Dique Toma.2013 Ppt

7/22/2019 Dique Toma.2013 Ppt

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Unidad I

DIQUE TOMA

“SISTEMA DE ABASTECIMIENTO AGUA"

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIADEPARTAMENTO DE HIDRÁULICA Y MEDIO AMBIENTE



BOCATOMA DE FONDO

Obra de captación

Es necesario separar en el término general de “obra de captación” eldispositivo de captación propiamente dicho y las estructuras complementariasque hacen posible su buen funcionamiento.

Dique Toma

Un dique toma, por ejemplo, es una estructura complementaria, ya que sufunción es represar las aguas de un río a fin de asegurar una carga hidráulicasuficiente para la entrada de una estabilidad y durabilidad.



BOCATOMA DE FONDO

Un dispositivo de captación puede consistir :

un simple tubo, un tanque,

un canal,

una galería filtrante, etc.

y representa parte vital de la obra de toma que asegura, bajo cualquier

condición de régimen, la captación de las aguas en la calidad prevista. El mérito principal de los dispositivos de captación radica en su buen

funcionamiento hidráulico.



BOCATOMA DE FONDO

Bocatoma O Captación Lateral

Es muy utilizada cuando la fuente de aprovechamiento posee un caudal

relativamente grande. El sitio se selecciona donde la estructura quede a unaaltura conveniente del fondo y, ubicada al final de las curvas, en la orillaexterior, y en lugares protegidos de la erosión o socavación.



Captación Laterales

Por Vertederos Un vertedero lateral consiste en una escotadura practicada sobre la

cresta de un canal prismático que está orientada en sentido paralelo a lacorriente y por encima de la cual fluye el agua cuando se ubica de unamanera tal que se permite un gradiente hidráulico en sentido normal ala cresta del vertedero.

Tomas Laterales

Estas estructuras hidráulicas son muy frecuentes en los distritos deriego. Se proyectan por lo general para derivar agua de canales

principales. La línea de derivación puede hacerse con tubería queatraviese el fondo de la berma del canal. Cuando así ocurre se diseñacomo un conducto a presión en donde se presentan pérdidas locales ypérdidas por fricción.



TOMA LATERAL



Captación Con Lecho Filtrante

Se define como bocatoma de lecho

filtrante la estructura de captación deagua para acueductos de bajo caudal,que tiene la capacidad de prefiltrar elinfluente antes de conducirlo a la líneade aducción del sistema.

Esto se logra mediante la utilización deun lecho granular, el cual filtra el agua yla conduce a un sistema de recolecciónpor tuberías perforadas en el fondo del

cauce.

Estas tuberías perforadas se encuentrangeneralmente en disposición de espina depescado o en forma reticular y a junta

perdida en ambos casos.



Captación Sumergida Tipo Dique -Toma

Cuando las corrientes de aguade escasos caudal y lassecciones transversales del ríoen el sitio donde se proyecta labocatoma son de poco ancho (0a 10 m), es convenienteproyectar un dique con el objeto

de garantizar el caudal que sedebe captar.

Se realiza mediante un represamiento transversal al cauce del río; el

área de captación se ubica sobre la cresta del vertedero central y estáprotegida mediante rejas que permiten el paso del agua. Esrecomendable para ríos de poco caudal y gran pendiente. Suconstrucción en lo posible no debe alterar el perfil longitudinal delcauce del río.



BOCATOMA DE FONDO

Es utilizada en ríos pequeños o quebradas donde la profundidad del

cauce no es muy grande.

Son estructuras empleadas para captaciones de pequeñas cantidadesde agua en ríos, en las cuales la lámina de agua se reduceconsiderablemente.

El objetivo de este tipo de estructuras es que se puedan proyectar de talforma que se acomode al lecho del río, procurando que en épocas decaudal mínimo el agua pase por la rejilla.

El agua captada mediante la rejilla localizada en el fondo del río, seconduce a una caja de donde la tubería sale al desarenador o a la plantade tratamiento.



BOCATOMA DE FONDO

El agua es captada através de una rejillacolocada en la partesuperior de una presaque a su vez esdireccionada en sentido

normal de la corriente.

El ancho de la presapuede ser menor o igualque el ancho del río.

Revestimiento oenrocado (solado), parala protección de laErosión



BOCATOMA DE FONDO

Presa: La cota superior está al mismo nivel de la cota del fondo del río, construidageneralmente de concreto ciclópeo y dentro de ella se encuentra el canal de aducción.

Canal de Aducción: Recibe agua a través de las rejillas y entrega el agua captada a la cajade recolección

La longitud del canal puede ser menor que la longitud de la presa o ancho de la garganta

según el caudal a captar.

• Los elementos más importantes de este tipo de boca toma son:



BOCATOMA DE FONDO

Cámara de recolección : Generalmente cuadrada o rectangular con muros deConcreto, cuyo espesor puede ser de 30 cm y altura igual a los muros laterales. En suinterior se encuentra el vertedero de excesos que regresa el agua al cauce.

Muros Laterales: Encauzan el agua hacia la rejilla y protegen los taludes. El ancho delos muros depende de la estabilidad estructural. Si es de concreto ciclópeo el ancho

puede ser de 0.60m o menos esto depende del estudio de estabilidad de los muros.



BOCATOMA DE FONDO

Rejillas: Colocadas sobreel canal de aducción,

dentro de la presa.

La longitud de rejilla puedeser menor que la longitudde la presa o ancho de lagarganta según el caudal a

captar.

El ancho mínimo es de 40cm y el largo mínimo de 70cm para facilitar laoperación de limpieza ymantenimiento.

Las barras y marco puedenser de hierro conseparación de 5 a 10 cm ydiámetros de ½” a ¾” a 1”.



Criterio de Diseño de presa

1. Capacidad.

Verificar que el caudal de diseño o CMD<Qmínimo del río en el sitio decaptación. (Datos de medición de registros de INETER, medición directao estudio hidrológico de la cuenca).

2. Diseño de la presa

La presa y garganta se diseñan como vertedero rectangular con doblecontracción :

Q= 1,84 LH3/2

Para determinar e! espesor de la lámina de agua para los caudalesmáximos y mínimos de diseño se despeja el valor de H de la ecuación

anterior:Despejando H = ( Q/1,84 L)2/3 (para determinar la lámina de agua paralas condiciones de diseño, máximas y mínimas del río)

Para las contracciones laterales L´= L-0,1n H

donde n : número de contracciones



Criterio de Diseño de presa

3. La velocidad del Agua al pasar sobre la rejilla Vr (m/s)

Vr= Q/ L´ H ( comprendida entre 0,30 a 3 m/s)

Diseño de la rejilla y el canal de aducción

Alcance filo superior (m):

Alcance filo inferior (m)

Ancho del canal de aducción (m).



BOCATOMA DE FONDO

La sección del canal puede

ser rectangular osemicircular. Normalmentela más utilizada es larectangular por la facilidaden la construcción.

La pendiente puede variarentre el 1 % al 4% con el finde dar una velocidad mínimaadecuada y segura para

realizar labores demantenimiento



BOCATOMA DE FONDO

Rejilla

Si se utiliza una rejilla con barrotes en la dirección del flujo, el áreaneta de la rejilla se determina según la siguiente expresión:

Aneta = a B N

donde:

An= área neta de la rejilla (m²)

a = separación entre barrotes (m)

N = número de orificios entre barrotes

B = Ancho de la rejilla (m)

Siendo b el diámetro de cada barrote, la superficie total de rejilla es:

Atotal = (a+b) B N La relación entre área neta y área total es:



BOCATOMA DE FONDO

El Caudal a través de la rejilla es igual a:

Q =K* Aneta Vb

en donde:

K = 0.9 para flujo paralelo a la sección

Vb = velocidad entre barrotes (máxima de 0.2 m/s)

El área total en función de la longitud de la rejilla es igual a:



Niveles en el Canal de Aducción

Asumiendo que todo el volumen de agua es captado alinicio del canal de aducción, el nivel de la lámina aguasarriba es obtenido por medio del análisis de cantidadde movimiento en el canal.

Para que la entrega a la cámara de recolección se hagaen descarga libre, se debe cumplir que:

En donde:g = Aceleración de la gravedad (9.81 m/s²)i = Pendiente de fondo del canalho = Profundidad aguas arriba (m)he = Profundidad aguas abajo (m)hc = Profundidad crítica



Perfil del Canal



Diseño de la Cámara de Recolección

Para determinar las dimensiones de la cámara derecolección se aplican las ecuaciones de un chorro de

agua:



La profundidad H de la figura anterior se determina detal forma que abarque las pérdidas por entrada yricción de la tubería de conducción entre la bocatoma

y el desarenador.

Desague del Caudal de Excesos

Para la determinación del caudal de excesos se debeconsiderar que por la rejilla se captará un caudalsuperior al caudal de diseño, por lo cual se generaráuna lámina de agua mayor a la de diseño, que se puede

determinar utilizando la ecuación de un vertederorectangular.



El caudal que se captará por la rejilla se puedeaproximar al caudal por un orificio, con la siguienteecuación:

en donde:

QCaptado = Caudal a través de la rejilla (m³/s)Cd = Coeficiente de descarga = 0.3 Aneta = Area neta de la rejilla (m²)H = Altura de la lámina de agua sobre la rejilla (m)

El caudal de excesos corresponde a la diferencia entre el caudal captado a

través de la rejilla y e! caudal de diseño.

Qexcesos = Qcaptado - Qdiseño



Posteriormente se debe ubicar el vertedero de excesos auna distancia adecuada de la pared de la cámara derecolección. Para esto se aplican nuevamente las

ecuaciones del alcance de un chorro de agua.

El diámetro mínimo de la tubería de excesos es de 6". Eldiseño de esta tubería debe considerar la pendiente

existente entre el fondo de la cámara y el punto dedescarga de excesos. Este punto debe estar a 15 cm porencima de! nivel máximo del río.



Cortes transversales del Canal

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