada por la ubicación apropiada de la derivación en tramos donde el río sea relativamente estable. • La captación de sedimentos proveniente s del arrastre de la carga de fondo del río, con el
resultante deterioro prematuro de las bombas, sedimentación de los mismos en el canal y pozo de bombeo, y operación ineficaz de los desarenadores. Este problema debe ser reducido al mínimo ubicando la rasante del canal por encima del fondo del cauce, en una altura razonable. • La socavación localizada al pie del canal por las modificaciones inevitables producidas en el
cauce, lo cual ocasionará la remoción del material bajo la losa del canal. Esta situación se evita continuando el tablestacado de la dársena bajo la entrada del canal, e hincando las tablestacas por debajo del nivel de la socavación potencial. • La destrucción de las bombas por abrasión, debido a la escogencia incorrecta de las
mismas, o bien por la captación de sedimentos no previstos provenientes del arrastre del fondo del río.
• La operación incorrecta de las bombas por un mal diseño del pozo de bombeo: cavitación
en el impulsor, vórtices de gran magnitud que permiten la entrada de aire a las bombas, etc. Criterios de ubicación En la selección del sitio de ubicación de la derivación por bombeo, se considerarán los siguientes factores: • El tramo del río seleccionado para la condición de gasto de estiaje, debe presentar una
cota de aguas tal que permita el tirante mínimo necesario en el canal de aproximación, así como la elevación mínima requerida de la rasante del mismo sobre el fondo del río. • El sitio debe estar en un tramo de cauce relativamente estable a través del tiempo,
configurado por una curva suave cuya ribera exterior coincida con el margen donde se ubicarán las obras de conducción. De esta forma, la entrada del canal coincidirá con la zona de mayores profundidades de la sección transversal seleccionada, permitiendo tener la mayor diferencia de elevación posible entre el fondo del río y la rasante del canal, y disponiendo, por otra parte, de la mayor capacidad de arrastre de sedimentos del río frente a la entrada del canal. • Adicionalmente, la ribera en cuestión deberá conformar una terraza con elevación por
encima de las máximas crecidas del río, a fin de proteger contra inundaciones los desarenadores y la estación de bombeo de carga alta, usualmente necesaria por las razones mencionadas antes. • La ribera seleccionada deberá tener un material relativamente estable a la erosión lateral
del río, que a la vez permita hincar el tablestacado necesario para construir la dársena y el pozo de bombeo. Es usual proteger dicha ribera con enrocado una cierta longitud aguas arriba y aguas abajo de la dársena, a fin de contar con una protección adicional contra la erosión lateral. • En general, deben seleccionarse sitios donde la hoya hidrogr áfica presente la menor
erosión, a fin de hacer mínimo el problema de los sedimentos captados evitando la abrasión en las bombas y facilitando la operación en los desarenadores. Tipos de conducciones Existen 3 tipos de conducción:
Conducciones a presión, que es cuando el flujo se transporta a presiones confinadas por contornos solidos
Conducciones con superficie libre, es decir cuando se transporta el flujo por canales abiertos a la atmosfera. Conducciones mixtas, la cual es una combinación de las dos anteriormente mencionadas, es decir solo una parte de la conducción es a presión confinada o a canal abierto.
Para seleccionar el mejor tipo de conducción se toma en consideración primordialmente el tema económico, cabe destacar que los niveles topográficos influyen ampliamente ya que una conducción de superficie libre requiere de un gradiente topográfico favorable en sentido de la corriente, el caudal es otro factor importante al diseñar la conducción, los caudales grandes favorecen económicamente a una conducción a canal abierto. Hay ocasiones en las que aunque haya un gradiente gravitacional favorable, las condiciones topográficas no favorecen para la colocación de un canal abierto y es preferible colocar tuberías con flujo a presión mas adaptable a la topografía natural del trazado sin hacer grandes inversiones en estructuras especiales. Cuando no hay un gradiente gravitacional favorable es necesario una conducción a presión, para que el flujo llegue al destino es necesario la implementación de bombas de tal manera que aumente la energía y logre llegar a el lugar requerido. En la mayoría de los casos se colocan estaciones de bombeo siendo la solución mas económica. En la mayoría de los casos la conducción esta acompañada por requerimiento operativo confinado es decir a presión tales son los casos como la distribución de agua mediante acueductos, sistemas de riego por aspersión o de energía hidroeléctrica. Componentes de una conducción a presión De forma amplia la conducción a presión puede dividirse en 3 tipos:
Conducciones por gravedad, este tipo solo se puede aplicar cuando existe un desnivel positivo entre el sitio de salida y el de llegada. Conducción por bombeo, son las que requieren bombas para suministrar energía extra y así poder llegar al destino. Conducción mixta, son las que utilizan gravedad y bombeo durante el recorrido.
Ampliamente podemos decir que la conducción a presión posee los siguientes componentes:
Las tuberías, este es el elemento básico de la conducción a presión, pueden ser una o mas de una construidas por etapas o conjuntamente.
Las estaciones de bombeo, comprende todo lo que tiene que ver con equipo de bombeo, controles eléctricos, válvulas, obras civiles, etc. Necesarios para la operación correspondiente. Las obras de protección, contra los golpes de ariete que son aquellas previsiones que se toman para amortiguar con seguridad las sobrepresiones originadas por este fenómeno. Los controles, son los dispositivos que permiten regular el gasto y las presiones para garantizar un adecuado suministro de agua o bien que generan señales de alerta ante cualquier situación anormal en el funcionamiento. Los estanques, tienen funciones diversas en la aducción tales como acoplar el suministro a las demandas de agua o bien para suministrar agua de arranque de estanques de bombeo. Las obras complementarias, en estas se pueden mencionar los túneles, los apoyos de las tuberías, los puentes, los anclajes, las obras de drenaje, las obras de protección a la tubería, las obras de servicio, las obras de protección ambiental y líneas de transmisión eléctrica. Las piezas especiales y otros, tales como conos, codos, tes, etc. Así como bocas de visita, purgas y descargas, válvulas de admisión y expulsión de aire.
Obras, estructura y dispositivos complementarios a las aducciones Además de las tuberías se requiere de un conjunto de elementos complementarios para el transporte del agua tales como:
Estaciones de bombeo
Estas son estructuras donde se alojan las moto-bombas, y están en general diversificadas por un patio donde se instalan las unidades, las válvulas de control y llenado de las tuberías, los múltiples de entrada y salida de la aducción y la grúa para el montaje de los equipos. La estación también debe poseer una sala de mandos que tenga una visual del patio, aquí se colocan los tableros para el accionamiento de los grupos y dispositivos de seguridad. Se debe tomar en cuenta en la estación de instalaciones para el uso personal de los operadores, de un deposito, de un taller para reparaciones menores y de área suficiente para el estacionamiento y movilización de vehículos de carga. Adyacente a la casa de mandos se localizara la subestación eléctrica para la debida alimentación a los motores. Cabe destacar que en las estaciones de bombeo deben construirse sobre terrenos en optimas condiciones de fundación así como también un buen sistema de drenaje interior y exterior diseñados con un amplio margen de seguridad, procurando así que la cota de terreno de instalación este por encima de un eventual nivel de inundación. En ciertos casos por razones técnicas y económicas en ciertos sistemas de aducción conviene fraccionar la altura total de elevación de agua construyendo 2 o mas estaciones, en estos casos las bombas deben ser idénticas y el numero de maquinas iguales en cada estación. Cuando las bombas van a ser colocadas a la intemperie, deben hacerse las provisiones necesarias en la construcción para proteger sus motores y otros mecanismos.
Estanques
Son estructuras cuyo almacenaje de agua cumple diversas funciones tales como:
Absorber las fluctuaciones de la demanda de los centros de consumo uniformando así los caudales de la aducción
Dotar a los sistemas de distribución de volúmenes de reserva para ciertas contingencias.
Cuando se colocan a la entrada de una estación de bombeo, para cumplir los déficits momentáneos de gastos en la línea y para proporcionar un control piezómetrico en la succión de los grupos
Generalmente por la capacidad de almacenamiento requerida en las aducciones los estanques que resultan mas convenientes son los de concreto, usualmente postensados. Los estanques generalmente deben ser ubicados en un terreno en optimas condiciones de fundación para así evitar sensibles asentamientos que se puedan producir. Los estanques deben tener tuberías de rebose y limpieza, en los respectivos diseños se deben contemplar obras de protección de terreno en los puntos de descarga de agua. En las tuberías de entrada se suelen poner válvulas de accionamiento controlado por los niveles del liquido en las estructuras, a su vez indicados por un medidor independiente.
Apoyos
Estos se utilizan para la colocación de las aducciones y su súper-estructura generalmente son metálicas o de concreto, con asientos adecuados para la tubería. La luz entre los apoyos viene determinada por las características del conducto. A veces se suele colocar un anillo metálico alrededor de la tubería el cual es fijo al apoyo para así evitar posibles movimientos durante la conducción, este anillo también suele ser utilizado como refuerzo estructural de la tubería. Para el diseño de los apoyos se deben tomar en cuenta todas las cargas que puedan actuar incluyendo las de fricción en la superficie de asiento, así como también las cargas de viento y sismo en un caso particular de diseño.
Puentes
Estos son construidos para salvar depresiones del terreno o cursos de agua de anchos considerables, en muchas ocasiones se utilizan puentes metálicos convencionales cuyos tableros se apoyan en la tubería.
Anclajes
Son estructuras de concreto que cumplen con la función de
Soportar las acciones dinámicas ejercidas por el flujo Cuando un sector del conducto se someta a una presión hidrostática Cuando la inclinación del conducto determine esfuerzos inadmisibles. Cuando se desea restringir el movimiento en alguna parte de la aducción También suele utilizarse en los estribos de puentes por esta penúltima razón.
Túneles
Estos son usados en casos de diseño donde los terrenos son montañosos ya que resulta mas económico mantener la línea de energía por debajo de la elevación natural de ciertos sectores, que la alternativa de incrementar la altura estática, por lo general se utilizan en las aducciones por gravedad.
Elementos de control
Están constituidos por todos aquellos medidores y sensores de presión, de gastos, de volúmenes de agua totalizados, de niveles en los estanques, de temperatura, en fin de todas aquellas magnitudes y factores eléctricos, mecánicos e hidráulicos que permiten calibrar el correcto funcionamiento del sistema de conducción.
Válvulas de admisión y expulsión de aire
Estas son colocadas en los puntos altos y cerrarán o abrirán sólo cuando la línea sea vaciada o la presión interna sea igual o menor a la atmosférica.
Bocas de visita
En aducciones de diámetro mayor de 800 a 900mm, es conveniente colocar estas estructuras siempre cerca de las descargas, de esta manera se hace posible el acceso al interior de la tubería para su inspección y mantenimiento.
Descargas o purgas
Son estructuras que se colocan en los puntos bajos de las aducciones y están constituidas por un conducto en cuyos extremos se conecta a una pieza T intercalada en la tubería principal, se utilizan para la limpieza de la tubería y para cualquier labor de reparación o modificación que requiera de su vaciado.
Envolturas de concreto
Es una protección para la tubería, se utilizan en situaciones tales como:
En el cruce enterrado de cursos de agua, para evitar daños por socavación. En la colocación de la tuberías de acero en zonas inundable, como complemento del peso propio de la aducción con el fin de evitar la flotación del conducto vacío. En el cruce de carreteras sujetas a un intenso desplazamiento de cargas pesadas.
Tanquillas
Son estructuras de concreto que se utilizan para el alojamiento de válvulas y medidores, facilitando su inspección revisión y mantenimiento.
Obras de drenaje
Donde se localicen interferencias objetables entre el régimen natural de escorrentía superficial y el trazado de la aducción deberán proyectarse obras de drenaje, incluyendo las estructuras de captación, conducción y disposición.
Obras de preservación ambiental
Muchas veces la construcción de una aducción ocasiona alteraciones ambientales apreciables, relacionada a deforestación y movimientos de tierra. Es indispensable que el alcance del proyecto incluya la reforestación o cualquier otra actividad que sea recomendable para hacer la mínima incidencia sobre el medio ambiente.
Señalación
A fin de facilitar la inspección, revisión y mantenimiento de las tuberías es recomendable que cada cierta distancia o en puntos significativos de su trazado se indique de forma clara y resistente a las acciones externas la progresiva y cota de rasante del conducto y cualquier otra información de interés.
