Captaciones Flotantes

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL DISEÑO DE PRESAS

PERDIDAS DE CARGA EN TUBERIAS A PRESION Pulamarín Cachipuendo Johana Nydia

Octavo Semestre Paralelo: Segundo

Captaciones Flotantes

Una toma flotante es un dispositivo diseñado para la captación de aguas en presas o balsas donde la lámina de agua puede cambiar de cota. Las tomas flotantes pueden ser impulsiones (incorporando bombas en el flotador) o aspiraciones (mediante rejillas en el flotador). Las impulsiones flotantes suelen tener el eje de giro fuera del agua, si bien cuando la carrera es grande se puede optar por una posición intermedia del eje, aún estando este sumergido. Las aspiraciones flotantes siempre tienen el eje de giro bajo el agua Son aquellas estructuras hidráulicas construidas sobre un rio o canal el objeto de captar aguas superficiales, es decir extraer, una parte del caudal de la corriente principal de una presa o balsa donde la lámina de agua puede cambiar de cota.  Ilustración 1.- Captación flotante de bombeo

Son estructuras flotantes ancladas a la orilla o de balsa en un cuerpo de agua donde el líquido se comporta como flujo laminar la captación se hace mediante una bomba de succión. Este tipo de captación se recomienda en los casos de los ríos con variaciones substanciales del nivel del agua y cuando se puedan aprovechar obras costaneras ya existentes como: muelles, puentes, etc. que sirvan como elemento de soporte a la tubería y que se encuentren en una zona no afectada por erosiones o depósitos de material aluvial, convenientemente anclado y estable en caso de ríos navegables o crecientes. La obra de toma debe estar protegida mediante rejas perimetrales a través de las cuales la velocidad de flujo evite los elementos gruesos flotantes o un “encamisado” perforado con mecanismos de elevación para limpieza, pero con una sumergencia adecuada del filtro

de toma. Generalmente se ubica en grandes cuerpos de agua en donde esta se remansa y además evita que el material flotante de filtre en el sistema, le número de formas de captación flotante es casi infinito, solo se debe cumplir con unas condiciones especiales. Una de las condiciones el que motiva el uso de esta captación es que el nivel de agua de la fluente es muy fluctuante, sin embargo no debe importar cuan variables sean los niveles de agua, siempre se debe garantizar un caudal mínimo que satisfaga la demanda del líquido. Se instalan cuando los ríos presentan algunas dificultades como  

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Existen grandes fluctuaciones de nivel. Calidades de agua muy diferentes según el nivel, requiriéndose poder seleccionar la profundidad de captación (por ejemplo en crecidas). Márgenes y fondo que nos permitan garantizar la seguridad estructural de la obra civil a un coste razonable. Si las fuentes de agua superficiales temen variaciones considerables de nivel pero conserva en aguas min un caudal importante; por economía puede proyectarse por la captación sobre una estructura flotante anclada al fondo u orillas del rio de manera tal que se eviten las desplazamientos laterales; dicha estructura debe tener un amplio margen de flotación y unas dimensiones adaptadas al tamaño y peso de los equipos.

Tipos de bocatomas

Bocatomas flotantes verticales

Se construye en la orilla del cuerpo de agua y solo permite desplazamientos verticales, se ancla al lecho subacuático y se consideras su construcción cuando el cuerpo de agua no es muy profundo.

Rieles inclinados 

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Se construyen en la orilla del cuerpo de agua y permite desplazamientos verticales como horizontales, se encuentra soportada por rieles sujetos por un cable a un punto fijo en la superficie. Se consideran cuando la pendiente de la orilla es muy pronunciada. Ilustración 2.- Captación Flotante de rieles inclinadas

Bocatoma flotante de balsa 

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Se apoya sobre una balsa dentro de un cuerpo de agua se encuentra anclada al lecho subacuático para evitar efectos de las corrientes del aguas. Se consideran cuando el cuerpo de agua es muy profundo y los cambios del nivel son muy considerables.

Ilustración 3.- Captación Flotante

Ilustración 4.- Balsa para captación flotante

Consideraciones de diseño 

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El diseño de la captación varía en función al peso que soporta, el tipo de material de la  balsa y del dispositivo flotante que se utilizara. Se debe efectuar un análisis descargas, que permita un equilibrio de fuerzas y garantice la flotabilidad. El análisis de cargas debe mantener una sobrecarga mínima que cubra con exceso las maniobras de operación y mantenimiento en la balsa. Los materiales deben ser livianos posible y de manufactura o producción local para minizar gastos de reposición. Los elemento de fijación anclajes y templadores garantizar la seguridad estacionamiento y soporte de la basa durante las variaciones del nivel de la fuente.

Consideraciones de ubicación

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La zona donde se ubicaran los anclajes debe ser segura y estar seca para garantizar su estabilidad. Se debe realizar estudios de corrientes y batimetría a fin de determinar la zona más favorable para el estacionamiento de la captación.

Consideraciones de flotantes 

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El diseño se hará en función del material disponible en la zona; puede usarse madera,  barriles metálicos de diversos tamaños y formas y otros materiales. Los flotadores y la balsa pueden ir clavados o atados con sogas o alambres, durables a la  podredumbre o corrosión.

Alcances para el diseño de captaciones especiales Generales 

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La captación se debe diseñar para el caudal máximo diario y para el de bombeo, en caso de requerir equipos de impulsión. Debe ubicarse en zonas protegidas para reducir la vulnerabilidad a inundaciones o a crecidas intempestivas. Se debe verificar la zona en prevención a una posible contaminación.

Para aguas superficiales   

Verificar la permanencia del cauce de la fuente. Estudiar la variabilidad de niveles de la fuente por lo menos en los últimos 10 años. Estudiar la duración estacional de la variación de niveles durante un año.

Tuberías de succión e impulsión

El diámetro y longitud de la tubería flexible de impulsión dependerá del caudal de bombeo y las características del sistema. Se recomienda el diámetro inmediatamente superior al de la tubería de impulsión. En la succión se debería tener una velocidad baja, para evitar recoger sedimentos, plantas, partículas grandes del fondo pudiendo estorbar y reducir el flujo. Para los suministros rurales, las velocidades podrían estar entre 1,2 y 1,8 m/s. La canastilla de succión deberá estar mínimo de 0,30  – 0,50 m por debajo del nivel de flotación de la balsa para garantizar agua cruda de mejor calidad. Se deberá colocar en la succión una tubería rígida capaz de soportar la fuerza del agua, con una válvula de pie en su parte inferior, que permita el flujo del agua captada y evitar el cebado de la bomba. Se deberá colocar en la succión una canastilla o dispositivo que permita la entrada del agua y evite el material no deseado como los sedimentos, plantas u otros sólidos en suspensión.

 Ilustración 5.- Altura de Canastilla para la captación.

Para la impulsión se podrá utilizar una manguera flexible con refuerzo interior metálico. El diseño de la impulsión se hará mediante la fórmula de Bresse y cuando la importancia lo amerite, un análisis del diámetro más económico. De ser el caso, para la tubería de impulsión, se podrá utilizar una transición anclada en una rótula, para cambiar el tipo flexible a una tubería rígida.

Bibliografía Arriaga, F. L. (10 de 07 de 2015). Universidad Nacional de Colombia . Obtenido de Dirección Nacional de innovación Académica: http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4080004/contenido/Capitulo  _5/Pages/captacion_superficial_continuacion.htm Organizacion Mudial de la Salud. (10 de 07 de 2015). GUÍA DE DISEÑO PARA CAPTACIONES ESPECIALES . Obtenido de http://www.bvsde.opsoms.org/bvsacg/guialcalde/2sas/d23/022_Diseno_captaciones_especiales/Dise%C3%B 1o%20captaciones%20especiales.pdf