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CARATULA
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INDICE
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VISITA A LA BOCATOMA DE ANGASMAYO
I. INTRODUCCIN
El presente informe trata sobre la visita a la Bocatoma de Angasmayo que se llev
a cabo el da 19 de Agosto del presente, con la presencia de todos los integrantes
del grupo.
En el presente informe trata, la primera parte ubicacin de la bocatoma, luego
objetivos de la visita, marco terico, donde se define lo que es una bocatoma,tipos y funciones. As mismo la descripcin de la bocatoma, descripcin de sus
componentes, luego las conclusiones y recomendaciones; evidenciados con las
fotografas de la visita al campo.
El recorrido realizado fue primero a la Bocatoma de Angasmayo, aguas abajo
encontramos el aliviadero, conducindonos a la Central Hidroelctrica de Huarisca
pasando a la cmara de carga, y por ultimo terminara el canal distribuyendo para
uso agrcola a todos los sectores de la provincia de Chupaca.
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II. UBICACIN DE LA BOCATOMA
El lugar de la bocatoma se encuentra ubicado en la margen derecha del hermoso
y cristalino Ro Cunas, a solo 21 kilmetros de la Ciudad de Huancayo y a menos
de 12 kilmetros de Chupaca.
Lugar: Comunidad campesina de Angasmayo
Distrito: Chambar
Provincia: Concepcin
Departamento: Junn
Pas: Per
Altitud: 3443 msnm.
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III. OBJETIVOS DE LA VISITA
Conocer la bocatoma en esta oportunidad la del proyecto de ANGASMAYO,
y los elementos ms resaltantes que la componen como barraje fijo en este
caso, ventanas de captacin y otros como los veremos ms adelante.
Determinar el fin de la construccin de una bocatoma.
Determinar los parmetros que se deben de cumplir para el funcionamiento
correcto del sistema.
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IV. MARCO TERICO
4.1. BOCATOMAS
Definicin: Se define as a la estructura que tiene finalidad de derivar parte oel total del caudal que discurre en un ro, para irrigar una rea bajo riego o
generar energa mediante su utilizacin en una central hidroelctrica.
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 ro 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 fcilmente en poca de
crecidas, adems permite el ingreso de sedimentos hacia el canal de
derivacin.
b. Toma Mixta o Convencional
Se trata de una toma que realiza la captacin mediante el cierre del ro con
una estructura llamada azud o presa de derivacin, el cual puede ser fijo o
mvil dependiendo del tipo del material usado. Ser fija cuando se utiliza un
elemento rgido, por lo general concreto, y ser mvil cuando se utilizan
compuertas de acero o madera.La captacin en ese tipo de bocatomas se realiza por medio de una ventana
que puede funcionar como orificio o vertedero dependiendo del tirante en el
ro.
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c. Toma Mvil
Se llama as aquella toma que para crear la carga hidrulica se vale de un
barraje mvil. Son tomas que por la variacin de niveles en forma muy
marcada entre la poca 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
travs de ellos se les conoce como barraje mvil. 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 CaucasianaSon tomas cuyas estructuras de captacin se encuentran dentro de la seccin
del azud, en un espacio dejado en l, protegido por una rejilla que impide el
ingreso de materiales gruesos. Estas tomas no son recomendables en ros
donde el arrastre de sedimentos es intenso, y que podran causar rpida
obstruccin de las rejillas.
Conviene comentar que la gran mayora de ros del Per son muy jvenes y
arrastran gran cantidad de sedimentos en pocas de crecidas, por lo que la
construccin de estas tomas debe ser donde las condiciones lo favorezcan.
Para concluir el tipo de bocatoma ms recomendable para realizar la
captacin de un caudal determinado previamente, depende de la altura del
vertedero, de las condiciones de la cimentacin, del flujo en el ro, remanso
aguas arriba, de la disponibilidad de los materiales de construccin y del
monto del dinero asignado para Ia ejecucin de la obra.
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4.3 CRITERIOS GENERALES:
4.3.1 Barraje Vertedero o Azud
La altura del barraje vertedero est orientada a elevar o mantener un nivel de
agua en el ro, de modo tal que, se pueda derivar un caudal hacia el canal
principal o canal de derivacin. Tambin debe permitir el paso de agua
excedente por encima de su cresta.
Es lgico que el nivel de la cresta d Ia carga suficiente para derivar el
caudal diseado 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 podran generar capitacin que causen daos al
concreto.
Es conveniente aplicar la frmula 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
frmulas dan secciones muy esbeltas y fciles de ser daadas por las
erosiones del ro.
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La seccin de barraje vertedero deber ir tomando forma para resistir a las
solicitaciones de las fuerzas debido a la presin del agua, efectos ssmicos,
empuje de tierras y subpresin.
4.3.2 Solado o Colchn Disipador
Debido a la colocacin del barraje vertedero en el cauce del ro se genera un
incremento de energa potencial que, al momento de verter el agua por
encima del barraje se transforma en energa cintica que causa erosin y por
lo erosivo se construyen estructuras de disipacin, conocidas como: solados
(apron), colchn disipador (stilling basin), etc., que buscan o tienen por
objetivo formar un salto hidrulico que logra disipar la energa cintica
ganada por el barraje vertedero.
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Dnde:
Co: cota del terreno en 0
C1: cota del colchn disipador
P: altura del barraje
H: altura de lmina vertiente
d1: tirante del ro al pie del taludhf 0-1 : prdida por friccin entre 0 y 1
VH: velocidad en Ia cresta del barraje vertedero
V1: velocidad al pie del talud
4.3.3 Enrocado de Proteccin o Escollera
Al final del colchn disipador es necesario colocar una escollera o enrocado
(rip - rap) con el fin de reducir el efecto erosivo y contrarrestar el arrastre delmaterial fino por accin de la filtracin.
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4.3.4 Control de Filtracin
El agua que se desplaza por debajo de la presa vertedero causa arrastre de
material fino creando el fenmeno de tubificacin: este problema se agrava
cuando el terreno es permeable.
Dnde:
S: camino de percolacin
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 derivacin, as como la
eliminacin del material de arrastre que se acumula delante de las ventanas
de captacin. Su ubicacin recomendada es perpendicular al eje del barraje
vertedero y su flujo paralelo al del ro y formando Un ngulo entre 60 y 90
con el eje de la captacin, a menos que se realice un modelo hidrulico que
determine otras condiciones.
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4.3.6 Toma o Captacin
Estructuras Componentes de la toma:
Rejilla (Trash Racks)
Su objetivo bsico es impedir que los materiales de arrastre y suspensin
ingresen al canal de derivacin, los cuales causan obstruccin y desborden
aguas abajo de la captacin.
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Ventana de Captacin.
La captacin de agua se realiza mediante una abertura llamada ventana de
captacin debido a que se encuentra a una altura de 0.60 m. del piso del
canal de limpia como mnimo
Cmara de Decantacin o Desripiador
Despus que el agua rebosa el vertedero de la ventana de captacin, es
necesario atrapar o decantar el material que ha podido pasar a travs de la
rejilla; a esta estructura que realiza la decantacin y aquietamiento del agua
antes que ste ingrese a la zona de compuertas de regulacin, se le conoce
como cmara de carga, cmara de decantacin a desripiador.
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Compuerta de Regulacin.
Son aquellas compuertas que regulan el ingreso del caudal de derivacin
hacia el canal principal. Por lo general se recomienda que el rea total de
las compuertas sea igual al rea del canal conducto aguas abajo.
Transicin.
De acuerdo al criterio del diseador, algunas veces se suele unir las zonas
de las compuertas con el canal mediante una transicin. que a la vez
permite reducir las prdidas de carga.
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Estructuras de Disipacin
Coma producto de la carga de posicin ganada por colocacin de la cresta
del vertedero de derivacin a una altura sobre el lecho del ro, se genera
una diferencia entre el canal antiguo y la zona del bocal, que es necesario
controlar mediante la construccin de una estructura de disipacin.
Esta estructura por lo general tiene un colchn o poza disipadora, que
permite disipar dentro de la longitud de la poza de energa cintica
adquirida del flujo y as salir hacia el canal de derivacin un flujo ms
tranquilo.
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Aliviaderos
En algunos casos por mala operacin de las compuertas de regulacin
ingresa mayor cantidad de caudal al canal de derivacin; para controlar esta
situacin no deseada es necesario colocar un aliviadero. Por lo general los
aliviaderos se colocan cerca de las compuertas de regulacin.
4.3.7 Muros de Encauzamiento
Son estructuras que permiten encauzar el flujo del ro entre determinados
lmites con el fin de formar las condiciones de diseo pre-establecidas
(ancho, tirante, remanso, etc.)
Estas estructuras pueden ser de concreto simple a de concreto armado.
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4.3.8 Diques de Encauzamiento
En la mayora de los casos, al colocar un obstculo (barraje) en un ro, por
un remanso hacia aguas arriba podra causar inundaciones a los terrenos
ribereos, situacin no deseada que se podra agravar si el ro forma un
nuevo cauce coma consecuencia del remanso y que podra dejar aislada a la
bocatoma. Para controlar esta situacin se construyen diques de
encauzamiento por lo general del tipo escollera si existen canteras de rocas
en la zona del proyecto.
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V. DESCRIPCIN DE LA BOCATOMA
Por medio de esta bocatoma se captan las aguas provenientes del ro Cunas que
son utilizadas por la planta hidroelctrica de Huarisca, as como para el sistema de
riego.Est construido con concreto armado de f'c = 175 kg/cm2, con una capacidad
mxima de captacin de 2.90 m3/s. La bocatoma consta de las siguientes
componentes:
Barraje fijo
Colchn disipador
Desripiador
Compuertas del desripiador
Canal de desfogue
Ventana de captacin
Compuertas de entrada
Transicin
Compuerta de limpieza
Muro de ala
Muro de concreto alrededor del barraje fijo Obras de arte aguas abajo
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VI. DESCRIPCIN 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 parablico de 8 m x 2.50 m de alto provisto de un
colchn disipador de 25 m de largo x 3 m de ancho y una altura de 2.50m
(aproximado)
2. Colchn disipador: sirve para disipar la energa de manera que el agua
pase al cauce no revestido con velocidades lo suficientemente bajas para
no producir erosiones.
BARRAJE FIJO=23.50M
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3. Desripiador: es una cmara donde se acumula el material solido que pasa
por la ventana de captacin.
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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 gruesoretenido en el desripiador.
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6. Ventana de captacin: estn equipados con compuertas metlicas que
regulan el ingreso mximo 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 est cubierto por la pelcula 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 admisin 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.
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8. Transicin: lugar en donde el agua se acumula para pasar al canalprincipal. Tiene la forme de un trapecio.
9. Compuerta de limpieza: sirve para evacuar materiales solidos que se
acumulan en el barraje fijo.
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10. Muro de ala.- sirve de proteccin al desborde de las mximas avenidas.
11. Muro de concreto alrededor del barraje fijo
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No se pudo verificar la presencia mampostera alrededor del barraje fijo
lo cual no apoya al encauzamiento en poca de grandes avenidas.
12. Obras de arte aguas abajo
Muro de mamposteria.
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VII. CONCLUSIONES
Para la construccin de una bocatoma se toma en cuenta diversos
parmetros como distancias de un punto del rio hasta donde se quiere
hacer llegar el agua, lo cual determinara la pendiente a tomar en cuenta;
tambin la topografa de la zona donde se construir la bocatoma.
Las bocatomas se realizan con la finalidad de captar un determinado
volumen de agua, lquido que ser transportado para diferentes
tratamientos y posteriores usos o aplicaciones.
El fin del barraje vista es de retener el agua para generar presinhidrosttica para que el agua fluya por las ventanas de captacin;
desacumular los sedimentos y arenas que se conglomeran durante los das.
Es importante tener puntos de control los cuales nos reportan el aumento o
descenso del caudal del rio.
Previo al diseo de una bocatoma se tiene que hacer un estudiocuantificado de Hidrologa, Topografa, Transporte de sedimentos,
Geologa, etc., en el sector de emplazamiento de la toma
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VIII. RECOMENDACIONES
Las estructuras como las bocatomas son obras hidrulicas de gran
repercusin, y por ello se recomienda tener la consideracin de muchos
aspectos entre los cuales estn los tericos, experimentales y prcticos.
Debe tenerse presente que en el planeamiento, diseo, construccin,
operacin y mantenimiento de una bocatoma la ingeniera civil tiene un
papel muy importante, pues se emplea a plenitud.
El informe tcnico desarrollado sirve como gua para posteriores estudios yproyectos relacionados con la toma.
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IX. ANEXOS
1. Elementos de una bocatoma de toma lateral
2. La ingeniera civil en el diseo de una bocatoma
En el diseo de una obra de toma se requiere emplear al mximo los
conocimientos del ingeniero civil. Las cinco fases correspondientes a una
bocatoma son:
a) Planeamiento
b) Diseo
c) Construccin
d) Operacin, y
e) Mantenimiento.
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Son numerosos los aspectos de la ingeniera en general y de la ingeniera civil en
particular que intervienen en el diseo de una obra de toma. Prcticamente debe
emplearse a plenitud casi todas las especialidades de la ingeniera civil.
Pero, adems intervienen otros aspectos de la ingeniera. Sin pretender que la
relacin sea limitativa se presenta a continuacin una relacin de los principales
temas vinculados al diseo de una obra de toma. Ellos son:
a) Estudio de la Demanda
b) Topografa
c) Meteorologa
d) Hidrologa
e) Transporte de Sedimentosf) Hidrulica Fluvial
g) Geologa
h) Geodinmica
i) Geotecnia
j) Sismicidad
k) Materiales de Construccin
l) Diseo Hidrulico
m) Diseo Estructural
n) Diseo Electromecnico
o) Procedimientos de Construccin
p) Modelos Hidrulicos.
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X. BIBLOGRAFIA
MATERIAL DE APOYO DIDCTICO PARA LA ENSEANZA Y
APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA DE OBRAS HIDRULICAS II - Ing.
MSc. Roberto Mndez Torrico
DISEO DE BOCATOMAS - Ing. Alfredo Mansen Valderrama
OBRAS HIDRAULICAS ARTURO ROCHA
OBRAS HIDRULICAS I VENTE CHOW
MANUAL DE HIDROLOGIA, HIRAULICA Y DRENAJE
MANUAL DE DISEO DEPEQUEAS OBRAS HIDRAULICAS Ing.
Marcelo Nobillo Barrreno
MECANICA DE FLUIDOS - Chereque Moran