BOCATOMA CANAL DE RIEGO CUCUANA

INFORME 1BOCATOMA CANAL DE RIEGO CUCUANAIBAGUE

NORMA ROCIO JUAN PABLO

Materia: Hidrulica de Canales

INSTITUTO TOLIMENSE DE FORMACION TECNICA PROFESIONAL, ITFIPINGENIERIA CIVILESPINAL2014

INTRODUCCION

Desde el comienzo de su vida el hombre ha sido testigo muchas veces sin entenderlo del desarrollo del ciclo del agua en la naturaleza. La distribucin de los climas, la formacin de las nubes y su inestabilidad, la produccin de las lluvias, la variacin de los niveles de los ros y el almacenamiento de agua en depsitos superficiales o subterrneos son temas en cuyo estudio se ha venido profundizando a lo largo de los aos, conformando una rama de la fsica que se conoce como Hidrologa.Loscanales de riegotienen la funcin de conducir el agua desde la captacin hasta el campo olugares donde ser aplicado a los cultivos. Son obras deingenieraimportantes, que deben ser cuidadosamente pensadas para no provocardaos ambientales para que se gaste la menor cantidad de agua posible. Estn estrechamente vinculados a las caractersticas del terreno, generalmente siguen las pendientes naturales del terreno, descendiendo suavemente hacia las partes ms bajas, para aprovechar la fuerza de gravedad e irrigar los campos con ms eficiencia para gastar y aprovechar el preciado lquido.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Conocer el funcionamiento de una bocatoma, sus diferentes elementos y la manera como conduce el agua para un distrito de riego.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Comprender el funcionamiento de un vertedero, con el propsito de establecer su utilidad como medidor de flujo en canales abiertos.

Establecer la fuerza que ejerce el agua sobre la compuerta, por cantidad de movimiento y por hidrosttica con el fin de Calcular el perfil del flujo gradualmente variado en un canal rectangular con el mtodo estndar por Pasos.

Calcular la profundidad critica Yc y la energa especifica mnima y Fuerza especifica con el propsito, de analizar el efecto que produce en la superficie libre del agua un umbral en el fondo de un canal aplicando la ecuacin de energa en un flujo rectilneo a superficie libre.

Clasificar el flujo para cada profundidad experimental dinmica del Resalto Hidrulico (RH) y sus caractersticas como disipador de energa, con el fin de analizar las caractersticas de un salto hidrulico en un canal horizontal de seccin rectangular.

MATERIALES

Bibliografa y documentos en internet, Fotos y videos de la practica

Software Microsoft Office Excel, Google earth, Corel Draw

BOCATOMA CANAL DE RIEGO

RESEA HISTORICA

El distrito Coello contratada su construccin en 1950 entr en servicio en 1953, obras ejecutadas por la firma Estadounidense UTAH, SIDEICO Y OLAP, bajo la interventora de R. J. TIPTON AND ASSOCIATED, de Denver, Colorado.

La Caja Agraria administr los Distritos por delegacin del Gobierno Nacional hasta el ao 1967, el INCORA hasta 1976 y posteriormente por USOCOELLO, sigla esta que identifica la Asociacin de Usuarios del distrito de adecuacin de tierras de los ros Coello y Cucuana.

En el ao de 1998, entr en servicio la infraestructura de captacin y conduccin del ro Cucuana, con un caudal de diseo de 24 m3/seg., obra esta iniciada por el HIMAT en 1989, que no logr concluir, por lo cual los usuarios asumieron su terminacin durante los aos 1997 y 1998.

La jurisdiccin del Distrito comprende una parte de las tierras situadas al Occidente del ro Magdalena, entre las localidades de Flandes, Espinal Chicoral - y Guamo.

El Distrito entr a ser propiedad de la Asociacin de Usuarios en virtud de la Ley 1152 de 2007, que exigi su traspaso a las Asociaciones de Usuarios de los Distritos de Adecuacin de tierras con todos sus activos y obligaciones.

Con respecto a Usocoello, a travs de la Resolucin No. 1866 de diciembre 30 de 2008, la UNAT (Entidad encargada del gobierno para este trmite) transfiri en propiedad el Distrito de Riego a Usocoello, asignando a esta entidad todos los asuntos relacionados con la administracin, operacin y Conservacin del Distrito. Por esta transferencia en propiedad, la Asociacin se oblig a cancelar al estado la suma de $10.936.664.520.50 en un plazo de 10 aos, valor este que vienen pagando los usuarios desde el ao 2009.

CARACTERISTICA DEL DISTRITO DE RIEGO

El distrito tiene una extensin total de 63.200 Has., y un rea plana susceptible de riego de 40.000 has., sus lmites estn determinados por los ros Magdalena, Coello, Luisa y el canal de conduccin Cucuana. El rea dotada de infraestructura para riego es de 25.600 has a cargo de 1.800 usuarios, rea servida por una red de 388 kms. de canales y un sistema de drenaje constituido por varios cursos naturales (quebradas), Su altura promedio sobre el nivel del mar es de 300 metros.Las fuentes de agua utilizada para el distrito, son los ros Coello y Cucuana. Las captaciones de agua para el distrito como las aplicaciones del riego se hacen por gravedad (99%); los riegos por aspersin son muy escasos.LOCALIZACION

El Distrito de Riego est localizado en la zona central del Departamento del Tolma, a 50 kms al oriente de Ibagu capital del Departamento y a 150 kms de Bogot capital de la Repblica. Su jurisdiccin comprende los municipios de Espinal, Guamo, Flandes y San Luis.Grafico 1. Localizacin. Google Earth.

SISTEMA DE RIEGO

El sistema original consiste en un canal de aduccin complementado con un dique fusible sobre el ro Coello, localizado en Gualanday; un canal de conduccin con capacidad de diseo de 25 m3/seg con un caudal medio derivado de 15 m3/seg, del cual nacen 4 canales principales de riego : Jaramillo, Serrezuela, Tolima y Espinal.Grafico 2. Sistema de Riego UsoCoello

El nuevo sistema comprende una toma lateral de 24 m3 de capacidad sobre el ro Cucuana, localizado en el municipio de San Luis, un canal de conduccin revestido de 30 kms. de longitud, desde la salida del tnel hasta la quebrada Guaduas y un canal complementario de 8 kms. Sin revestimiento para trasvaseo del agua a los canales final Serrezuela, sector intermedio del canal Espinal y las quebradas Serrezuela y Eneal para alimentar los sistemas Calzn y Villaveces.

ESTRUCTURAS DEL CANAL CUCUANA

Grafico 3. Estructuras Canal Cucana.

Las estructuras que se encontraron en la inspeccin fsica del canal de riego Cucuana son las siguientes: Captaciones, o estructuras de entrada. Compuertas y Vertederos, para derivaciones, medicin de caudales y control de niveles. Descargas, o estructuras de entrega.

CAPTACION O ESTRUCTURA DE ENTRADA

Las captaciones son las obras que permiten derivar el agua desde la fuente que alimenta el sistema. Esta fuente puede ser una corriente natural, un embalse o un depsito de agua subterrnea, para nuestro taller hablaremos de captaciones en corrientes naturales. La captacin consta de la Bocatoma, el Canal de Aduccin y el Tanque sedimentador o Desarenador.

BOCATOMA

Las bocatomas u obras de toma, son estructuras hidrulicas, que se construyen en un ro o un canal, con el objetivo principal de captar, o desviar, una parte o el total del agua que escurre por el cauce.Habitualmente, estas obras estn destinadas a proveer de agua a la agricultura, la generacin de electricidad, la poblacin rural y urbana, la industria y la minera.Grafico 4. Bocatoma.

Pueden llegar a ser obras muy complejas, y en su diseo intervienen prcticamente todas las especialidades de la ingeniera civil. En muchos casos los diseos propuestos son verificados por medio de modelos a escala reducida (modelos fsicos) debido a la complicacin de los fenmenos.Se pueden clasificar desde distintos puntos vista, ya sea por su envergadura, su objetivo, su permanencia en el tiempo, sus caractersticas particulares y los materiales de los que estn hechas.

En cualquier caso, las bocatomas siempre deben cumplir, entre otras, con tres exigencias bsicas: Deben ser capaces de extraer el caudal para el cual fueron diseadas, con el mnimo nivel de agua en el cauce, siempre que ese caudal est disponible. Deben permitir el paso de la crecida de diseo en caso de ocurrir sta. Su operacin no debe producir modificaciones de las condiciones del trnsito del agua y de los slidos arrastrados, que puedan provocar daos en la propiedad privada, pblica o en el medioambiente.

Conceptualmente, y de manera muy simplificada, una bocatoma esta Compuesta por los siguientes elementos:

Una barrera transversal, que puede ser total o parcial en el cauce, cuyo Objetivo es contener el agua y peraltar su nivel para introducirla en un canal o zanja de aduccin. La barrera debe permitir el paso de los excedentes de agua y de las crecidas. Cuando el nivel de agua en el cauce es suficientemente alto de manera natural, se prescinde de la barrera. Un canal o zanja de aduccin, generalmente lateral, por el que se deriva el caudal captado. Una estructura de control (compuerta), que permite manejar el ingreso del agua desde el canal de aduccin al canal que conduce finalmente las aguas a los puntos de consumo.

CANAL DE ADUCCION

El canal de aduccin conecta la bocatoma con el desarenado; tiene una transicin de entrada, una curva horizontal y un tramo recto, paralelo a la corriente natural, hasta el desarenador. Es un canal de baja pendiente y rgimen tranquilo que se disea para recibir los caudales de aguas altas que pueden entrar por la toma. En la prctica es preferible que sea de corta longitud y en algunos casos, cuando las condiciones topogrficas de la zona de captacin lo permiten, se elimina el canal de aduccin y el desarenador se incluye dentro de la estructura de la bocatoma.Grafico 5. Canal de aduccin Cucuana.

DESARENADOR

Es una obra destinada a recolectar y eliminar los materiales slidos que hayan ingresado al canal. Son obras de grandes dimensiones y alto costo, fundamentales para las centrales hidroelctricas por el dao que los slidos pueden causarles a los rodetes y las tuberas en presin.El canal de aduccin conecta la bocatoma con el desarenador; tiene una transicin de entrada, una curva horizontal y un tramo recto, paralelo a la corriente natural, hasta el desarenador. Es un canal de baja pendiente y rgimen tranquilo que se disea para recibir los caudales de aguas altas que pueden entrar por la toma. En la prctica es preferible que sea de corta longitud y en algunos casos, cuando las condiciones topogrficas de la zona de captacin lo permiten, se elimina el canal de aduccin y el desarenador se incluye dentro de la estructura de la bocatoma.Grafico 6. Desarenador.

El desarenador es un tanque sedimentador cuyas dimensiones dependen del caudal de diseo de la toma, de la distribucin granulomtrica de los sedimentos en suspensin que transporta la corriente natural y de la eficiencia de remocin, la cual oscila entre el 60 y el 80% del sedimento que entra al tanque. En el fondo tiene un espacio disponible para recibir los sedimentos en suspensin que retiene; estos sedimentos son removidos peridicamente mediante lavado hidrulico o procedimientos manuales.Grafico 7. Desarenador.

Adems de su funcin de sedimentador el desarenador cuenta con un vertedero de rebose que permite devolver a la corriente natural los excesos de agua que entran por la toma.

COMPUERTAS

Una compuerta es una placa mvil, plana o curva, que al levantarse forma un orificio entre su borde inferior y la estructura hidrulica (presa, canal, etc.) sobre la cual se instala, y se utiliza para la regulacin de caudales, y como emergencia y cierre para mantenimiento de otras estructuras. Adems se puede establecer que una compuerta hidrulica es un dispositivo hidrulico mecnico destinado a regular el pasaje de agua u otro fluido en una tubera, en un canal, presas, esclusas, obras de derivacin u otra estructura hidrulica.Grafico 8. Cuarto de Mquinas Compuertas. Bocatoma Canal Cucuana.

Las compuertas tienen las propiedades hidrulicas de los orificios y, cuando estn bien calibradas, pueden emplearse tambin como medidores de flujo, las compuertas permiten la determinacin experimental de los coeficientes de descarga (Cd) y contraccin (Cc), para la condicin de una apertura constante, al tiempo que se determina la distribucin de presiones, tanto sobre la compuerta como en el fondo de canal de prueba. Las pruebas se hacen en el montaje de canal dependiente variable.

El mecanismo de regulacin de una compuerta puede realizarse a mano, por fuerza motriz o simplemente por la misma presin del agua.

A travs de los anos muchos tipos de compuertas han sido diseadas y Construidas, pero muy pocas de ellas han permanecido y se encuentran en este momento en uso. Aquellas que permanecen tienen la caractersticas de ser: simples, fciles de mantener, y econmicas.

COMPUERTA DESLIZANTES

Consiste en una placa plana que se desliza a travs de rieles mediante un motor.Actualmente este tipo de compuerta tiene muchas aplicaciones como: control de flujos, proyectos de irrigacin, sistemas de drenaje y proyectos de conservacin de suelos.Grafico 9. Compuerta Deslizante ((SLIDE GATES)

Su utilizacin es til para alturas y luces reducidas. Los materiales utilizados para este tipo de compuerta son: Acero, Acero galvanizado (para instalaciones en las que se necesite una compuerta econmica), Acero inoxidable (recomendada en condiciones de corrosin), Plstico reforzado con fibra de vidrio y sostenedores de aluminio (para condiciones extremas de corrosin).

COMPUERTAS RADIALES (TAINTOR GATES).

Es una de las compuertas ms usadas en grandes presas donde usualmente se usan series de compuertas radiales entre columnas de concreto.Consiste en una placa formada por un segmento cilndrico y son giratorias Alrededor de articulaciones que transmiten la presin (a travs de soportes o miembro de acero) del agua directamente hacia la subestructura maciza. Al girar la compuerta hacia abajo, entra en una cavidad de concreto.

El diseo de esta compuerta es til ya que es econmica y su levantamiento Requiere de poca fuerza y es confiable.Grafico 10. Compuerta Radial.

La mayor ventaja de estas compuertas es su funcionamiento hidrulico y la facilidad de represar ros anchos sin necesidad de contrafuertes intermedios.

VERTEDEROS

Los vertederos son dispositivos que se utilizan para medir el caudal a travs de un canal abierto y consiste en una obturacin en el canal, en el cual el lquido se acumula para despus pasar a travs de l, por una abertura de forma geomtrica determinada y midiendo la altura de la superficie del lquido se puede obtener el caudal. Basndose en esto los objetivos perseguidos en esta prctica son determinar experimentalmente el coeficiente de descarga de dos tipos diferentes de vertederos (vertedero rectangular y en V).Grafico 11. Vertedero Canal cucuana.

Determinar las prdidas de energa de los vertederos y por ultimo comprender el funcionamiento de los vertederos y su utilidad como medidor de flujo. El procedimiento llevado a cabo en esta practica.

Para medir flujo mediante vertederos es, en primer lugar nivelar el canal donde se va a colocar el vertedero, luego se establece un nivel cero del gancho del calibrador cerrando la vlvula del gancho de prueba y dejando que la superficie del agua este exactamente a nivel con el borde inferior del vertedero, luego con la vlvula abierta al mximo, esperando que el flujo se encuentre en equilibrio. Con la ayuda del gancho calibrador se mide la altura de la superficie respecto al nivel de referencia. Al mismo tiempo se toma el tiempo empleado en el mtodo gravimtrico, se repite esta operacin para los dos tipos de vertederos disminuyendo los caudales hasta llegar aproximadamente a una altura de 30 mm.Grafico 12. Limnimetro.

Los vertederos se utilizan para medir el caudal a travs de un canal abierto, un vertedero consiste en una obstruccin en el canal, en el cual el lquido es acumula, para despus pasar a travs de el, por una abertura de forma geomtrica predeterminada. La relacin entre el nivel del liquido agua arriba del vertedero y el caudal circulante se puede determinar experimentalmente. Como consecuencia, el caudal se puede determinar, con la lectura de la altura de la superficie del lquido.

Los vertederos construidos de una hoja de metal o de otro material, de tal manera que el choro salte con libertad conforme deja la cara aguas arribas del vertedero, reciben el nombre de vertederos de cresta delgada. En la prctica se utilizaran dos tipos de vertederos de cresta delgadas; uno rectangular y el otro en V.Los vertederos son utilizados, intensiva y satisfactoriamente, en la medicin del caudal de pequeos cursos de agua y conductos libres, as como en el control del flujo en galeras y canales.

OBRAS DE DISTRIBUCCION (BY PASS)Grafico 13. Canal de Derivacin (By Pass).

Las obras de distribucin son estructuras de hormign o albailera de piedra que llevan montadas una serie de compuertas que permiten cortar o dirigir el flujo en alguna direccin especfica.

Se suelen usar en canales sometidos a sistemas de turno en los que la posicin de la compuerta es abierta o cerrada. Se suele llamar entrante al canal que llega a la obra, saliente a los derivados y pasante al canal que contina.Para nuestro canal en particular esta obra tiene la funcin de mantenimiento del canal, para que permanentemente se distribuya el agua en el canal, y poder desarenar uno de los dos tramos, mientas que el otro se encuentra en operacin, se utilizan compuertas radiales y deslizante para desviar el flujo de agua.

OBRAS DE CONTROL Y EXCEDENCIAS (DESAGUES)

Las obras de control y excedencia son estructuras que forman parte de un canal o una presa, ya sea de almacenamiento o derivacin y cuya funcin es la de permitir la salida de los volmenes de agua excedentes a los de aprovechamiento.Grafico 14. Desague, Canal de rebose

Lo anterior establece de manera tcita la condicin de que previamente se halla satisfecho la capacidad de aprovechamiento del canal, o sea que el canal se encuentre lleno hasta su nivel de conservacin o mximo de operacin antes de que se inicien los desfogues por la obra de excedencias.La capacidad de una obra de excedencia la determinan las especificaciones de diseo, las caractersticas del canal y el programa de operacin de la propia obra.Adems de tener suficiente capacidad, la obra de excedencias debe ser hidrulica y estructuralmente adecuada y con las descargas localizadas de manera que no erosionen el pie de la cortina u otras estructuras existentes aguas abajo.Los materiales que formen los revestimientos de la estructura deben ser resistentes a la erosin y tener un acabado liso, con el fin de que sean capaces de resistir las altas velocidades que frecuentemente se presentan en ellas, as como para evitar fenmenos de cavitacin y presiones diferenciales en las caras del revestimiento.Cuando sea necesario deber prever la construccin de algn dispositivo para disipar la energa cintica del agua en el extremo inferior de la descarga.

ANALISIS Y CONCLUSIONES

En el presente taller se pretende identificar las obras de toma o bocatomas, estructuras hidrulicas construidas sobre un rio o canal con el objeto de captar o extraer una parte del caudal de la corriente principal de un cauce o rio.

Las bocatomas poseen diversos elementos de captacin, aduccin, desarenador, zonas o reas de desviacin del flujo compuertas para controlar el ingreso del flujo, vertederos o reas para calcular el volumen, ductos o canales de desage, cuarto de mquinas para controlar las compuertas y muchos ms elementos que funcionan en total armona para poder desviar una parte del caudal de un rio para utilizarlo en el riego, de reas destinadas a la agricultura.

Este sistema debe mantener el equilibrio entre funcionamiento de las mquinas y los niveles de agua, para asegurar el suministro ininterrumpido de agua destinado para el riego de los cultivos.

Las reas principales a lo largo de la estructura Cucuana son: rio, cuarto de mquinas, bocatoma, lnea de aduccin, desarenador, canal de riego, canal de desage.

BIBLIOGRAFA

Betin, K. b. (2009). METODOLOGAS DE DISEO DE OBRAS HIDRULICAS EN ESTUDIOS. Medellin , Medellin , Colombia.CHOW, V. T. (1994). HIDRULICA DE CANALES ABIERTOS. Bogota: Mc GRAW HILL.METODOLOGAS DE DISEO DE OBRAS HIDRULICAS EN ESTUDIOS. (2009). Girardot, Colombia.Moreno, J. (Abril de 2004). ESPECIFICACIONES TCNICAS PARA EL DISEO DE CAPTACIONES POR GRAVEDAD DE AGUAS SUPERFICIALES . LIMA, PERU.

LISTA DE GRAFICOS

Grafico 1. Localizacin. Google Earth.8Grafico 2. Sistema de Riego UsoCoello9Grafico 3. Estructuras Canal Cucana.10Grafico 4. Bocatoma.11Grafico 5. Canal de aduccin Cucuana.13Grafico 6. Desarenador.14Grafico 7. Desarenador.14Grafico 8. Cuarto de Mquinas Compuertas. Bocatoma Canal Cucuana.15Grafico 9. Compuerta Deslizante ((SLIDE GATES)16Grafico 10. Compuerta Radial.17Grafico 11. Vertedero Canal cucuana.18Grafico 12. Limnimetro.19Grafico 13. Canal de Derivacin (By Pass).20Grafico 14. Desague, Canal de rebose21