1 ventana de captación ucc

7/25/2019 1 Ventana de Captacin ucc

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OBRAS HIDRAULICAS

Manuel Vicente HERQUINIO

ARIASIng. MECANICO DE FLUIDOSHIDRAULICA e HIDROLOGIA

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS


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I. INTRODUCCION

El agua es fuente de vida y este recurso hdrico cobra msimportancia da a da ya que la poblacin del mundo seduplica cada cuatro dcadas.

Se requiere de Estructuras Hidrulicas que permitan elaprovechamiento de este recurso as como tambin sirvande proteccin adecuada durante las avenidas.

Un buen diseo consiste en proponer la me!or solucin"cnica y Econmica tomando en cuenta#

$ue construir una estructura implica adicionar pesos al medionatural y que el medio natural va a responder con diversos

cambios sobre la estructura y al medio mismo.

$ue una estructura nueva va a afectar tanto a la naturale%a comoa los habitantes de la %ona.


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C as cac n e as O rasHidrulicas

Por su propsito#

Estructuras de &rrigacin

Estructuras para

'bastecimiento

Estructuras para (enerar

Energa Hidroelctrica

Estructuras para )avegacin

Estructuras para *roteccin

de riberas y control de

crecientes

+rena!e y alcantarillado


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Clasifcacin de las Obras HidrulicasDe acuerd! a su "uncin#

,bras de captacin# *or gravedad como toma de derivacin-presa de embalse y ecani%ado por medio de po%os.

,bras de conduccin# canales- t/neles- pasos de depresin

como acueductos- sifones tuberas de presin.


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,bras de proteccin#

+esarenador-aliviaderos de

demasas- desfogues-disipadores deenerga 01pidascadas-..2- tanques de

presin- defensas

ribereas- canales delimpia- canales dedrena!e.

Rpida Escalonada

Proyecto Especial OLMOS - TINAJONES


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,bras de regulacin# reservorios- compuertas-divisores- medidores

Reservorio Poechos- 1 !MM"# Proyecto Especial "$IRA - PI%RA



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II. OBRAS DE CAPTACION


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II. OBRAS DE CAPTACION Es el con!unto de estructuras que permiten captar

agua de una fuente super3cial subterrnea parasu derivacin y aprovechamiento.

Se pueden clasi3car en# obras de almacenamiento y obras de toma por derivacin directa.

4as obras de almacenamiento consisten en presas

que cierran el cauce del ro- formando un reservorioque permite regular el uso del caudal del ro-almacenarlo en pocas de crecientes y utili%arlo enpocas de sequa.

4as tomas por derivacin directa captan el aguaque viene por el ro o quebrada sin ninguna

regulacin o sea se aprovecha el caudal que hay enun momento dado.


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OBRAS DE CAPTACIONCaptacin Directa por Gravedad

En este curso nos ocuparemos de la captacin

directa por gravedad que se origina en un ro- a lacual se le conoce como 5ocatoma Estructura de6aptacin de 6abecera

&ocato'a (

Estr)ct)ra de "aptaci(n de "a*ecera

To'a +irecta

Sin re,)lacin


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III. BOCATOMAS

5ocatoma es una estructura que tiene por 3nalidadderivar parte o el total del caudal que discurre en unro con el 3n de# irrigar un rea ba!o riego- generarenerga elctrica o dotar de agua potableFunciones de una Bocatoma

(aranti%ar la captacin de una cantidad constante

de agua- especialmente en pocas de esto 0$ ro 7$ captacin2

&mpedir- hasta donde sea posible- el ingreso demateriales slidos y 8otantes- haciendo que estossigan el curso del ro o facilitando la limpie%a.

*roteger el resto del sistema de obras hidrulicas ycauces aledaos del ingreso de avenidas o embalsesque pudieran producirse en las pocas lluviosas.

.


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Bocatomas - Clasifcacin

*or el material del que estn hechas# concreto-piedra- tierra- madera- 9champas9- ramas- etc..

*or su vida /til# permanentes 0concreto2-temporales 0piedra- tierra- madera- 9champas9-ramas- etc 2.

*or el mtodo de construccin# concreto armado-concreto ciclpeo- mampostera- gaviones y otros.


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*or su forma y diseo# 5arra!e total- 5arra!e parcial-espigones- 5arra!e mvil- 5arra!e 3!o- 5arra!esumergido o del tipo "irol.


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*or su forma y diseo#

Presa +erivadora S)llana . &arra/e Movil

Proyecto Especial "$IRA- PI%RA

Re$illa

%aler&a

&ocato'a S)'er,ida

To'a "a)casiana ( Tipo Tirol


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Criteri!s de Dise'! Ubicacin+epende de#

6on3guracin del terreno 0pendiente del cauce-ancho del valle(

"opografa 0cota de captacin2 6ondiciones geolgicas# presencia de fallas- arcillas

y cali%as en las %onas de cimentacin de labocatoma. (eotecnia del lugar del empla%amiento- capacidad

portante de los suelos. :acilidades constructivas 0disponibilidad de

materiales2 Evitar posibles inundaciones o daos a las reasvecinas

;ariaciones hidrolgicas del lugar que nos servirde empla%amiento.

4a ubicacin ms a ro iada ara una bocatoma es

t


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r ter !s e se !Ubicacin

Si se trata de unacurva- la ubicacin dela toma deber ser al3nali%ar la curva 0ladocncavo2- desde el

punto de vista detransporte desedimentos este lugarse considera msadecuado- ya que en

este punto el 8u!osecundario en el fondose ale!a de la toma yno esta e


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Criteri!s de Dise'!)!*!+ra"&a

+e3nida la posible ubicacin- se reali%arn lossiguientes traba!os topogr3cos#

4evantamiento en planta del cauce del ro- entre=>>m. a ?>>> m. tanto aguas arriba como aguas

aba!o del 5arra!e- la escala recomendada es ?#@>>>. 4evantamiento locali%ado de la %ona de ubicacin de

la bocatoma- se recomienda un rea de ?>>m. >m. como mnimo- la escala no debe ser menorde ?#=>>.

*er3l longitudinal del ro- por lo menos ?>>>m.aguas arriba y =>>m. aguas aba!o del e!e del5arra!e- la escala recomendada es ?#@>>> H y ?#@>>;.

Secciones transversales del cauce del ro a cada

=>m. en un tramo comprendido entre ?>>>m. aguasarriba y =>>m. aguas aba!o del e!e del 5arra!e- la


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6riterios de +iseo(eologa y (eotecnia

Es importante conocer las condiciones geolgicas-geomorfolgicas y geotcnicas- ya que suconocimiento permitir dimensionar con mayorseguridad la estructuraA por lo que se recomiendala obtencin de los siguientes datos como

resultado de los estudios geolgicos B geotcnicos#

6urva granulomtrica del material conformante dellecho del ro.

Seccin transversal que muestre la geologa de la

%ona de ubicacin de la bocatoma. 6oe3ciente de permeabilidad 6apacidad portante 1esultados sobre ensayos de hincado de pilotes

tablaestacas 0para determinar la profundidad de

cimentacin2


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6riterios de +iseo Hidrologa

El diseo de estructuras hidrulicas est ntimamenteligado al conocimiento de las descargas de un ro- enel caso de 5ocatomas importa de manera especial ladescarga m


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,artes de una B!cat!-a

Barra!e" Presa

de Deri#acin"Di$ue" A%ud Barra!e Fi!o

,bliga a quetoda el agua que

pasa por deba!o

de su cresta entrea la toma y enpocas de avenidase comporta comoun vertedor.

4as "omas convencionales estn generalmenteubicados en los ros de cuencas altas 0$ pequeos- Sgrandes- ; grandes- y $ slidos altos en pocas deavenida2. Estas tomas se componen de los siguienteselementos principales#


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&entana de Captacin

'bertura con enre!ado que impide el paso delmaterial slido y 8otante demasiado grueso- paraesto el umbral de la re!a se coloca a cierta alturadel fondo.

Co'c(n disipador )ampeado a' pie de' a%ud

Sirve para disipar la energa de manera que elagua pase al cauce no revestido con velocidades losu3cientemente ba!as para no producir erosiones.


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Compuerta de*impia Compuerta de

pur+aUbicada en un

e


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,artes de una B!cat!-a Cana' de *impia o

Barra!e M#i'

Elimina el materialde arrastre que seacumula delante delas ventanas decaptacin. *ara

determinar el anchodel canal de limpia sedebe considerar#

El canal de limpiadebe transportar por

lo menos dos veces elcaudal a derivar odebe ser igual alcaudal medio del ro.

El ancho debe ser undcimo de la longituddel barra!e.


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,artes de unaB!cat!-a

A'i#iadero de Demas-as Estructura que facilita la evacuacin de agua

e


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,artes de unaB!cat!-a

Desarenador En pocas de lluvia- los

ros acarreanabundantes materialesslidos- tanto de fondocomo en suspensin-

debido a la erosin queprovocan en todo surecorrido. *or ello esimportante contar condesarenadores odecantadores-

particularmente enobras de 6entralesHidroelctricas. Un buendiseo pondr especialatencin en la velocidad

del agua dentro deldesarenador en su

I& &ENTANA DE


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I&. &ENTANA DECAPTACION

El a+ua se ca*ta *!r -edi!

de un !rifci! .ue seencuentra en una ena-bas -r+enes/

Este !rifci! es *r!0ist! debarr!tes 0erticales !li+era-ente inclinad!s .ue

i-*iden el *as! del-aterial 1!tante 2 de*iedras -a2!res al es*aci!entre l!s -is-!s/


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ENTANA DE CAPTACION

Dise'! Hidrulic! 3 4lu$! LibreEn estia!e el vano de la re!a funciona como unvertedor. 4a carga necesaria viene del remanso

producido por el a%ud.A'tura de' umra' de' ori/cio 0(u1 hu C D b.l- hu# F>.=> a ?.=> mG # dimetro medio de los sedimentos ms gruesos b.l# borde libre >.?> m

El dintel debe llegar a tener una altura superior a lade la creciente.El muro en el cual se ubica la re!a por lo general es

perpendicular a la direccin del a%ud- sin embargoes conveniente darle una inclinacin respecto a ladireccin del ro tanto para acortar la longitud parallegar a un terreno alto- como para me!orar las

condiciones hidrulicas- se recomienda de serposible- que el e!e de la toma forme un ngulo de

ENTANA DE CAPTACION


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Coe/ciente de #ertedero

TIPO DE VERTEDERO FORMA

Corona ancha 0.49 051

Corona ancha redondeada 0.50 0.55

Canto afilado 0.64

Canto afilado 0.62

Cima redondeada 0.79

Tipo Creager 0.75

A'tura de' tirante soree' #ertedero 0(1

:rmula de vertederos de:orcheimer#

$# caudal de captacin(mDIs)

# coe3ciente delvertedero seg/n laforma de la cresta (ver"abla)

h# altura de cargahidrulica tirante deagua sobre la cresta delvertedero (m)

4# longitud de la ventana

00 ghLQ =

ENTANA DE CAPTACION

Dise'! Hidrulic! 3 4lu$! Libre


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ENTANA DE CAPTACION

Re!illas

Son platinas unidas mediante soldadura formandopaneles- tiene el ob!etivo bsico de impedir que losmateriales de arrastre y suspensin ingresen alcanal de derivacin. 4a separacin entre barrotesvariar entre @K a JK 0material 3no2 y de JK a LK

0material grueso2. *ara facilitar la limpie%a- lacolocacin de la re!illa puede tener una pequeainclinacin de ?# M- como tambin las re!illas

pueden sobresalir y no estar al ras.


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ENTANA DE CAPTACIONRe!illas

P2rdida de car+a en Re!i''as 0(r1

4as prdidas de carga en las re!illas se deben a que estasproducen perdidas por# obstruccin- contraccin de la entrada yresistencias producidas por el ro%amiento del agua. 4a frmulade 61E'(E1 nos da un buen criterio para evaluarla.

Nt# coe3ciente de perdida en la re!illaan# rea neta a travs de la re!illaag# rea bruta de las re!illas y sus soportes

;n# velocidad a travs del rea de la re!illa;ing# velocidad de ingresoen# espacio neto a travs de la re!illaeg# espacio bruto de las re!illas y sus soportes

g

ningn

g

n

g

nt

ntr

eeVV

aa

aa

gVh =

==

2342341


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ENTANA DE CAPTACION

Dise'! Hidrulic! 3 Orifci!

En condiciones e.OP=- 6oe3ciente dedescarga para ori3cios de

pared delgada 'o# rea del ori3cio

Qh# diferencia de niveles

hg!CQ od = 1

5h


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ENTANA DE CAPTACIONE!emplo de Aplicacin

Se trata de captar un caudal de D.P mDIs en estia!emediante una ventana de captacin. El dimetro medio delos sedimentos ms gruesos es de @> cm. +e acuerdo almaterial 8otante las re!illas sern de platinas de RK < @espaciadas cada ?> cm y tendrn una inclinacin de ?;#M H para facilitar la limpie%a. +imensionar la ;entana de

6aptacin y determinar la perdida de carga debido a lasre!as.

6omo m C @> cm- la altura del umbral de la ventana decaptacin ser de O>cm. sobre el fondo.

'plicando la frmula de :orcheimer#

$ C D.P mDIsC >.== 0vertedero de corona ancha- de la "abla21eempla%ando en la ecuacin obtenemos#

escogemos 4C @.@m y hC?.>=m 0incluyendo correccin

0

0

ghLQ =

6740

=hL

L h

2 1.09064266

2.2 1.02349885


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ENTANA DE CAPTACIONE!emplo de Aplicacin

+eterminamos el n/mero de barras- dividiendo el ancho entre elespaciamiento#

e C @.@I>.?> C @@ espacios T ) de barras C @@? C @?

'ncho total de la re!a C @@V>.?>@?V0DIJV@.=JI?>>2 C @.O> m

;entana# 4C @.O> V hC?.>= m

+eterminando la prdida de carga en las re!illas

enC >.?> m egC>.??W manC @@V>.? C @.@ m@ agC@@V>.?@?V >.>?WC @.O> m@

enIeg C >.LJ anI ag C >.LJONt C ?.J= >.J= V >.LJO >.LJO@ T Nt C >.D=DO

;nC?.O>@ V >.LJ C ?.DJO mIs

5/567-

89>.?>m >.?>m

5/667-

"m 8941341:4

640

A

;

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