Diseño de La Toma de Fondo o Caucasiana Desde La Quebrada Cuatro Esquinas Ubicada a 2300 m (2)

7/24/2019 Diseo de La Toma de Fondo o Caucasiana Desde La Quebrada Cuatro Esquinas Ubicada a 2300 m (2)

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INTRODUCCION.

El agua disponible, si no es aprovechada inmediatamente o almacenada para uso posterior,

fluye hacia fuera de la zona de inters y alcance del agricultor y su familia (su vivienda,

establo, cultivo, pasto, finca o parcela) y pasa a otras fases y componentes del ciclo

hidrolgico (capa fretica, escorrenta, cauces de arroyos y ros, atmsfera).

nte esta perspectiva, involucrndonos en las necesidades de implantar proyectos de

captaciones de agua en lugares donde e!iste descuido por parte de los municipios se

adoptan normas tericas para a"uellas construcciones y satisfacer dichas necesidades para

entregar el agua a un punto para su utilizacin con diferentes fines.

El dise#o hidrulico debe de satisfacer ciertos re"uisitos "ue en prioridad serian$

- %uncionalidad.- &eguridad.- Economa.- Esttica.

'a importancia de construccin de las toma de fondo radica en el punto de inicio de

abastecimiento en donde se calcula cuidadosamente para evitar un dficit en el suministro

o encarecer innecesariamente los costos por sobredimensionamiento de sus elementos.

OBJETIVO.

- eterminar una estructura de toma de fondo para la captacin de aguas

superficiales, capaz de abastecer con la cantidad de agua necesitada estimando

criterios de dise#o hidrulico, mecanico y estructural.

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UBICACIN GEOGRAFICA DEL PROYECTO

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1.-MARCO TEORICO

1.1 CAPTACION DE AGUAS SUPERFICIALES

na obra de toma es una estructura hidrulica capaz de captar total o parcialmente lasaguas de un ro, lago, vertiente, canal, embalse, con el ob*eto de satisfacer una necesidad o

fin determinado.

'os aspectos fundamentales de este tipo de captacin son la eleccin del tipo de toma a

construir y la ubicacin de la misma.

En general las obras de toma deben satisfacer las siguientes e!igencias bsicas$

+esponder en todo momento a las situaciones cambiantes del curso de agua

ener una estructuraadaptada al cho"ue de la corriente l"uida, al impacto de las

embarcaciones, de ob*etos flotantes y material de arrastre.

-o deben causar estan"ues ni grandes erosiones en el curso de agua.

'a navegacin no debe ser interferida.

En cual"uier condicin del ro debe permitir captar el caudal declculo.

ebe ser estable al volcamiento, dotacin y socavaciones.

ara seleccionar el tipo de /bra de oma y su ubicacin, debe considerarse los siguientes

criterios$

'a topografa de la zona

so o finalidad del agua a captar

0antidad de agua disponible

0osto de la /bra

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http://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTROhttp://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTROhttp://www.monografias.com/trabajos7/caes/caes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/caes/caes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/caes/caes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/caes/caes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTRO


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1.2. TIPOS DE OBRA DE TOMA

1.3. TOMAS DE FONDO: CAUCACIANA O TIROLESA.

&on instaladas en torrentes o ros de monta#a "ue tienen las siguientes caractersticas$

%uertes pendientes longitudinales "ue pueden llegar al 123 o ms.

0reciente s4bita causadas por aguaceros de corta duracin y gran intensidad y "ue

arrastran gran cantidad de piedra.

gua relativamente limpia en poca de estia*e y con poco contenido de sedimentos

finos.

El propsito de la /bra de oma, es de derivar la cantidad de agua necesaria a travs de

una estructura, para cubrir una demanda estipulada. na toma debe cumplir los siguientes

re"uisitos$

ebe poder evacuar los caudales de crecida determinados por la hidrologa, de modo

"ue no cause ning4n da#o a la estructura.

ebe ser capaz de captar el caudal de dise#o ya sea en estacin seca como en

estacin de lluvias. ebe captar agua de manera tal "ue no se contamine y en lo posible se produzca una

me*ora de la calidad fsico5"umica de las aguas.

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'a carga sedimentada debe poder lavarse hidrulicamente para ello, sern

necesarias estructuras adicionales.

1.3.1 .CRITERIOS DE DISEO

En el dise#o de una toma tipo tirolesa es necesario considerar los siguientes criterios$

Esta obra principalmente se adecua a ros de monta#a, donde las pendientes

longitudinales son pronunciadas "ue pueden llegar al 123 o a veces a ms.

%uncionan para cauces "ue traen avenidas de corta duracin y "ue llevan gran

cantidad de piedras.

0auces "ue tienen grandes variaciones de caudales, "ue provienen de nevados.

En cauces "ue tienen pe"ue#os contenidos de sedimentos finos y agua

relativamente limpia en poca de estia*e.

'a re*illa es la parte ms ba*a del coronamiento de la presa "ue cierra el ro,

cual"uiera "ue sea el caudal, el agua debe pasar forzosamente sobre ella.

ebido a esto, la re*illa puede ubicarse a cual"uier altura sobre el fondo de manera

"ue la altura del azud puede llegar a hacerse cero, aun"ue normalmente oscila entre

62 o 72 cm. Esto permite "ue las piedras pasen fcilmente por encima del azud con

lo cual se suprime la costosa compuerta de purga o esclusa de limpieza. 'a ba*a

altura del azud permite a su vez disminuir la longitud del zampeado.

'a crecida de dise#o se recomienda a un periodo de retorno de 72 a#os,

dependiendo de la importancia aguas aba*o.

1.3.2. CONSIDERACIONES IMPORTANTES.

El caudal adoptado corresponder a una avenida m!ima entre 72 y 122 a#os, para

condiciones de operacin e!trema.

ara atenuar el ingreso de slidos de fondo, se puede incluir un canal de limpia gruesa o

desripiador, ubicado frente a las ventanas de captacin. 0ompletando la limpia un conducto

de purga ubicado antes de las compuertas de regulacin, el caudal descargar a la poza del

barra*e mvil.5


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'a operacin de captacin del caudal de dise#o, tendr en cuenta "ue lo podr efectuar en

poca de estia*e, manteniendo cerradas las compuertas del barra*e mvil y durante el

periodo de avenidas con la compuerta parcial o completamente abiertas.

El dise#o de la estructura vertedora a proyectarse en el cauce del ro, deber permitir el

paso de la avenida m!ima de dise#o, mediante la accin combinada entre el barra*e fi*o y

el mvil, cuyo salto hidrulico deber estar contenido dentro de los muros de

encauzamiento y poza disipadora.

1.3.3. IMPLEMENTACION DE LA OBRA DE TOMA DE FONDO

ara las tomas de fondo re"uerimos las siguientes obras$

8uro de la.

0a*n +epartidor

0ompuertas.

9ertederos.

esarenador

El agua pasa a travs de la re*illa y circula por la galera hacia el ca*n repartidor desde

donde se la lleva al desarenador y de este por la conduccin hasta el sitio de

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aprovechamiento.

'a principal desventa*a de este tipo de obra de toma es la facilidad con "ue se tapa la re*illa

con materiales como hierbas, piedras, ramas ho*as. 'as piedras pasan sobre la re*illa la

misma "ue tiene una inclinacin para facilitar este paso. Esta re*illa est construida de

pretinas separadas entre si de 6 a : cm. &e debe evitar colocar barras circulares.

El agua ingresa a la galera a travs de la re*illa *unto con pe"ue#as piedras y arena por lo

cual hay "ue disponer de un desrripiador y desarenador a continuacin de la bocatoma.

2. DESARENADOR

'os desarenadores son obras hidrulicas "ue sirven para separar (decantar) y remover

(evacuar) despus, el material slido "ue lleva el agua de un camal, a fin de evitar "ue

ingresen al canal de aduccin, a la central hidroelctricao al proceso de tratamiento y lo

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http://es.wikipedia.org/wiki/Central_hidroel%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Central_hidroel%C3%A9ctrica


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obstaculicen creando as serios problemas, disminuyendo la capacidad hidrulica de la

planta.

El material slido "ue se transporta ocasiona per*uicios a las obras$

na gran parte del material slido va depositndose en el fondo de los canales

disminuyendo su seccin. Esto aumenta el costo anual de mantenimiento y produce

molestas interrupciones en el servicio de canal.

&i los canales sirven a plantas hidroelctricas, la arena arrastrada por el agua pasa a

las turbinas desgastndolas tanto ms rpidamente cuanto mayor es la velocidad.

Esto significa una disminucin del rendimiento y a veces e!ige reposiciones

frecuentes y costosas.

'os de!"e#!d$"e forman parte de la segunda fase del %"e&"!&!'(e#&$)consistente en un

proceso continuo de e*&"!++(,#del agua bruta de los ,(d$ e# %e#(,# fcilmente

decantables, como grava, arena y partculas minerales.

'as arenas arrastradas por ros y crecidas de agua captadas a travs de una ;ocatoma

pueden irse depositando en una estructura, disminuyendo la seccin de la conduccin, la

capacidad de reservorios y produciendo desgaste y da#os en accesorios y e"uipos.

Estos desarenadores deben construirse lo ms cerca posible de la ;ocatoma, y su dise#o

puede variar dependiendo de la forma de evacuar el material sedimentado. s tenemos$

esarenador de 'avado 0ontinuo

esarenador de 'avabo intermitente

2.1. DESARENADOR DE LAVADO INTERMITENTE.

&e lava peridicamente siendo el periodo de lavado funcin de la cantidad de sedimentos

"ue trae el agua y procurando realizar la operacin de limpieza el menor tiempo posible.

&e compone de las siguientes partes$

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2.1.1 UNA TRANSICION DE ENTRADA.

por tal razn la seccin transversal de la cmara se la dise#a para

velocidades "ue van de 2.1 a 2.?m=sg y la velocidad media para la profundidad del

desarenador puede variar entre 1.7 a ? m=sg.

'a forma del desarenador puede ser$

+ectangular

rapezoidal

8i!ta.

ara caudales menores a 1 m@=sg es recomendable dise#ar los desarenadores con doble

cmara con lo "ue se evita el canal lateral, la gradiente del fondo debe ser tal "ue produzca

velocidades de limpieza de @ a 7m=sg con lo "ue se consigue rapidez y eficiencia en la

operacin del lavado.

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2.1.3 VERTEDERO.

El vertedero permitir "ue pase el agua a los escurrimientos superficiales, cumple

diferentes funciones$

Aarantizar "ue la estructura hidrulica ofrezca seguridad, pues impide "ue se eleve

el nivel de aguas arriba sobre el nivel m!imo.

Aarantizar "ue el nivel de agua tenga poca variacin en el canal de riego aguas

arriba. 0omponerse en una zona de una seccin de aforo "ue tenga el ro o el

arroyo.

l final de la cmara se construye un vertedero sobre el cual pasar el agua limpia hacia la

conduccin. 8ientras ms pe"ue#a sea la velocidad de paso por el vertedero, menos

turbulencia causar el desarenador y menos materiales en suspensin arrastrarn. 'a

velocidad admisible de paso podr llegar a 1m=sg con una carga hidrulica sobre el

vertedero no mayor a 67cm.

2.2 COMPUERTA DE LAVADO.

or esta se desalo*an los materiales depositados en el fondo. Esta compuerta se la dise#a

como un orificio sumergido para un caudal igual a dos veces el caudal de captacin.

esarenador con doble cmara.

esarenador de una cmara.

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nicamente se considera el by5pass en los desarenadores de una sola cmara.

3.-DISEO Y CALCULO DE LA TOMA DE FONDO.

/& E' 'A+ /-E &E 9 B8'-+ ' /;+$

3.1.-CALCULO DE LA PENDIENTE DEL RIO:

i=CMCmx 100

e donde ! lo obtengo haciendo una regla de tres con los datos obtenidos de la carta

topogrfica.

x=1,801

4

x=0,45km 450m

11

ESC .=1:25000

COOR.=9614375N ;676600E

CM=2300m . s . m

Cm=2200m . s . m

Lc=1,8cm


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i=23002200

450100

i=22

3.2.-DISEO DE LA REJILLA.

3.2.1.-CALCULO DE LAS PLETINAS DE LA REJA.

/&$

PESO ESPECFICO DEL MATERIAL SUMERGIDO (s).

s=r H2

O

s=2,51

s=1,5T/m3

VOLUMEN DEL MATERIAL SOBRE LA REJILLA.

12

QD=2,50m3

/s

QC=30m3/s

r=2,5T/m3

r=0,70m

i=22

S=1,2(asumido)

Fy ()=1400 kg /c m2


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L

o!.=1/6 . " .r3

0.70 m 3

6(3.1416)

o!.=1/

o!.=0,179m3

EL PESO DEL MATERIAL:

#=(o! )(s)

m3

1,5To$ /#=0,179m3

#=0,27To$

L%=L2(i2+1)Lo$gi&ud d' !a r'(i!!a

M=# /8 (L%+0,05 )Mom'$&omaximo

M/

)=

a=(6)/s )*$c+o d' ,!a&i$a

Para a!"!ar #! a$%& ' #! a!& # !a *!a+$a as",+,&s r#s !&$+"#s +s+$as.

I L L/ M

0T$#

0+'.

!

0+'

!

0%4.5)22 5)6 5)612 5)517 1)368 2)9 * 15)22 1)5 1)52; 5)539 2)681 3)6< * 1

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5)22 1)6 1)639 5)56; 3)


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3=(1/)(4/4+s)

ondees el porcenta*e de obstruccin "ue e"uivale al @2 3.

osteriormente la ecuacin de E. Camarin se modific por ;acmeteff F ;oussine"

Q=2,55C3-L Ho

nde$

Go D energa especfica o carga hidrulica$

e la ecuacin anterior despe*o Go y obtenemos.

Q /2,55C3- L2

Ho=

El ancho de la re*illa H;I est dado por$

C3L1.5

3,20 -=Q /

El valor de 0o ser de 0o D 2.72 por la relacin a=b


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1668.00

tilizando las frmulas anteriores determinamos H'I, H;I y HGoI$

L

0'

B

0'

>$

0'

2,7 1L,?K 2,1J11)5 9)63 5)3

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