CARATULA
INDICE
VISITA A LA BOCATOMA DE ANGASMAYO
I. INTRODUCCIÓN
El presente informe trata sobre la visita a la Bocatoma de Angasmayo que se llevó a cabo el día 19 de Agosto del presente, con la presencia de todos los integrantes del grupo. En el presente informe trata, la primera parte ubicación de la bocatoma, luego objetivos de la visita, marco teórico, donde se define lo que es una bocatoma, tipos y funciones. Así mismo la descripción de la bocatoma, descripción de sus componentes, luego las conclusiones y recomendaciones; evidenciados con las fotografías de la visita al campo. El recorrido realizado fue primero a la Bocatoma de Angasmayo, aguas abajo encontramos el aliviadero, conduciéndonos a la Central Hidroeléctrica de Huarisca pasando a la cámara de carga, y por ultimo terminara el canal distribuyendo para uso agrícola a todos los sectores de la provincia de Chupaca.
II. UBICACIÓN DE LA BOCATOMA El lugar de la bocatoma se encuentra ubicado en la margen derecha del hermoso y cristalino Río Cunas, a solo 21 kilómetros de la Ciudad de Huancayo y a menos de 12 kilómetros de Chupaca. −
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Lugar:
Comunidad campesina de Angasmayo
Distrito:
Chambará
Provincia:
Concepción
Departamento:
Junín
País:
Perú
Altitud:
3443 msnm.
III. OBJETIVOS DE LA VISITA
Conocer la bocatoma en esta oportunidad la del proyecto de ANGASMAYO, y los elementos más resaltantes que la componen como barraje fijo en este caso, ventanas de captación y otros como los veremos más adelante.
Determinar el fin de la construcción de una bocatoma.
Determinar los parámetros que se deben de cumplir para el funcionamiento correcto del sistema.
IV. MARCO TEÓRICO 4.1. BOCATOMAS Definición: Se define así a la estructura que tiene finalidad de derivar parte o el total del caudal que discurre en un río, para irrigar una área bajo riego o generar energía mediante su utilización en una central hidroeléctrica.
4.2. TIPOS DE BOCATOMAS: En lo referente a los tipos de bocatomas, podemos clasificar en 4, a saber:
a. Toma directa Se trata de una toma que capta directamente mediante un canal lateral, que por lo general es un brazo fijo del río que permite discurrir un caudal mayor que el que se va a captar. Su mayor ventaja es que no se necesita construir un barraje o azud que por lo general constituye una de las partes de mayor costo. Sin embargo; tiene desventaja de ser obstruida fácilmente en época de crecidas, además permite el ingreso de sedimentos hacia el canal de derivación.
b. Toma Mixta o Convencional Se trata de una toma que realiza la captación mediante el cierre del río con una estructura llamada azud o presa de derivación, el cual puede ser fijo o móvil dependiendo del tipo del material usado. Será fija cuando se utiliza un elemento rígido, por lo general concreto, y será móvil cuando se utilizan compuertas de acero o madera. La captación en ese tipo de bocatomas se realiza por medio de una ventana que puede funcionar como orificio o vertedero dependiendo del tirante en el río.
c. Toma Móvil Se llama así aquella toma que para crear la carga hidráulica se vale de un barraje móvil. Son tomas que por la variación de niveles en forma muy marcada entre la época de estiaje y avenida, necesitan disponer de un barraje relativamente bajo, pero que para poder captar el caudal deseado necesitan de compuertas que le den la cota a nivel de agua adecuado. A los barrajes con compuertas que permiten el paso del caudal de avenida a través de ellos se les conoce como barraje móvil. Su principal ventaja es que permite el paso de los materiales de arrastre por encima de la cresta del barraje vertedero o azud.
d. Toma Tirolesa o Caucasiana Son tomas cuyas estructuras de captación se encuentran dentro de la sección del azud, en un espacio dejado en él, protegido por una rejilla que impide el ingreso de materiales gruesos. Estas tomas no son recomendables en ríos donde el arrastre de sedimentos es intenso, y que podrían causar rápida obstrucción de las rejillas. Conviene comentar que la gran mayoría de ríos del Perú son muy jóvenes y arrastran gran cantidad de sedimentos en épocas de crecidas, por lo que la construcción de estas tomas debe ser donde las condiciones lo favorezcan. Para concluir el tipo de bocatoma más recomendable para realizar la captación de un caudal determinado previamente, depende de la altura del vertedero, de las condiciones de la cimentación, del flujo en el río, remanso aguas arriba, de la disponibilidad de los materiales de construcción y del monto del dinero asignado para Ia ejecución de la obra.
4.3 CRITERIOS GENERALES:
4.3.1 Barraje Vertedero o Azud La altura del barraje vertedero está orientada a elevar o mantener un nivel de agua en el río, de modo tal que, se pueda derivar un caudal hacia el canal principal o canal de derivación. También debe permitir el paso de agua excedente por encima de su cresta. Es lógico que el nivel de la cresta dé Ia carga suficiente para derivar el caudal diseñado para irrigar las tierras servidas por la bocatoma. Es recomendable dar formas a la cresta de modo tal que eviten la presencia de presiones negativas que podrían generar capitación que causen daños al concreto. Es conveniente aplicar la fórmula del W.E.S. (U.S. Army Engineers, Waterways Experiment Station) para el dimensionamiento preliminar pero, es recomendable dar un poco de robustez debido a que por lo general las fórmulas dan secciones muy esbeltas y fáciles de ser dañadas por las erosiones del río.
La sección de barraje vertedero deberá ir tomando forma para resistir a las solicitaciones de las fuerzas debido a la presión del agua, efectos sísmicos, empuje de tierras y subpresión.
4.3.2 Solado o Colchón Disipador Debido a la colocación del barraje vertedero en el cauce del río se genera un incremento de energía potencial que, al momento de verter el agua por encima del barraje se transforma en energía cinética que causa erosión y por lo erosivo se construyen estructuras de disipación, conocidas como: solados (apron), colchón disipador (stilling basin), etc., que buscan o tienen por objetivo formar un salto hidráulico que logra disipar la energía cinética ganada por el barraje vertedero.
Dónde: Co: cota del terreno en 0 C1: cota del colchón disipador P: altura del barraje H: altura de lámina vertiente d1: tirante del río al pie del talud hf 0-1 : pérdida por fricción entre 0 y 1 VH: velocidad en Ia cresta del barraje vertedero V1: velocidad al pie del talud
4.3.3 Enrocado de Protección o Escollera Al final del colchón disipador es necesario colocar una escollera o enrocado (rip - rap) con el fin de reducir el efecto erosivo y contrarrestar el arrastre del material fino por acción de la filtración.
4.3.4 Control de Filtración El agua que se desplaza por debajo de la presa vertedero causa arrastre de material fino creando el fenómeno de tubificación: este problema se agrava cuando el terreno es permeable. Dónde: S: camino de percolación C: coeficiente de Bligh Dh: diferencia de nivel entre el nivel aguas arriba y aguas abajo del barraje vertedero
4.3.5 Canal de Limpia El canal de limpia es la estructura que permite reducir la cantidad de sedimentos que trata de ingresar al canal de derivación, así como la eliminación del material de arrastre que se acumula delante de las ventanas de captación. Su ubicación recomendada es perpendicular al eje del barraje vertedero y su flujo paralelo al del río y formando Un ángulo entre 60 y 90 con el eje de la captación, a menos que se realice un modelo hidráulico que determine otras condiciones.
4.3.6 Toma o Captación Estructuras Componentes de la toma:
Rejilla (Trash Racks) Su objetivo básico es impedir que los materiales de arrastre y suspensión ingresen al canal de derivación, los cuales causan obstrucción y desborden aguas abajo de la captación.
Ventana de Captación. La captación de agua se realiza mediante una abertura llamada ventana de captación debido a que se encuentra a una altura de 0.60 m. del piso del canal de limpia como mínimo
Cámara de Decantación o Desripiador Después que el agua rebosa el vertedero de la ventana de captación, es necesario atrapar o decantar el material que ha podido pasar a través de la rejilla; a esta estructura que realiza la decantación y aquietamiento del agua antes que éste ingrese a la zona de compuertas de regulación, se le conoce como cámara de carga, cámara de decantación a desripiador.
Compuerta de Regulación. Son aquellas compuertas que regulan el ingreso del caudal de derivación hacia el canal principal. Por lo general se recomienda que el área total de las compuertas sea igual al área del canal conducto aguas abajo.
Transición. De acuerdo al criterio del diseñador, algunas veces se suele unir las zonas de las compuertas con el canal mediante una transición. que a la vez permite reducir las pérdidas de carga.
Estructuras de Disipación Coma producto de la carga de posición ganada por colocación de la cresta del vertedero de derivación a una altura sobre el lecho del río, se genera una diferencia entre el canal antiguo y la zona del bocal, que es necesario controlar mediante la construcción de una estructura de disipación. Esta estructura por lo general tiene un colchón o poza disipadora, que permite disipar dentro de la longitud de la poza de energía cinética adquirida del flujo y así salir hacia el canal de derivación un flujo más tranquilo.
Aliviaderos En algunos casos por mala operación de las compuertas de regulación ingresa mayor cantidad de caudal al canal de derivación; para controlar esta situación no deseada es necesario colocar un aliviadero. Por lo general los aliviaderos se colocan cerca de las compuertas de regulación.
4.3.7 Muros de Encauzamiento Son estructuras que permiten encauzar el flujo del río entre determinados límites con el fin de formar las condiciones de diseño pre-establecidas (ancho, tirante, remanso, etc.) Estas estructuras pueden ser de concreto simple a de concreto armado.
4.3.8 Diques de Encauzamiento En la mayoría de los casos, al colocar un obstáculo (barraje) en un río, por un remanso hacia aguas arriba podría causar inundaciones a los terrenos ribereños, situación no deseada que se podría agravar si el río forma un nuevo cauce coma consecuencia del remanso y que podría dejar aislada a la bocatoma. Para controlar esta situación se construyen diques de encauzamiento por lo general del tipo escollera si existen canteras de rocas en la zona del proyecto.
V. DESCRIPCIÓN DE LA BOCATOMA Por medio de esta bocatoma se captan las aguas provenientes del río Cunas que son utilizadas por la planta hidroeléctrica de Huarisca, así como para el sistema de riego. Está construido con concreto armado de f'c = 175 kg/cm2, con una capacidad máxima de captación de 2.90 m3/s. La bocatoma consta de las siguientes componentes:
Barraje fijo
Colchón disipador
Desripiador
Compuertas del desripiador
Canal de desfogue
Ventana de captación
Compuertas de entrada
Transición
Compuerta de limpieza
Muro de ala
Muro de concreto alrededor del barraje fijo
Obras de arte aguas abajo
VI. DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES 1. Barraje fijo: Estructura de concreto armado de 175 Kg/cm2 con un acabado superficial de piedra enchapada las dimensiones de esta obra son: 23.50 m de largo y un ancho parabólico de 8 m x 2.50 m de alto provisto de un colchón disipador de 25 m de largo x 3 m de ancho y una altura de 2.50m (aproximado)
BARRAJE FIJO=23.50M
2. Colchón disipador: sirve para disipar la energía de manera que el agua pase al cauce no revestido con velocidades lo suficientemente bajas para no producir erosiones.
3. Desripiador: es una cámara donde se acumula el material solido que pasa por la ventana de captación .
4. Compuertas del desripiador: son las compuertas que se utilizan para eliminar el material grueso que se acumula en la toma.
5. Canal de desfogue: canal por donde circula todo el material grueso retenido en el desripiador.
6. Ventana de captación: están equipados con compuertas metálicas que regulan el ingreso máximo de caudal (0.966 m3/s) en cada una de las compuertas. Estos tienen una altura de 0.60 m de ancho x 3.00 m de largo. En este caso está cubierto por la película de agua debido al caudal que trae el rio por las lluvias.
7. Compuertas de entrada: permiten el paso del caudal necesario para el uso. Se encuentran instaladas en las ventanas de admisión y tienen como dimensiones 1 x 1.80 m, las compuertas son deslizantes con marcos de perfiles de acero y volante con planchas de acero de 1/4" de espesor.
8. Transición: lugar en donde el agua se acumula para pasar al canal principal. Tiene la forme de un trapecio.
9. Compuerta de limpieza: sirve para evacuar materiales solidos que se acumulan en el barraje fijo.
10. Muro de ala.- sirve de protección al desborde de las máximas avenidas.
11. Muro de concreto alrededor del barraje fijo
No se pudo verificar la presencia mampostería alrededor del barraje lo cual no apoya al encauzamiento en época de grandes avenidas.
12. Obras de arte aguas abajo
Muro de mamposteria.
fijo
VII. CONCLUSIONES
Para la construcción de una bocatoma se toma en cuenta diversos parámetros como distancias de un punto del rio hasta donde se quiere hacer llegar el agua, lo cual determinara la pendiente a tomar en cuenta; también la topografía de la zona donde se construirá la bocatoma.
Las bocatomas se realizan con la finalidad de captar un determinado volumen de agua, líquido que será transportado para diferentes tratamientos y posteriores usos o aplicaciones.
El fin del barraje vista es de retener el agua para generar presión hidrostática para que el agua fluya por las ventanas de captación; desacumular los sedimentos y arenas que se conglomeran durante los días.
Es importante tener puntos de control los cuales nos reportan el aumento o descenso del caudal del rio.
Previo al diseño de una bocatoma se tiene que hacer un estudio cuantificado de Hidrología, Topografía, Transporte de sedimentos, Geología, etc., en el sector de emplazamiento de la toma
VIII. RECOMENDACIONES
Las estructuras como las bocatomas son obras hidráulicas de gran repercusión, y por ello se recomienda tener la consideración de muchos aspectos entre los cuales están los teóricos, experimentales y prácticos.
Debe tenerse presente que en el planeamiento, diseño, construcción, operación y mantenimiento de una bocatoma la ingeniería civil tiene un papel muy importante, pues se emplea a plenitud.
El informe técnico desarrollado sirve como guía para posteriores estudios y proyectos relacionados con la toma.
IX. ANEXOS 1. Elementos de una bocatoma de toma lateral
2. La ingeniería civil en el diseño de una bocatoma En el diseño de una obra de toma se requiere emplear al máximo los conocimientos del ingeniero civil. Las cinco fases correspondientes a una bocatoma son: a) Planeamiento b) Diseño c) Construcción d) Operación, y e) Mantenimiento.
Son numerosos los aspectos de la ingeniería en general y de la ingeniería civil en particular que intervienen en el diseño de una obra de toma. Prácticamente debe emplearse a plenitud casi todas las especialidades de la ingeniería civil. Pero, además intervienen otros aspectos de la ingeniería. Sin pretender que la relación sea limitativa se presenta a continuación una relación de los principales temas vinculados al diseño de una obra de toma. Ellos son: a) Estudio de la Demanda b) Topografía c) Meteorología d) Hidrología e) Transporte de Sedimentos f) Hidráulica Fluvial g) Geología h) Geodinámica i) Geotecnia j) Sismicidad k) Materiales de Construcción l) Diseño Hidráulico m) Diseño Estructural n) Diseño Electromecánico o) Procedimientos de Construcción p) Modelos Hidráulicos.
