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Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica

La Bocatoma Acequia Nueva – La Mochica, es parte del conjunto de proyectos considerados en el Programa de Inversión, Remodelación y Reconstrucción de la Infraestructura Mayor de Riego del Valle de Ica. Se ha considerado la construcción de una nueva Bocatoma y un canal integrador los cuales sustituirán a las actuales bocatomas existentes Acequia Nueva y La Mochica, la cual permitirá el tránsito de hasta 464m3/s (Caudal acorde con el proyecto de control de desbordes e inundaciones del Río Ica) y derivar 3.00 m3/s al ámbito del proyecto. Una de las estructuras que ha sido emplazada en el sitio de la toma existente Acequia Nueva, es el aliviadero de compuertas, en ella se ha proyectado un barraje móvil conformado por 05 compuertas planas deslizantes.

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La Bocatoma Acequia Nueva -La Mochica, se ubica en el distrito de San Juan Bautista a 11.00 Km de la ciudad de Ica en la dirección Noreste. Geográficamente, la bocatoma se encuentra ubicada en las coordenadas 8 455 169.9301 y 421 853.3005, y tiene una altitud media de 430.00 m.s.n.m. En el ámbito del proyecto existe un total de 2,741 familias, siendo el área bajo riego de 1 463.70 ha., de las cuales 400.53 ha pertenecen al Comité de Regantes de Acequia Nueva y 1 036.17 ha. pertenecen al Comité de La Mochica. La tenencia de tierras promedio es de 1.32 ha. para Acequia Nueva y 1.39 ha. en el Comité de Regantes La Mochica. El Acceso hasta el lugar de estudio es por la carretera panamericana en kilómetro 306, inicia una vía paralela al río hasta llegar al puente Cutervo. Luego continuando la misma vía paralela al río llegamos al puente San Juan y a la bocatoma La Mochica, continuando aguas arriba por una trocha carrozable conformado por el dique de protección del río en la margen derecha, el lugar de proyecto está ubicada exactamente en el kilómetro 46+280 del río Ica cercano al pueblo denominado El Carmen.

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1) ALIVIADERO DE COMPUERTAS

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Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica Está estructura ha sido emplazada en el sitio de la toma existente Acequia Nueva, tiene una longitud de 30.00 m y ha sido dispuesta a abarcar todo lo ancho del río, en una amplitud de 30.00 m. El piso es plano y mantiene una pendiente uniforme de 0.002, que se inicia en la cota 430.75 y termina en la cota 430.69 m.s.n.m. La altura de los muros del aliviadero de compuertas es de 5.00 m. A una distancia de 18.55 m del inicio del aliviadero, se ha proyectado un barraje móvil conformado por 05 compuertas planas deslizantes de 5.36 x 2.0 m, 2 pilares extremos (en los muros laterales) y 4 pilares centrales de 0.80 m de ancho, sobre los que se ha instalado una losa de maniobras de 5.40 de ancho (el cual considera 0.60 m de vigas) en el nivel 436.01 m.s.n.m. La losa de piso del aliviadero tiene un espesor de 0.70 m y tanto en el extremo de aguas arriba como aguas abajo lleva un dentellón de 1.60 m de profundidad. Esta losa, descansa sobre un solado de 0.10 m de espesor el cual a vez descansa sobre una cama de material graduado de 0.20 m. Aguas arriba y aguas abajo del aliviadero de compuertas, se tienen transiciones de concreto armado las cuales tienen una longitud de 27.50 m. Las transiciones, tienen taludes de inclinación que varían de 1:2.75 (taludes de los diques de encauzamiento) a vertical. La losa de piso, de las transiciones tienen un espesor de 0.40 m y lleva un dentellón de 4.00 m de profundidad. Esta losa, descansa sobre un solado de 0.10 m de espesor el cual a vez descansa sobre una cama de material graduado de 0.20 m. Tanto en el ingreso como a la salida de las transiciones se tiene un enrocado de protección el cual tiene un espesor de 1.00 m y una longitud de 11.00 m. Asimismo, se tiene gaviones a la entrada y a la salida de las transiciones, los cuales tienen un espesor de 0.30 m, formada por rocas de un tamaño máximo de 0.20 m, apoyados sobre un filtro geotextil.

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Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica 2) VENTANA DE CAPTACIÓN Y CÁMARA DE DECANTACIÓN PRIMARIA El inicio del bocal de captación está ubicado en la margen derecha del río Ica a una distancia de 32.50 m del inicio de la transición de concreto armado, ubicándose a 0.60 m por encima del nivel del piso del aliviadero y está colindante con el muro a la de ingreso y la losa de maniobras de las compuertas. La cámara de decantación se encuentra ubicada inmediatamente después de la ventana de captación y conduce las aguas al canal desripiador y a la zona de compuertas, tiene un ancho variable que va desde los 7.07 m hasta los 2.50 m, con una longitud media 6.85 m. La altura del muro de es de 4.40 m.

3) CANAL DISRIPIADOR El canal desripiador se encuentra ubicado aguas abajo de la cámara de decantación primaria, permite la limpieza de material sólido grueso menor a 0.05 m que ingrese desde el río a través de la ventana de captación. La sección del desripiador es rectangular y está cubierta hasta su entrega aguas abajo de las compuertas del aliviadero. En el tramo abierto, se ha ubicado una compuerta deslizante de 1.20 x 1.20 m cuyo objeto es regular el flujo por este canal de 0.023 de pendiente. La longitud de este canal es de 8.70 m.

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Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica Entre el canal desripiador y la zona de compuertas están las ventanas donde se colocarán rejillas de acero con separación entre barrotes de 0.10 m entre ejes. Las rejillas tienen una inclinación aproximada de 1:0.3 (V:H) que facilitará la limpieza de material flotante que quede atrapado. 4) COMPUERTAS DE CAPTACIÓN La zona de compuertas está conformada por dos (02) compuertas deslizantes de 1.10 x 1.10 m separadas por un pilar intermedio de 2.15 m de longitud y un ancho de 0.30 m. Su ancho interior varía de 2.50 m (en sus primeros 4.60 m) a 2.20 ms (en sus últimos 1.60 m) siendo su longitud de 6.20 m. Sobre la parte superior de la estructura hay una pasarela para la operación e instalación de los equipos de izaje que tiene 4.70 m de ancho (Inicio de baranda e inicio de canal de conducción). Esta estructura, lleva unas ranuras para colocar las ataguías en caso de inspección y reparación de las compuertas.

5) COMPUERTAS DEL ALIVIADERO Las compuertas del aliviadero son cinco (05), todas tienen 2.00 m de altura y se emplazarán hasta una altura de 8.00 m cuando estén en operación, estas compuertas están separadas por pilares de concreto de 0.80x5.80 m. Las cinco (05) compuertas son iguales, tienen un ancho de 5.36 m, son del tipo ataguía y serán activadas con un sistema de viga monoriel.

6) CANAL DE ADUCCIÓN

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Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica Este canal se inicia a la salida de la captación de la bocatoma, inmediatamente después de la zona de compuertas y empalma con el canal revestido integrador proyectado, que sigue el mismo trazo del existente, su longitud es 72.50 m con una pendiente de S=0.001. La sección del canal de aducción es rectangular uniforme, de 2.20 m de ancho por 4.10 m de altura desde la progresiva 0+000 hasta la 0+019.548, el espesor de losa de piso de 0.30 m y espesor de muro de 0.40 m. De la progresiva 0+019.548 hasta la progresiva 0+072.50, el canal tiene una base de 2.20 m y una altura que varía desde los 4.10 m hasta 1.60 m. 7) CANAL INTEGRADOR ACEQUIA NUEVA - LA MOCHICA El canal ha sido proyectado para integrar y abastecer de agua a los sectores de riego Acequia Nueva y La Mochica. Está constituido por dos tramos bien definidos: El primer tramo, del Km 0+000 al 3+891, se desarrolla por el trazo del cauce existente Acequia Nueva y ha sido dimensionado para conducir un caudal de 3.00 m 3/s. El segundo tramo, a partir del Km 3+891, se desarrolla en trazo nuevo hasta el Km 5+210, donde se ubica el punto de entrega con el canal existente La Mochica, se ha diseñado para un caudal de 2.00 m3/s. El canal, entre el km 0+000 y 0+072.50 m, ha sido diseñado considerando una sección rectangular; entre el km 0+082 y 5+210, el canal ha sido diseñado considerando una sección trapezoidal. El revestimiento propuesto es con concreto simple f´c = 175 kg/cm 2, de 7.50 cm de espesor, 1:1.25 de taludes y 0.25 m de pestaña superior.

8) AFORADOR El aforador se inicia en el km 0+072.5 y termina en el km 0+080 del canal Acequia Nueva - La Mochica. La cota de corona es de 433.00 m.s.n.m. A 1.50 m del inicio empieza una rampa de 0.80 m de longitud y 0.20 m de alto, el ancho es de 2.20 m, inmediatamente después esta una superficie plana en una longitud de 2.00 m y ancho de 2.20 m. Finalmente, se presenta una rampa 0.80 m de altura y 3.20 m de longitud, el ancho es variable comenzando en 2.20 m y terminando en 1.20 m en la base menor y 3.95 m en la base mayor.

9) PARTIDOR El partidor se inicia en el Km 3+891 del canal, dispone de una transición de entrada de 4.00 m de largo, que empalma al canal revestido con la cámara de regulación, de sección rectangular de 5.00 m de largo, 3.40 m de ancho y 1.10 m de alto, en la que se ubican tres compuertas metálicas deslizantes, de 1.00 x 1.10 m, correspondiendo la compuerta de la derecha a la regulación del flujo hacia el canal Acequia Nueva, de donde es conducido por un canal de sección rectangular de 11.47 m de largo, 1.00 m de ancho y 1.10 m de alto, que termina en una transición de 3.00 m de largo y con protección de mampostería de piedra de 0.25 de espesor. Las otras dos compuertas del lado izquierdo están destinadas a regular el caudal hacia

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Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica el canal La Mochica. Aguas abajo continúa en una conducción rectangular de 20.00 m de largo, pendiente igual al canal integrador, 2.20 m de ancho y 1.10 m de alto, en parte del cual se apoya una losa para el cruce de camino de servicio proyectado. El conducto termina en una caída vertical de 1.75 m (Km 3+920) con poza disipadora de 8.30 m de largo y una transición de salida de 3.00 m de largo, que empalma con el trazo nuevo del canal integrador.

10) ESTRUCTURA DE ENTREGA La estructura de entrega está constituida por una transición de entrada y principalmente por una alcantarilla rectangular de 23.00 m de largo, para el cruce del camino existente de la margen izquierda a la derecha, el ancho de 1.20 m, el alto es de 1.40 m y pendiente 0.001, de donde continúa un tramo abierto de 4.00 m, para terminar en una caída de 0.85 m por encima de la rasante del cauce existente, a unos 30.00 m aguas abajo de la toma existente La Mochica, el cual se ha protegido con un revestimiento de mampostería de piedra de 0.25 m de espesor y en una longitud de 20.00 m.

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Para el cálculo de la compuerta aplicamos la fórmula del orificio sumergido, de la ecuación de continuidad (Bernoulli). Para compuerta abierta

En la que: 

Q

: caudal que debe pasar por la compuerta (m3/s)



C

: coeficiente de descarga, su valor está entre 0.6 a 0.8



A

: área de abertura de la compuerta (m2)



g

: aceleración de la gravedad (m/s2)



h

: diferencia de niveles entre aguas arriba y a. abajo de la compuerta (m).

Datos: Qd = 464 m3/s Cd = 0.63 (asumido) A = Área de la compuerta a hallar g= 9.81 m/s2 Reemplazando los valores:

464 = 0.63 ∗ 𝐴 ∗ (2 ∗ 9.81 ∗ ℎ) Asumiendo una velocidad recomendada de 2.5 m/s Entonces:

2 ∗ 9.81 ∗ ℎ = 2.5 ℎ = 0.127 𝑚 𝐴=

464 0.63 ∗ 2.5

𝑨 = 𝟐𝟗𝟒. 𝟔𝟎 𝒎𝟐

Para compuerta cerrada

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𝑸=𝑪∗𝑳∗

𝟑 𝑯𝟐

En la que: 

Q

: caudal que debe pasar por la compuerta (m3/s)



C

: coeficiente de descarga



L

: longitud de compuerta (m)



H

: altura de agua por encima de la cresta

Datos: Qd = 464 m3/s Cd = 1.7 H = a hallar L= sea un ancho de rio de 25 m

Reemplazando los valores: 3

464 = 0.7 ∗ 𝐿 ∗ 𝐻 2 Asumiendo que el ancho sea 25 metros Entonces:

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𝐻 = 8.89 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠

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Como se observa en los cálculos obtenemos:  Cuando la compuerta está abierta un área igual a

𝑨 = 𝟐𝟗𝟒. 𝟔𝟎 𝒎𝟐 Una velocidad recomendable de 2.50 m/s para un caudal de 464 m3/s Con lo que si tenemos el ancho total de las compuertas podemos obtener la altura del tirante aguas arriba Siendo L = 25 metros Entonces: H = 11.78 metros Se sabe que la diferencia de tirantes entre aguas arriba y abajo es de h = 0.127 m por lo tanto el tirante aguas arriba será de Y = 11.78 + 0.127 = 11.91 m La longitud es muy amplia por lo que se optaría por dividir las compuertas estas resultarían de 5 metros por 2 metros de altura siendo un total de 5 compuertas

 Cuando la compuerta está cerrada una altura de compuerta hasta el nivel del agua de:

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𝑯 = 𝟖. 𝟖𝟗 𝒎𝒆𝒕𝒓𝒐𝒔 Pero tan solo seria a partir de la parte superior de la compuerta, esto quiere decir que el tirante real aguas arriba seria las suma entre la altura de la compuerta y H La longitud es muy amplia por lo que se optaría por dividir las compuertas estas resultarían de 5 metros por 2 metros de altura siendo un total de 5 compuertas Y teniendo un tirante final aguas arriba de Y = 8.89 + 2.00 = 10.89 metros De igual manera se recomienda reducir el ancho de la compuerta para facilitar el manejo de ella, por lo que se dividirá en 5 compuertas de 5.00 metros de longitud y 2.00 metros de altura

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Las compuertas del aliviadero son cinco (05), todas tienen 2.00 m de altura y se emplazarán hasta una altura de 8.00 m cuando estén en operación, estas compuertas están separadas por pilares de concreto de 0.80x5.80 m. Las cinco (05) compuertas son iguales, tienen un ancho de 5.36 m, son del tipo ataguía y serán activadas con un sistema de viga monoriel. COMPUERTA ABIERTA Área de la compuerta= 5.36m x 2.00m = 10.72 m. Numero de compuertas= 5 und A= H x (5 x 5.36) (siendo H la altura de abertura de la compuerta)

464 = 0.63 ∗ 𝐴 ∗ (2 ∗ 9.81 ∗ ℎ) Asumiendo una velocidad recomendada de 2.5 m/s Entonces:

2 ∗ 9.81 ∗ ℎ = 2.5 ℎ = 0.127 𝑚 𝑨 = 𝟐𝟗𝟒. 𝟔𝟎 𝒎𝟐 𝐴 = 𝐻(5 ∗ 5.36) 𝑯 = 𝟏𝟏. 𝟎𝟎 𝒎

Sumando la diferencia de tirantes el tirante aguas arriba seria de 𝑌 = 11.00 + 0.127 = 11.13 𝑚 Este resultado sería para el caso de una velocidad recomendable de 2.50 m/s con lo que se debería realizar el diseño pero como vemos en las características de las compuertas estas solo se levantan 8.00 metros por lo que el cálculo sería erróneo Se comprueba con una altura de 8 metros como máximo veremos cómo afecta esto 𝐻 = 4.65 𝐴 = 4.65 ∗ (5 ∗ 5.36) = 124.62 𝑉=

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464 = 5.91 𝑚/𝑠 0.63 ∗ 124.62

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Universidad Nacional “San Luis Gonzaga” de Ica Esta velocidad no es tan crítica así que por ese lado se podría manejar, se calculara la altura “h” ℎ = 5.91/(2 ∗ 9.81) ℎ = 0.30 Tirante final aguas arriba 𝑌 = 8.00 + 0.3 = 8.3

COMPUERTA ABIERTA Datos: Qd = 464 m3/s Cd = 1.7 H = a hallar L= 5*5.36

Reemplazando los valores: 3

464 = 0.7 ∗ 5 ∗ 5.36 ∗ 𝐻 2 Entonces:

𝐻 = 8.50 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠

Mas la altura de la compuerta h=2.00 metros Entonces el tirante final aguas arriba: 𝑌 = 8.50 + 2.00 = 10.50 Por lo que la altura de la losa hasta el fondo deberá tener 10.50 metros en caso contrario el agua rebosara y se saldrá de curso hacia las chacras y sembríos. La altura 10.50 m > 8.30m , el diseño si cumple.

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

El diseño y construcción de obras hidráulicas, en especial de bocatomas, a lo largo de los valles de la costa peruana, podrán garantizar caudales de captaciones constantes a lo largo del año.



Actualmente la estructura (compuertas) se encuentra en buen estado, cumpliendo perfectamente con sus respectivas funciones.



Según los cálculos realizados, la bocatoma sequia nueva si cumple con los diseños hidráulicos para la regulación y abastecimiento del agua que fluye atraves de ella.

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Es recomendable el diseño y construcción de obras hidráulicas, en especial de bocatomas, a lo largo de los valles de la costa peruana, ya sea con barraje fijo, móvil o mixto, esto dependerá de las características del rio; con estas edificaciones se podrán garantizar caudales de captaciones constantes a lo largo del año, con ellos obteniendo producciones no solo por temporadas. Es importante el caudal de captación, saber cuánta cantidad del recurso hídrico se necesita para poder irrigar las hectáreas que son parte del proyecto. Es necesario un adecuado análisis de la demanda de cultivo. Si bien las bocatomas son costosas, es justificable su diseño y construcción debido a que en la actualidad el Perú está entrando en el mundo de las exportaciones agrícolas y esto se lograra con un adecuado sistema de captación. En época de estiaje es donde la bocatoma toma mayor importancia para lograr mantener el caudal de captación necesario para las áreas de cultivo.

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