Diseño de Bocatomas

 

I…BOCATOMA

PARTES: VENTANA DE CAPTACÍON, CANAL DE LIMPIA, BARRAJE (FIJO, MOVIL O MIXTO), TRAMPAS Y REJILLAS, DISIPADORES DE ENERGÍA, ALIVIADEROS, MUROS (DE ENCAUZAMIENT ENCAUZAMIENTO O O DE PROTECCIÓ PROTECCIÓN), N), DESRRIPIADOR Y CANAL DE PURGA, ENROCADO, COMPUERT COMPUERTAS. AS. TIPOS DE BOCATOMA: TOMA DIRECTA: TOMA QUE CAPTA DIRECTAMENTE MEDIANTE UN CANAL LATERAL. TOMA MIXTA O CONVENCIONAL:  CAPTA MEDIANTE UN CIERRE DEL RÍO CON UNA ESTRUCTURA LLAMADA

AZUD, EL CUAL PUEDE SER FIJA MÓVIL. TOMA MOVIL: POR LA VARIACIÓN DE NIVELES EN ÉPOCAS DE ESTIAJE Y AVENIDA, NECESITA DE UN VERTEDERO RELATIVAMENTE BAJO. TOMAS TIROLESAS O CAUCASIANAS: LA CAPTACIÓN SE ENCUENTRA DENTRO DE LA SECCIÓN DEL VERTEDERO DEJANDO UN ESPACIO PROTEGIDO POR REJILLAS.

II…ELEMENTOS FUNDAMENTALES A TOMARSE EN CUENTA PREVIO AL DISEÑO DE BOCATOMAS.

1.. CONSIDERACIONES IMPORTANTES. CRITERIOS QUE RECOMIENDA LA USBR.

1)  2)  3)  4) 

EL CAUDAL ADOPTADO CORRESPONDERÁ CORRESPONDERÁ A UNA AVENIDA MÁXIMA ENTRE 50 A 100 AÑOS. DETERMINACÍON DEL CAUDAL DE CAPTACIÓN DE ACUERDO A LOS REQUERIMIENTOS. REQUERIMIENTOS. INCLUIR CANAL DE LIMPIA GRUESA O DESRRIPIADOR. LA OPERACIÓN DE CAPTACIÓN SE PODRÁ EFECTUAR EN ÉPOCAS DE ESTIAJE, MANTENIENDO CERRADAS LAS COMPUERTAS. Y PARCIAL O ABIERTAS EN ÉPOCAS DE AVENIDA. 5)  EL DISEÑO DE BARRAJE DEBERÁ PERMITIR EL PASO DE LA AVENIDA MÁXIMA DE DISEÑO. 2.. UBICACIÓN: CONDICIONES: 1)  LA COTA DE CAPTACIÓN DE LA BOCATOMA DEBERÁ ESTAR CONDICIONADO A LAS CONDICIONES TOPOGRÁFICAS. 2)  SITUAR LAS OBRAS DE TOMA EN LA ORILLA CÓNCAVA DEL RÍO. 3)  LA DIRECCIÓN DEL FLUJO DE AGUA DEBE SER LO MÁS ESTABILIZADA. 4)  LA CAPTACIÓN DEBE SER POSIBLE AÚN EN ÉPOCAS DE ESTIAJE. 5)  DETERMINAR LA CALIDAD FÍSICA, QUÍMICA Y BACTERIOLÓGICA DE LA FUENTE Y LOS PARÁMETROS BÁSICOS DEL AGUA. 6)  CUMPLIR LAS CONDICIONES GEOLÓGIC GEOLÓGICAS AS Y GEOTÉCNIC GEOTÉCNICAS. AS. 7)  CONSIDERAR FACILIDADES CONSTRUCT CONSTRUCTIVAS. IVAS. 3.. LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO.

MÉTODOS PARA DETERMINACIÓN DE MORFOLOG MORFOLOGÍA. ÍA. 1)  2)  3)  4)  5)  6) 

LEVANTAMIENTO EN PLANTA DEL CAUCE DEL RÍO. LEVANTAMIENTO DE LOCALIZADO DE LA ZONA DE UBICACIÓN. PERFIL LONGITUDINAL DEL RÍO. SECCIONES TRANSVERSALES TRANSVERSALES DEL CAUCE DEL RÍO A CADA 50M. CARTA NACIONAL. PLANOS CATASTRALE CATASTRALES. S.

 

7)  MAPA GEOLÓGICO DE LA ZONA. 4.. ESTUDIOS GEOLÓGICOS Y GEOTÉCNICOS.

SE RECOMIENDA OBTENER LOS SIGUIENTES DATOS. 1)  2)  3)  4)  5)  6) 

CURVA DE GRADUACIÓN DEL MATERIAL DEL LECHO DEL RÍO. SECCIÓN TRANSVERSAL. COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD. CAPACIDAD PORTANTE. RESULTADO DE ENSAYOS DE HINCADO DE PILOTES O TABLA ESTACAS. CANTIDAD DE SEDIMENTO EN EL FLUJO.

5.. CONDICIONES DEL LECHO DEL VERTEDERO. MÉTODOS CON FINES DE EXPLORACIÓN. 1)  1)  PERFORACIÓN. PERMITE IDENTIFICAR EL TIPO DE MATERIALES QUE CONFORMAN EL LECHO, FIJAR LA ESTRUCTURA DEL SUBSUELO Y OBTENER MUESTRAS. 2)  2)  CALICATAS. PERMITE UNA VISUALIZACIÓN DIRECTA DE LOS ESTRATOS Y DEL LECHO DEL RÍO, TAMBIÉN SE PUEDEN OBTENER MUESTRAS. 3)  3)  ENSAYOS DE LABORATORIO. PERMITE IDENTIFICAR LAS PROPIEDADES FÍSICAS MECÁNICAS DEL TERRENO DE FUNDACIÓN. 3.1) ENSAYOS STANDARD. ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO, LÍMITE LÍQUIDO, LÍMITE PLÁSTICO, % DE HUMEDAD, CLASIFICACIÓN SUCS Y AASHTO. 3.2) ESAYOS ESPECIALES. TRIAXIAL, CONTENIDO DE SALES DEL SUELO. 4)  4)  ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN. 5)  5)  CAPACIDAD PORTANTE. INDIRECTO (SPT, PDL, DE CARGA); DIRECTO (BOMBEO, HINCADO DE PILOTES, TABLA ESTACADOS) III…INFORMACIÓN HIDROLÓGICA. 

PARA EL COMPORTAMIENTO HIDROLÓGICO DEL RÍO, DIMENSIONAMIENTO DE LA BOCATOMA. SE OBTIENE LOS DATOS: 1)  1)  CAUDAL DE DISEÑO PARA AVENIDA MÁXIMA. 2)  2)  CAUDALES MEDIOS Y MÍNIMOS. 3)  3)  CURVA DE CAUDAL VS TIRANTES DEL BARRAJE.

DISEÑOS DE BOCATOMAS II. I--DIMENCIONAMIENTO DE LA VENTANA DE CAPTACIÓN.

SU FUNCIÓN ES IMPEDIR QUE ELEMENTOS SÓLIDOS MUY GRUESOS CONTINÚEN EL RECORRIDO. ALTURA ES NO MENOR A 0.6m Y BARROTES ESPACIADOS A UNA DISTANCIA NO MAYOR A 0.2m. PERDIDAS A TOMARSE EN CUENTA. PERDIDAS EN LAS REJILLAS: EL OBEJTIVO ES IMPEDIR QUE MATERIALES DE ARRASTRE Y SUSPENCIÓN ENTREN AL CANAL DE DERIVACIÓN, SU DESVENTAJA ES QUE CAUSA PERDIDA DE CARGA.   PÉRDIDAS EN LAS TRANSICIONES: LAS PERDIDAS DE CARGA DEBAJO DE LA VENTANA DE DERIVACIÓN VARÍAN DE ACUERDO A LA VARIACIÓN DEL ÁREA Y HORIZONTAL DE LA TRANSICIÓN. 

 

PERDIDAS DE COMPUERTAS: SE APLICA COEFICIENTE DE PÉRDIDAD, CUANDO UNA COMPUERTA ESTÁ MONTADA EN EL LADO DE AGUAS ARRIBA O AGUAS DEBAJO DE UN MURO DONDE EN LA PARTE SUPERIOR SE CONTRAE. ESTRIBOS: SON MUROS LATERALES VERTICALES QUE SIRVEN PARA CONFINAR EL FLUJO. PRESENCIA DE PILAS: OBEDECE A LA NECESIDAD DE CONSTRUIR UN PUENTE SOBRE EL VERTEDOR.

II--DIMENCIONAMIENTO DEL BARRAJE FIJO.

SU FUNCIÓN ES LEVANTAR EL TIRANTE DE AGUA Y FACILITAR EL INGRESO DE AGUA POR LA CAPTACIÓN. VARIANTES: 1)  1)  BARRAJE FIJO. LA PRESA DERIVADORA SE CONSTRUYE DE UN ELEMENTO RÍGIDO O DE GAVIONES. 2)  2)  BARRAJE MÓVIL. LA PRESA CONSTA DE UNA SERIE DE PILARES. MODIFICA EL TIRANTE DEL AGUA Y ELIMINA LOS SÓLIDOS. 3)  3)  BARRAJE DE PERFIL TIPO INDIO. LOS VACÍOS DEL ENROCADO ESTÁN LLENOS DE AGUA Y COMUNICADOS ENTRE SÍ. 4)  4)  BARRAJE MIXTO. UNA PARTE DEL CAUCE ES CERRADO CON UN ELEMENTO FIJO Y OTRA PARTE CON UNA ESTRUCTURA MÓVIL. ELEMENTOS DE BARRAJE. 1)  1)  PRESA DERIVADORA. 2)  2)  POZA DE DISIPACIÓN DE ENERGÍA. 3)  3)  MUROS DE ENCANZAMIE ENCANZAMIENTO. NTO.

VERTEDERO CON PERFIL TIPO CREAGER. CRESTA DE CIMACIO FORMA QUE SIGUE LA CARA INFERIOR DE UN FILETE DE AGUA AL VERTER SOBRE UN VERTEDERO.

DIMENCIONAMIENTO DE LA BASE DEL BARRAJE. MÉTODO DEL RÉGIMEN (ALTUNIN

   ∗  = ( ∗ )+

.. ), (BLENCH  = . .      ), (PETIT  = .. √  √  ) DISIPACIÓN DE ENERGÍA.

PARA CONTROLAR EL EFECTO EROSIVO SE CONSTRUYEN ESTRUCTURAS DE DISIPACIÓN (SOLADOS O COLCHÓN DISIPADOR). 1)  1)  LONGITUD DE LA POZA DE DISIPACIÓN. Lc=(5 a 6)(d2-d1) SCHOKLITS SCHOKLITSCH CH Lc=6*d1*F1 SAFRANETZ Lc=2.5(1.9*d2-d1) PAVLOSKI

Lc=10.3*d1(F1-1)^0.81 CHERTO CHERTOUSOV USOV Lc=5(d2-d1) BAKHMETEV Lc=4*d1(1+2F1^2)^1/2 PIKALOV Lc=4*d2 U.S.

 

 

F1=V1/

√  ∗ 1 

……..d1,d2:TIRANTES. 

2)  2)  RESALTO HIDRÁULICO. CAMBIO DE FLUJO SUPERCRÍTICO A SUBCRÍTICO ACOMPAADO DE UNA GRAN DISIPACIÓN DE ENERGÍA.



To=T+2 ………T: ALTURA DESDE EL NIVEL AGUAS ARRIBA HASTA LA SOLERA. CALCULO DE COLCHON DISIPADOR O SOLADO.

EL PROPÓSITO ES PARA RESISTIR EL EFECTO DE LA SUBPRESIÓN. EL ESPESOR SOPORTA EL EMPUJE QUE OCASIONA LA SUBPRESIÓN.

 = 34 ∙  ℎ− 1 

ANÁLISIS DE ESTABILIDAD. PARA QUE EL BARRAJE SEA SEGURO DEBE CUMPLIR CON LAS CONDICIONES: 1)  1)  ESTABILIDAD AL DESLIZAMIENTO (FS 1.5) 2)  2)  ESTABILIDAD AL VUELCO (FS 2) 3)  3)  SEGURIDAD CONTRA SIFONAMIENTO Y FILTRACIO FILTRACIONES NES 4)  4)  SEGURIDAD CONTRA SOCAVACIONES AL PIE DEL AZUD 5)  5)  SEGURIDAD CONTRA FILTRACIONES Y SIFONAMIENTO EN LADERAS

≥

≥

ESTABILIDAD AL DESLIZAMIENTO Y VUELCO. EL AZUD DEBE TENER CAPACIDAD PARA CONDUCIR EL CAUDAL MÁXIBLO PROBABLE PROBABLE.. SI ESTÁ SUMERGIDO Y EN RÉGIMEN SUPERCRÍTICO, SOLAMENTE EN AVENIDAD DEBE SER DE TIPO CREAGER. EL BARRAJE LOGRA SU ESTABILIDAD DEBIDO A SU PESO. SU DISEÑO DEPENDERÁ DEL MATERIAL Y COSIDICIONES LOCALES. LAS FUERZAS ESTÁTICAS Y DINAMICAS ACTUAN SOBRE EL BARRAJE. FUERZAS QUE ACTUAN SOBRE EL BARRAJE: PESO PROPIO, PRESIÓN HIDROSTATICA, BUBPRESIÓN, AZOLVES, FUERZAS SISMICAS, PESO DEL AGUA SOBRE PARAMENTO AGUAS ABAJO, PRESIÓN NEGATIVA, ROZAMIENTO DEL AGUA CON EL PARAMENTO DE DESCARGA, REACCIÓN DE TERRENO. SEGURIDAD CONTRA SIFONAMIENTO Y FILTRACIONES

EL DESNIVEL DE AGUAS ARRIBA Y ABAJO TIENEN COMO CONSECUENCIA UN FLUJO SUBTERRANEO POR DEBAJO DEL AZUD QUE PODRÍA ARRASTRAR EL MATERIAL DEL SUELO Y CAUSAR SIFONAMIENTO. CONTROL DE FILTRACIONES: LA FINALIDAD, ES DEBIDO A QUE EL AGUA QUE DESPLAZA DEBAJO DEL BARRAJE POR PERCOLACIÓN CAUSA EL ARRASTRE DE MATERIALES FINO, CREANDO LA TURIFICACIÓN. MÉTODOS: SE CALCULA LONGITUD DE PERCOLACIÓN : BLIGH ( … C: Coeficiente), LANE (

 ≥ . . 

(() ()…v: LONG. VERTICALES H: LONG HORIZONTALES;    = .∆ℎ . ∆ℎ… ∆ℎ:

 =

DIFERENCIA DE CARGA HIDROSTÁTICA HIDROSTÁTICA). ).

SEGURIDAD CONTRA SOCAVACIONES AL PIE DEL AZUD SOCAVACIÓN LOCAL: OCURRE EN LAS ZONAS DONDE SE CONCENTRAN LAS VELOCIDADES Y SE AUMENTA LA TURBULENCIA. UTILIDAD: DETERMINAR LA PROFUNDAD DE LA CIMENTACIÓN DE BARRAJE. SOCAVACIÓN GENERAL: CONDICIÓN DE EQUILIBRIO ENTRE LA VELOCIDAD MEDIA DE LA CORRIENTE Y LA VELOCIDAD MEDIA DEL FLUJO. CALCULO DE ENROCADO DE PROTECCIÓN ESCOLLERA (RIP-RAP)

 

FINALIDAD: REDUCIR EL EFECTO EROSIVO Y CONTRARRESTAR EL ARRASTRE DE MATERIAL FINO POR ACCIÓN DE FILTRACIÓN.

DISEÑO DE CANAL DE LIMPIA O BARRAJE MÓVIL. FINALIDAD: LIMPIAR LA ACUMULACIÓN DE SEDIMENTOS DE LA VENTANA DE CAPTACIÓN Y DESARENADOR. ELIMINA SEDIMENTOS QUE SE DEPOSITAN DELANTE DE LA TOMA Y PERMITE MEJORAR LA CAPTACIÓN EN EPOCAS DE ESTIAJE Y EN RIOS CON GRAN VARIACION DE CAUDAL. CONDICIONES DE DISEÑO: VELOCIDAD REQUERIDA, VELOCIDAD DE ARRASTRE, ANCHO DEL CANAL,

PENDIENTE DEL CANAL. COMPUERTAS DE REGULACIÓN: CLASIFICACIÓN 1)  1)  SEGÚN LAS CONDICIONES DE FLUJO AGUAS ABAJO. COMPUERTAS CON DESCARGA LIBRE, COMPUERTAS CON DESCARGA AHOGADA. 2)  2)  SEGÚN EL TIPO DE OPERACIÓN.  COMPUERTAS PRINCIPALES: DE REGULACIÓN (CONTROLAN CAUDALES EN UN CANAL ABIERTO O SOBRE UNA PRESA CON ABERTURAS PARCIALES), DE CIERRE O GUARDA  (COMPLETAMENTE CERRADAS O ABIERTAS). COMPUERTAS DE EMERGENCIA: SE UTILIZAN PARA EVENTOS DE REPARACIÓN, INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO DE COMPUERTAS PRINCIPALES. 3)  3)  DE ACUERDO A LA GEOMETRÍA. PLANAS, RECTANGULARES, CUADRADAS, CIRCULARES, TRIANGULARES, TRIANGULARE S, ETC.  4)  4)  SEGÚN EL MECANISMO DE IZADO. DESLIZANTES (EL ELEMENTO DE CIERRE SE MUEVE SOBRE GUÍAS O RIELES), RODANTES (EL ELEMENTO DE CIERRE SE MUEVE SOBRE UN TREN DE RUEDAS, RODILLOS O ENGRANAJES) 

POSICIONES TÍPICAS DE COMPUERTAS. TOTALMENTE ABIERTAS, PARCIALMENTE ABIERTAS, TOTALMENTE CERRADAS.

CLASIFICACIÓN DE COMPUERTAS SEGÚN SU TIPO. COMPUERTAS PLANAS: LA CARA SE OPONE AL FLUJO, DE MADERA O ACERO. ELEMENTOS: COMPUERTA PRINCIPAL, ESTRUCTURA DE SOPORTE, PANTALLA, SELLO DE PANTALLA, RECESOS Y GUÍAS, VÁSTAGO Y VOLANTE, SELLO DE FONDO, TABLONES DE COMPUERTA DE EMERGENCIA, RECESOS Y GUÍAS DE EMERGENCIA. COMPUERTA RADIAL: LA SECCIÓN TIENE FORMA DE UN TROZO DE ARCO. ELEMENTOS: COMPUERTA DE SECTOR, ESTRUCTURA DE SOPORTE, PANTALLA, SELLO DE PANTALLA, RECESOS Y GUÍAS, PLETINAS DE SELLO LATERAL, MECANISMO DE LEVANTE, SELLO DE FONDO, TABLONES DE COMPUERTA DE EMERGENCIA, RECESOS Y GUÍAS DE EMERGENCIA.

MUROS DE ENCAUZAMIENTO. SIRVEN DE PROTECCIÓN A LAS MÁRGENES DE LOS RÍOS O ANCLAJE A LAS DIVERSAS PARTES DE BOCATOMA Y ORIENTAR AGUAS.

LA LONGITUD RESPRESENTA 1.2 VECES LA LONGITUD DE LA CURVA DE REMANZO.

 

PARA DETERMINAR LA ALTURA SE DEBE HALLAR LA CURVA DE REMANSO.

DIQUES DE ENCAUZAMIENTO. SIRVE PARA EVITAR LAS INUNDACIONES A LOS TERRENOS RIBEREÑOS. POR LO GENERAL DE TIPO ESCOLLE ESCOLLERA. RA.

CANAL DE TRANSICIÓN DE ENTREGA AL CANAL DE DERIVACIÓN. EN BOCATOMAS: UNE LAS VENTANAS DE CAPTACIÓN CON EL CANAL DE DERIVACIÓN. FINALIDAD: ES UNA ESTRUCTURA DISEÑADA PARA VARIAR LA FORMA DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL TRANSVERSAL DEL CANAL. FUNCIÓN: LIMPIAR LAS PÉRDIDAS DE ENERGÍA Y EVITAR LA FORMACIÓN DE ONDAS Y TURBULENCIA. PRINCIPIOS: CHOW 1959, pag. 314. TIPOS: CON CURVATURA SIMPLE, DE FORMA CUÑA, CON DOBLE CURVATURA.

ALIVIADERO DE DEMASÍAS.

CONSISTE EN ESCOTADURAS QUE SE HACEN EN EL TALUD DEL CANAL PARA CONTROLAR EL CAUDAL.