RECONOCIMIENTO DE UNA BOCATOMA PARA LA CAPTACION DE AGUA.1. INTRODUCCION. El primer punto de flujo de un sistema de agua está en la fuente, donde el agua se recolecta en una bocatoma y luego se canaliza dentro de la tubería. Las bocatomas se pueden construir en ríos, manantiales, riachuelos, etc. Los trabajos de bocatoma tienen que incorporar características de diseños estándar que permitan un control adecuado del agua, oportunidad de sedimentación y prevención de futura contaminación. . El propósito fundamental de una bocatoma es el de recolectar agua desde un punto específico del rio, esto se da por medio del embalsamiento del agua que se da gracias al barraje ya sea fijo, móvil o mixto que se construye, el barraje se construye frente a la compuerta del canal. 2. MATERIALES. Cuaderno. Tablero. Papel boom. Lápiz. Tajador. Regla. Pinturas. Borrador. 3. OBJETIVOS. En primer lugar aprender que es una bocatoma y para que sirve. Reconocer una bocatoma así como también aprender sus partes que la conforman. Lograr graficar una bocatoma en sus diferentes vistas en planta, un corte longitudinal. Lograr graficar una compuerta tanto en vista frontal como lateral. 2. MARCO TEORICO. BOCATOMA. Es una estructura hidráulica denominada también captación, es la primera obra de arte que se construye en la entrada de un rio o arroyos, se construye en un ángulo inclinado o recto, la finalidad de la construcción de una bocatoma es desviar parte de caudal del rio, hacia una red de canales de riego por medio del embalsamiento del agua. Las obras de toma o bocatomas son las estructuras hidráulicas construidas sobre un río o canal con el objeto de captar, es decir extraer, una parte o la totalidad del caudal de la corriente principal. Las bocatomas suelen caracterizarse principalmente por el Caudal de Captación, el que se define como el gasto máximo que una obra de toma puede admitir. El tema de las bocatomas es siempre actual. En el Perú hay en operación un gran número de obras de toma para aprovechamiento hidráulico. El diseño de estas estructuras es casi siempre difícil y debe recurrirse tanto a métodos analíticos como a la investigación en modelos hidráulicos. La observación y análisis del comportamiento de las obras de toma en funcionamiento es muy importante. Los problemas que se presentan en una bocatoma son mucho más difíciles cuando se capta agua desde un río que cuando se hace desde un cauce artificial (canal). Es necesario tener presente que la bocatoma es una estructura muy importante para el éxito de un proyecto. Si por una razón u otra se produce una falla importante en la obra de toma, esto significaría la posibilidad del fracaso de todo el Proyecto de Aprovechamiento Hidráulico. En consecuencia, tanto el diseño como la construcción, la operación y el mantenimiento de una obra de toma deben ofrecer el máximo de seguridad. El diseño de una obra de toma puede ser un problema muy difícil, en el que debe preverse la interacción estructura-naturaleza. La obra de toma, cualquiera que sea su tipo, es un elemento extraño en contacto con el agua. Es decir, que la estructura va a producir inevitablemente alteraciones en el medio natural circundante y, a la Obras de toma para centrales hidroeléctricas. Es así como se tiene: Obras de toma para abastecimiento público. La estabilidad y la vida de una bocatoma están asociadas al concepto de Avenida de Diseño. La clasificación anterior se refiere al uso predominante del agua. aunque sea en pequeña proporción. también lo es que casi siempre las bocatomas tienen. Las obras de toma para abastecimiento poblacional pueden ser muy pequeñas. Obras de toma para industria y minería. Finalidad de la construcción de una bocatoma. Desde el punto de vista de su finalidad las obras de toma se clasifican en función de las características del proyecto al que sirven. debe ser prevista y contrarrestada oportuna y debidamente. .vez. La bocatoma donde se ha realizado la practica ha sido una bocatoma con barraje. La bocatoma se construye en la parte más alta. algún otro uso. Tradicionalmente se ha usado el concepto de Avenida de Diseño para designar el máximo caudal del río que una bocatoma puede dejar pasar sin sufrir daños que la afecten estructuralmente. Obras de toma para uso múltiple. con un Caudal de Captación de apenas unos cuantos litros por segundo. Obras de toma para otros propósitos. y en el futuro al operarla. la naturaleza va a reaccionar contra la obra. Obras de toma para irrigación. Esta interacción que se presenta al construir la obra. o muy grandes. ya que este sistema de canal se va a dar por gravedad. Si bien es cierto que hay bocatomas que tienen una finalidad específica. La finalidad es uno de los muchos criterios que existen para la clasificación de las obras de toma. La consecuencia práctica de este hecho es que no se debe escatimar esfuerzos ni tratar de obtener una “estructura económica”. Sólidos. En general. sino que se debe buscar el máximo de seguridad. plantas. Para el estudio de una bocatoma es necesario tener en cuenta que un río transporta lo siguiente: Agua proveniente de la precipitación que ocurre en la cuenca.Esta bocatoma. entre otras. Gran transporte sólido y de cuerpos extraños. a las siguientes cuatro circunstancias: Inestabilidad fluvial e irregularidad de las descargas. se debe examinar los siguientes aspectos: . Aparición eventual del Fenómeno de El Niño (FEN). sirve también para la satisfacción de algunas necesidades industriales ubicadas en el radio urbano. PROBLEMAS ESPECIALES QUE PRESENTAN LAS BOCATOMAS En los grandes aprovechamientos hidráulicos el costo de la bocatoma representa sólo un porcentaje muy pequeño del costo total del proyecto. pero que desgraciadamente es muy frecuente entre nosotros. cuya función predominante es el abastecimiento poblacional. ELEMENTOS FUNDAMENTALES A SER TOMADOS EN CUENTA PREVIO AL DISEÑO DE BOCATOMAS Antes de iniciar el diseño de una bocatoma. Cuerpos extraños como árboles. también llamados sedimentos. Insuficiente información hidrológica. Los tres primeros aspectos mencionados constituyen las funciones naturales de un río. El transporte de cuerpos extraños constituye una función no natural. basura y desperdicios. en los lugares que existe. el diseño y operación de una bocatoma en muchos de los ríos de la costa peruana presenta problemas especiales debido. provenientes de la erosión de la cuenca Hielo. x 100m. se recomienda un área de 100m. . Perfil longitudinal del río. se encuentra ubicado inmediatamente aguas abajo del centro de la parte cóncava en los tramos curvos del río Lógicamente. la escala recomendada es 1:2000. ha 1000m. La entrada de sedimentos hacia el caudal de derivación debe ser limitado en el máximo posible. evitar posibles inundaciones a daños a construcciones vecinas. condiciones geológicas y geotécnicas.1. este punto estará condicionado a cumplir las condiciones topográficas (cota de captación). por lo menos 1000m. Un punto recomendable para cumplir las condiciones anteriores. etc. entre 500m. Topografía Definida la posible ubicación. tanto aguas arriba como aguas abajo del eje del barraje. tanto aguas arriba como aguas abajo del eje del barraje. condiciones sobre facilidades constructivas (disponibilidad de materiales). se realizarán los siguientes trabajos topográficos: Levantamiento en planta del cauce del río. La captación del agua a ser derivada debe ser posible aún en tiempo de estiaje. la escala recomendada es H = 1:2000 Y V = 1:200. la escala no debe ser menor de 1:500. Ubicación Es de suma importancia la ubicación de la bocatoma en el cauce del río. 2. para la que se recomienda que el sitio elegido reúna por lo menos las siguientes condiciones: La dirección a ruta del flujo de agua debe ser lo más estabilizada o definida. Levantamiento localizado de la zona de ubicación de la bocatoma. Como mínimo. geológicas y geotécnicas. Información Hidrológica Es de suma importancia conocer el comportamiento hidrológico del río. Capacidad portante Resultados sobre ensayos de hincado de pilotes ó tabla. 5. sólo se usaran los datos anteriormente recomendados. Entre los datos a obtener son: Caudal del diseño para una avenida máxima. ya que esto permitirá garantizar el caudal a derivar y así como definir el dimensionamiento de los elementos conformantes de la bocatoma. Condiciones Ecológicas . aguas abajo del eje del barraje. Curva de caudal versus tirante en la zona del barraje. por lo que se da por descontado que existe un estudio hidrológico sumamente detallado. aguas arriba y 500m. 4. Secciones transversales del cauce del río a cada 50m. ya que su conocimiento permitirá dimensionar en mayor seguridad la estructura. por lo que se recomienda la obtención de los siguientes datos como resultado de los estudios geológicos – geotécnicos: Curva de graduación del material conformarte del lecho del río Sección transversal que muestre la geología de la zona de ubicación de la bocatoma. Condiciones Geológicas y Geotécnicas Es importante conocer las condiciones geomorfológicas. la escala variara entre 1:100 y 1:200. Caudales medios y mínimos. Es lógico suponer que. 3. en un tramo comprendido 1000m. se ha ejecutado un estudio hidrológico detallado de las posibles fuentes de agua. Coeficiente de permeabilidad. estacas Cantidad de sedimento que transporta el río. y que para nuestro caso. para el proyecto de riego de la zona que va a servir la bocatoma. B) BOCATOMAS CON BARRAJES. sobre todo en lo relacionado con la fauna.Siempre toda construcción en un río causa alteración del equilibrio ecológico de la zona. CLASIFICACION DE LAS BOCATOMAS Las podemos clasificar en: A) BOCATOMAS DIRECTAS. . en nuestro país estas estructuras son de costo elevado y que siempre se tratan de obviar por limitaciones presupuéstales. como por ejemplo la escalera de peces y camarones. igualmente en las épocas de estiaje al disminuir el tirante de agua en el rio puede disminuir considerablemente el ingreso de agua en la toma. Son posibles de diseñar en cursos de agua de fuerte pendiente. Por este motivo. 6. se debe tratar de no alterar dicho equilibrio mediante la construcción de estructuras que compensen este desequilibrio causado por la bocatoma. con el fin de evitar duplicidad o generación de problemas en proyectos similares por la construcción de una estructura en el mismo cauce. aunque debemos reconocer que. Es por esta razón que. tienen el inconveniente de que el lecho del rio puede variar y dejar la toma sin agua. Otros En este grupo se puede incluir las limitaciones u obligaciones que se deben tener en cuenta para la construcción de la bocatoma. estas son de orden legal. etc. podrían inundarse terrenos aledaños o construcciones anteriores (puentes.). caminos. Asimismo en algunos casos será necesario pedir autorización del Instituto Nacional de Cultura por la existencia de restos arqueológicos. mediante la bocatoma por efecto del remanso que se forma. todo diseño se deberá ser previamente coordinado con todos los demás entes estatales y particulares que estén relacionados de alguna manera con el río donde se va a construir la bocatoma. conservan un nivel constante en la captación que permite dominar una mayor área regable. y cuando no se quiere tener una estructura costosa. Son las más empleadas ya que aseguran una alimentación más regular. ya que. para levantar el tirante frente a las compuertas de captación. ELEMENTOS PRINCIPALES DEL BARRAJE. El barraje es una presa sólida que se construye a lo ancho del rio entre muros de contención y frente a la compuerta.Estas tomas pueden presentar tres variantes: La toma con barraje fijo. por lo que no es necesario ninguna regulación. ya que el exceso de agua pasara encima de la presa. El enrocamiento. BARRAJE. la toma con barraje móvil y la toma con barraje mixto. BOCATOMAS DE BARRAJE FIJO. Una presa corta pero elevada en tramos profundos del curso del rio. Con el objeto de proteger las riveras aguas arriba y aguas debajo de la presa se diseñan muros de encausamiento y protección. es una estructura que permite el embalsamiento del agua (aguas arriba). Igualmente es aconsejable este tipo de bocatomas cuando el rio tiene un transporte de solidos o una capacidad de transporte apreciable. ya que demandará estribos y cimentaciones más reforzadas. Los elementos son: La presa propiamente dicha. Esta solución es posible cuando el régimen del rio es uniforme y la capacidad de captación de la toma es menor que la descarga promedio del rio. Las bocatomas de barraje fijo son aquellas que tienen una presa sólida. . El barraje puede presentar los casos extremos siguientes: Una presa muy larga y poco elevada en tramos anchos del curso del río. La solución es sencilla ya que la presión del agua no es elevada y permite diseños estables. En este caso la presión es menor por lo cual la presa será más cara. La poza de tranquilización o colchón de disipación. BOCATOMAS DE BARRAJE MOVIL. Con respecto a su cota de cimentación. se recomienda que su cota superior esté por lo menos 0. Es conveniente esta solución cuando el caudal de la captación es igual o mayor de la descarga promedio del rio o cuando la velocidad de flujo no es alta debido a la pequeña pendiente del curso del rio. Los muros de concreto tienen por función proteger a la estructura. MUROS DE ENCAUZAMIENTO Son estructuras que permiten encauzar el flujo del río entre determinados límites con el fin de formar las condiciones de diseño pre-establecidas (ancho. Con la altura definida se puede dimensionar los espesores necesarios para soportar los esfuerzos que transmiten el relleno y altura de agua. se recomienda que ésta debe estar por debajo o igual a la posible profundidad de socavación (ver diques de encauzamiento). tirante. En este tipo de barraje se consigue la retención del caudal y elevación del tirante mediante el cierre del curso del rio por un sistema de compuertas sostenidas en un conjunto de pilares y adosadas en sus extremos a los muros de contención. etc) Estas estructuras pueden ser de concreto simple a de concreto armado. Su dimensionamiento está basado en controlar el posible desborde del máximo nivel del agua y evitar también que la socavación afecte las estructuras de captación y derivación. deslizamiento y asentamiento. es práctica común diseñar al volteo.MUROS DE CONCRETO. Como consecuencia el transporte de solidos es pequeño y no afecta mayormente al sistema de compuertas. .50 m por encima del nivel máximo de agua. En lo referente a la altura de coronación que estas estructuras deben tener. remanso. CROQUIS DE UN CORTE LONGITUDINAL DE LA BOCATOMA. La compuerta sirve para regular el gasto o caudal de entrada. . mediante el cierre o la apertura de las compuertas mientras que en la época de crecidas trabajan con las compuertas de limpia abiertas y el paso libre del flujo encima del barraje fijo. por lo que la altura de los pilares y la abertura de compuertas debe calcularse para las máximas descargas. de ninguna manera el barraje móvil debe ser un obstáculo para el paso del agua. Es una estructura hidráulica que se construye a un costado del barraje y en la boca del canal. Cuando la compuerta está cerrada el tirante hidráulico aumenta. CROQUIS EN PLANTA DE LA BOCATOMA.En la época de avenidas la toma trabaja con las compuertas abiertas o parcialmente cerradas. COMPUERTA. El desempedrador tiene una fuerte pendiente y al extremo del mismo se instalan compuertas para la eliminación de los materiales gruesos. Este tipo de bocatoma se adapta mejor al régimen variable de los ríos de la costa peruana. ya que en la época de estiaje trabajan únicamente con la regulación que se efectúa con el barraje móvil. COMPUERTA EN VISTA LATERAL. La parte móvil tiene en ciertos casos muros guías o separadores del barraje fijo que forma un canal denominado de limpia y un segundo canal separado por un vertedero de rebose lateral que sirve para eliminar las gravas llamado también desempedradores. ya que la obstrucción podría causar remansamientos desfavorables y en otros casos desbordamientos. BOCATOMAS DE BARRAJE MIXTO Tienen una parte de la presa integrada por una estructura sólida (Barraje fijo) y una parte integrada por compuertas sustentadas en pilares (Barraje móvil). COMPUERTA EN VISTA FRONTAL. la compuerta es de metal. CROQUIS EN CORTE TRANSVERSAL DEL PUENTE. CROQUIS DEL PUENTE. PUENTE – CANAL. Están estrechamente vinculados a las características del terreno. generalmente siguen aproximadamente las curvas de nivel de este. que deben ser cuidadosamente pensadas para no provocar daños al ambiente y para que se gaste la menor cantidad de agua posible. y van desde grandes canales para transportar varias decenas de m3/s.CANAL. para que el agua fluya más rápidamente y se gaste menos líquido). son los llamados canales de campo. La construcción del conjunto de los canales de riego es una de las partes más significativas en el costo de la inversión inicial del sistema de riego. los llamados canales principales. Las dimensiones de los canales de riego son muy variadas. Son obras de ingeniería importantes. descendiendo suavemente hacia cotas más bajas (dándole una pendiente descendente.CANAL .RECONOCIMIENTO DE UN PUENTE.CANAL TRAPECIAL EN PLANTA. hasta pequeños canales con capacidad para unos pocos l/s. CROQUIS DEL CORTE LONGITUDINAL DEL PUENTE CANAL. Un puente canal es una estructura hidráulica que está dado por 2 canales que se cruzan. los cuales los 2 conducen agua. Los canales de riego tienen la función de conducir el agua desde la captación hasta el campo o huerta donde será aplicado a los cultivos. por lo tanto su adecuado mantenimiento es una necesidad imperiosa. como puede ser un canal con pastizales . INTRODUCCIÓN. Los de navegación son cauces artificiales o ríos canalizados. cuanto más rugoso o imperfecto . Lograr el reconocimiento de un canal y sus obras de arte que se construyen a lo largo de su recorrido. . Lograr aprender que es un vertedero así como graficarlo. que resulten inscriptas dentro de una circunferencia. pues la velocidad de circulación del agua tiene que ser lo suficientemente baja para que no erosione la obra del canal y lo bastante alta para que no se sedimente el lodo que transporta.el agua encuentra más resistencia a su avance y por lo tanto tiene una velocidad menor. Graficar un canal trapecial en planta. También tenemos canales triangulares. La forma perfecta de un canal seria aquella que ofrece la menor resistencia al avance de las aguas y que la naturaleza ha demostrado que resulta ser la semicircular. siendo su forma muy variada. se opta por secciones trapeciales. OBJETIVOS. barcazas o buques. En los canales de conducción (de riego. La velocidad de circulación del agua en un canal está directamente relacionada con el material que reviste las paredes. Para que un canal sea perfectamente navegable hay que evitar la evolución de los meandros y las curvas demasiado cerradas y lograr profundidades específicas.RECONOCIMIENTO DE UN CANAL DE RIEGO Y VERTEDERO. en corte longitudinal y transversal. hidroeléctricos o para abastecimientos industriales) se debe tener en cuenta la clase de material del fondo y de los laterales del canal. pero dada la dificultad de ejecución de la misma (no existen máquinas con cuchillas curvas). 2. Básicamente un canal no es más que un cauce artificial de agua. destinados a la circulación de botes. Los canales lo podemos clasificar en canales de navegación y canales de conducción. 1. 3. Lápiz. Es un conducto de perímetro mojado que transporta agua cuya superficie libre se encuentra en contacto con la atmosfera. Se usan en canales de tierra y revestidos debido a que proporcionan una mayor estabilidad en sus estructuras. Las dimensiones de los canales de riego son muy variadas. MATERIALES. son los llamados canales de campo. MARCO TEÓRICO. y van desde grandes canales para transportar varias decenas de m3/s. se construye generalmente en la cabecera de los terrenos y son los que derivan el agua de los ríos. Tajador. Papel boom. por lo tanto su adecuado mantenimiento es una necesidad imperiosa. Tablero. El agua fluye debido a un desnivel o diferencia de alturas entre el extremo inicial y el final del canal. los llamados canales principales. La construcción del conjunto de los canales de riego es una de las partes más significativas en el costo de la inversión inicial del sistema de riego. Clasificación Canal Principal. Regla graduada. El canal principal tiene una pendiente mínima. hasta pequeños canales con capacidad para unos pocos l/s. lagunas o manantiales. Wincha. Borrador. CANAL TRAPECIAL. . CANAL DE RIEGO. Los canales tienen la finalidad de conducir los caudales de captación desde la bocatoma hasta el lugar de carga o distribución. o de este último hacia un canal terciario. son destinadas a mantener siempre. algunas simples. o desde el terciario hacia el canal de campo y el cañón de boquera. o en mampostería de piedra. especialmente en los puntos terminales. si por cualquier motivo hubiera una falla de operación. Generalmente son canales profundos que además de repartir el agua recogen el agua por infiltración. que como su nombre lo indica. un brazal). manuales. existen básicamente dos tipos de controles de seguridad: los vertederos. y están equipadas con compuertas. Estos deben funcionar en forma automática. Partes de un canal de riego A lo largo de un canal de riego se sitúan muchas y variadas estructuras. Obras de derivación. para evitar daños en el sistema. Controles de seguridad. con una inclinación descendente. Muchas veces asociadas a las obras de derivación. en el canal. Canal secundario. . estas son. Generalmente se construyen en hormigón. Canal terciario. Denominado también de segundo orden o canal lateral y son los que derivan del canal principal y son los que derivan el agua a los sub laterales. Controles de nivel. Canal sub lateral o de tercer orden. el nivel de agua dentro de un cierto rango y. Secciones de aforo. entre otras: Obra de derivación en construcción. Son canales anchos y poco profundos permitiendo conducir una mayor cantidad de agua por encima del nivel de los terrenos que se van a regar. desde un canal principal (ej. una acequia) a uno secundario (ej. llamadas "obras de arte". se originan de los canales laterales y son los que distribuyen el agua a las propiedades individuales que se hallan en las partes más bajas de los terrenos. se usan para derivar el agua (utilizando partidores). y los sifones. Cruce de canal de riego con una vía. . A lo largo de los canales se construyen las llamadas obras de arte como por ejemplo compuertas. Un vertedero es un muro o una barrera que se interpone al flujo. Cruce de un dren natural. etc. VERTEDERO. hasta sistemas complejos. que registran el caudal en forma continua. Es un muro. Obras de cruce del canal de riego con otras infraestructuras existentes en el terreno. causando sobreelevación del nivel de la lámina aguas arriba y disminución aguas abajo. con el canal de riego. Obras de cruce. o valle. dique o una barrera que se interpone al flujo del agua. constan de una regla graduada que es leída por el operador a intervalos pres establecidos. asociados con compuertas autorregulables.Destinadas a medir la cantidad de agua que entra en un determinado canal. causando una sobre elevación del nivel de la lámina aguas arriba y disminuyendo aguas abajo. vertederos. Estas a su vez pueden ser de: Canal de riego 2: Cruce de canal de riego con un canal de drenaje del mismo sistema de riego. algunas muy sencillas. pertenecientes o no al sistema de riego. existen diversos tipos de secciones de aforo. a una cota mayor que este último Cruce de canal de riego con una hondonada. Aforo o medición de caudales.1. etc. CLASIFICACIÓN DE LOS VERTEDEROS 1. depósitos. Vertederos Rectangulares . canales.Las principales funciones de los vertederos son: Control de nivel en embalses. Según su forma geométrica 1. Elevar el nivel del agua. estanques. Evacuación de crecientes o derivación de un determinado caudal. 3. Este vertedero ha sido diseñado con el fin de disminuir el efecto de las contracciones que se presentan en un vertedero rectangular contraído. 1. VERTEDRO CIRCULAR. VERTEDEROS TRIANGULARES. .1.2. Vertederos Trapezoidales.4. 1. Editorial LIMUSA S. Edición. 42 p. ICONTEC. México.C. Documentación. A. 310 p. 2da. Sexta edición. 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