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• Karolem Yhosy Soras Ortiz

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL PROYECTO DE OBRAS HIDRÁULICAS

“AÑO DE LA UNIVERSALIZACIÓN DE LA SALUD”

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

PROYECTO DE OBRAS HIDRÁULICAS TEMA

: BOCATOMA

GRUPO

:

5

DOCENTE : ING. EDWIN REYNALDO ESPINOZA ASTO INTEGRANTES:            

ROBLES PIMENTEL LEYDI SHANERY BARAZORDA MARTINEZ MARY CRUZ TORRES HURTADO ROSMERY YASMIN SORAS ORTIZ KAROLEM YHOSY SOTO ABARCA KEICO AZUCENA SÁNCHEZ CHALCO YURICA VILLAFUERTE MENDOZA EDDY JOAQUÍN SARMIENTO DELGADO ALEXIS UGARTE WARTHON HANDY TORRES HUANACO GILDA RODAS GUIZADO MAX EMILIO ZAMBRANO VELAZQUES ARON ZAMBRANO

ABANCAY –APURÍMAC

2020 TEMA: BOCATOMA

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DEDICATORIA

El presente trabajo del curso de Proyecto de obras hidráulicas es dedicado a nuestras familias que son el pilar de nuestra vida y quienes nos han apoyado en cada paso que hemos dado y a quienes agradecemos por apoyarnos para lograr la culminación de este trabajo monográfico. Seguidamente al docente que ha sido el supervisor de ésta monografía que hoy culminamos con éxito. Los integrantes

TEMA: BOCATOMA

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INDICE: INTRODUCCION ............................................................................................ 5 CAPÍTULO I: BOCATOMA ................................................................................ 6 1.1.

DEFINICIÓN ................................................................................................................. 6

1.2.

FINALIDAD DE UNA BOCATOMA ................................................................................ 7

1.3.

FUNCIONES DE UNA BOCATOMA ............................................................................. 7

1.4.

PARTES DE UNA BOCATOMA .................................................................................... 7

1.5.

CLASIFICACIÓN DE BOCATOMA.............................................................................. 13

1.5.1.

SEGÚN EL NIVEL DE TOMA CON RESPECTO AL RÍO ....................................... 13

1.5.2.

SEGÚN EL EMPLAZAMIENTO DE LA TOMA CON RESPECTO AL RÍO .............. 13

1.5.3.

SEGÚN EL CRITERIO DEFUNCIONAMIENTO ................................................... 13

1.5.4.

SEGÚN EL TIEMPO DE VIDA ............................................................................. 13

1.5.5. SEGÚN LA MANERA DE COMBATIR EL INGRESO DE LOS SÓLIDOS (TOMAS LIBRES) 13 1.5.6. 1.6.

CON ESTRUCTURAS ESPECIALES ................................................................... 13

TIPOS DE BOCATOMA .............................................................................................. 13

1.6.1.

BOCATOMAS DIRECTAS: .................................................................................. 13

1.6.2.

BOCATOMAS CON BARRAJES: ......................................................................... 14

1.6.3.

BOCATOMAS DE CAPTACIÓN LATERAL: ......................................................... 15

1.6.4.

BOCATOMA TIROLESA O CAUCASIANA ........................................................... 16

1.6.4.1.

DESCRIPCIÓN ESTRUCTURAL...................................................................... 18

1.6.4.2.

CRITERIOS DE DISEÑO DE UNA BOCATOMA TIROLESA ............................ 22

1.6.4.3.

METODOLOGÍA DE DISEÑO .......................................................................... 22

1.7.

DETERIORO DE UNA BOCATOMA ........................................................................... 33

1.8.

MANTENIMIENTO DE UNA BOCATOMA ................................................................... 33

1.9.

PROYECTOS DE CAPTACIÓN MÁS IMPORTANTES EN EL PERÚ ......................... 33

1.9.1.

BOCATOMA LA HUACA – PROYECTO CHINECAS – ANCASH. ....................... 33

1.9.2.

BOCATOMA LA HUACA ...................................................................................... 35

PARTES QUE COMPRENDEN ESTA ESTRUCTURA HIDRÁULICA ......................... 35 BOCATOMA RACA RUMI – PROYECTO TINAJONES. ...................................... 37

1.9.3. 1.10.

PROBLEMAS ESPECIALES EN BOCATOMAS ...................................................... 39

1.10.1.

SOCAVACION:................................................................................................. 39

TEMA: BOCATOMA

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LOS ANDES ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL PROYECTO DE OBRAS HIDRÁULICAS 1.10.2.

DISIPADOR DE ENERGÍA ............................................................................... 40

1.10.3.

FILTRACIONES ............................................................................................... 40

1.11.

CONDICIONES DE DISEÑO DE BOCATOMA ........................................................ 41

1.11.1.

UBICACIÓN..................................................................................................... 41

1.11.2.

CONDICIONES GEOLÓGICAS Y GEOTÉCNICAS ...................................... 42

1.11.3.

ASPECTOS HIDRÁULICOS........................................................................... 42

1.11.4.

ESTUDIOS DE IMPACTO AMBIENTAL ........................................................ 42

1.12. INSTITUCIONES QUE INTERVINES EN LA REALIZACION DE LA BOCATOMA Y AUTORES ............................................................................................................................. 43 1.12.1.

INSTITUCIONES .............................................................................................. 43

1.12.2.

AUTORES ........................................................................................................ 44

1.13.

EJERCICIOS ........................................................................................................... 46

1.13.1.

EJERCICIO (BOCATOMA TIPO TIROLESA) ................................................... 46

1.13.2.

EJERCICIO (BOCATOMA DE CAPTACIÓN LATERAL) ................................... 50

1.14.

CONCLUSIONES .................................................................................................... 59

1.15.

RECOMENDACIONES GENERALES DE DISEÑO ................................................. 60

TEMA: BOCATOMA

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INTRODUCCION

Al ser el agua un recurso importante para el desarrollo de la sociedad es necesario realizar proyectos que permitan hacer un adecuado manejo del mismo, así aprovecharlo eficientemente. Es por este motivo que se desarrollan una serie de obras hidráulicas, entre ellas las bocatomas. Esta estructura hidráulica tiene por finalidad recolectar agua desde uno o varios puntos y concentrar este caudal en un solo punto: La entrada a la tubería .Así mismo es importante saber que debido a las diferencias de una fuente ,nunca habrá un diseño estándar que se pueda construir universalmente para cada sistema , sin embargo, 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. 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. En este trabajo desarrollaremos el tema de bocatomas ampliamente por ser esta una estructura clave en un proyecto de aprovechamiento hidráulico ,se considerarán muchos aspectos entre los cuales destacan los teóricos y prácticos (diseño y cálculo hidráulico),también abarcaremos los distintos tipos de bocatomas , los cuales se han usado con éxito en el pasado y por medio de los cuales el diseñador podrá modificar y desarrollar una bocatoma adecuada para su propio sistema .

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CAPÍTULO I: BOCATOMA

1.1.

DEFINICIÓN

 Vargas Vargas, Wilson (2013), define una bocatoma o captación, como una estructura hidráulica destinada a derivar agua de un río, arroyo, o canal; o desde un lago; o incluso desde el mar, una parte del agua disponible en esta, para ser utilizada en un fin específico, como pueden ser abastecimiento de agua potable, riego, generación de energía eléctrica, acuicultura, enfriamiento de instalaciones industriales, etc.  Es un conjunto de obras hidráulica destinadas a derivar desde unos cursos de agua, río, arroyo, canal, con la finalidad de captar y derivar un determinando volumen de agua, para ser utilizadas en un fin específico, como pueden ser generación de energía, irrigación, abastecimiento de agua potable, acuicultura, etc. Aprovechando la fuerza de gravedad. Según Alfaro (1981), la bocatoma constituye generalmente la obra básica para un aprovechamiento hídrico

ILUSTRACIÓN 1: BOCATOMA

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1.2.

FINALIDAD DE UNA BOCATOMA La finalidad es uno de los muchos criterios que existen para la clasificación de las obras de toma. Desde el punto de vista de su finalidad las obras de toma se clasifican en función de las características del proyecto al que sirven, es así como se tiene:  Obras de toma para abastecimiento público:  Obras de toma para irrigación  Obras de toma para centrales hidroeléctricas  Obras de toma para industria y minería  Obras de toma para industria y minería  Obras de toma para otros propósitos  Obras de toma para uso múltiple

La clasificación anterior se refiere al uso predominante del agua. Si bien es cierto que hay bocatomas que tienen una finalidad específica, también lo es que casi siempre las bocatomas tienen, aunque sea en pequeña proporción, algún otro uso. En el Perú hay numerosas bocatomas para atender las finalidades antes señaladas. 1.3. FUNCIONES DE UNA BOCATOMA  Abastecimiento de agua potable  Para el riego  Para generar energía eléctrica  En la agricultura  Para el enfriamiento de las instalaciones industriales 1.4.

PARTES DE UNA BOCATOMA Las partes de una bocatoma son muchas y cada una posee un propósito especial. Entre las diferentes partes de una bocatoma encontramos:

 UN CANAL, con el cual a través de las compuertas permite la limpieza y el drenado de la bocatoma.  UN VERTEDERO, el cual fija el curso del agua, evitando que esta migre y produzca una socavación en la bocatoma.  BARRAJE; Es una represa construida a través del río con el objeto de levantar el nivel de agua del mismo, su altura debe ser tal que permita una carga de agua suficiente en la toma, para el ingreso seguro del agua en esta, considerando las pérdidas de carga que se producen en los muros, rejillas y compuertas de sección en la toma.

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ILUSTRACIÓN 2:BARRAJE DE LA BOCATOMA

   

DESCARGA DE FONDO SOLERA DE CAPTACIÓN ANTECÁMARA REJA DE ADMISIÓN, Las rejillas impiden que los materiales de arrastre y suspensión ingresen al canal de derivación, los cuales causan obstrucción y desbordes aguas abajo de la captación. Se recomienda que dependiendo del tipo de material que se quiere impedir su ingreso, la separación entre platinas de rejilla varíe entre 1” y 4”, para material fino, y entre 4” y 8”, para material grueso.  La colocación de la rejilla puede ser vertical o con una pequeña inclinación de 1:1/4 para facilitar la limpieza.

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ILUSTRACIÓN 3:REJA DE ADMISIÓN

1) COMPUERTA DE CONTROL DE ADMISIÓN: Son las que regulan el ingreso de agua al canal de derivación. Pueden estar ubicadas como parte de las ventanas de captación, o, si hubiese un elemento decantador ubicado inmediatamente aguas abajo de las ventanas de captación, podrían estar ubicadas más hacia aguas abajo, en el ingreso al canal. En las bocatomas pequeñas puede tratarse de una sola compuerta.

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ILUSTRACIÓN 4:COMPUERTA DE CONTROL DE ADMISIÓN

2) CANAL DE CONDUCCIÓN: Estos elementos se emplean para orientar adecuadamente la corriente del río, permiten se formen las condiciones de diseño

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asumidas (ancho, tirante, remanso, etc.), serán dispuestos adecuadamente hacia aguas arriba y aguas abajo de la estructura. Los muros de encauzamiento serán de concreto, su dimensionamiento en altura, estará en función del control del nivel máximo de desborde del agua, y en profundidad, en resistir que la socavación afecte la cimentación de la estructura, y en espesor, en soportar los empujes laterales. Un criterio comúnmente adoptado, es que la altura de coronación del muro este por lo menos 0.60 m por encima del nivel máximo de agua y respecto a la cota de cimentación esté por debajo de la posible profundidad de socavación.

ILUSTRACIÓN 5:CANAL DE CONDUCCIÓN: 3) VERTEDERO O ALIVIADERO 4) COLCHÓN DE AGUA 5) MUROS DE ENCAUZAMIENTO: Son obras destinadas a proteger las riberas del río, para evitar erosiones, socavaciones e inundaciones a los terrenos ribereños, que podrían derivar en la formación de nuevos cauces en el río que pueda aislar la captación. Básicamente son diques del tipo enrocado y/o gaviones, que se plantean construir en ambas márgenes del cauce, tanto hacia aguas arriba como aguas abajo del punto de captación.

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ILUSTRACIÓN 6:MUROS DE ENCAUZAMIENTO

Existen varios tipos de bocatomas: Tirolesa o sumergida y de captación directa a través de desvío del cauce hacia la entrada del canal, También existe bocatomas construidas en piedra y alambre, llamadas gaviones.  OTRAS OBRAS RELACIONADAS 1) VERTEDERO DE SEGURIDAD EN BOCATOMA Si la obra de conducción consiste en un canal, inmediatamente después de la bocatoma se suele instalar un vertedero que tiene por finalidad impedir que ingrese al canal un caudal superior al de diseño. El caudal captado en exceso se vierte hacia el cauce del río que se está captando. 2) TRAMPA DE PIEDRAS DE LA BOCATOMA Consiste en una zanja que se construye en el fondo del canal en forma transversal, a la que caen las piedras que puedan haber entrado al canal y que se desplazan por su fondo. En un extremo de esta zanja se coloca una compuerta de purga, la que descarga a un rápido que termina en el cauce del río. 3) DESARENADOR Elimina hasta un cierto tamaño las partículas de arena que suelen arrastrar las aguas captadas. Este tamaño generalmente lo especifican los fabricantes de

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turbinas para reducir al máximo la erosión de sus álabes. La velocidad del escurrimiento en los desarenadores generalmente queda comprendido entre 0,5 y 0,7 m/s . Su longitud está en el rango de unos 60 a 100 m.

ILUSTRACIÓN 7:DESARENADOR  ELEMENTOS ADICIONALES EN OBRAS DE TOMA

1) CANAL: Obra de conducción que tiene el objeto de entregar el agua de ríos y embalses para su disposición adecuada en el punto de la obra de toma. 2) REJILLA: Elemento utilizado para impedir el paso del material sólido (flotante y de arrastre), que llevan las corrientes superficiales a las obras de toma. Dique: Estructura utilizada para desviar agua de un río eliminando el acarreo del material de fondo en el cauce. 3) CONDUCCIÓN: Es el conjunto integrado por tuberías, estaciones de bombeo y dispositivos de control que permiten el transporte del agua desde la fuente de abastecimiento hasta el sitio de entrega, donde será distribuida en condiciones adecuadas de calidad, cantidad y presión

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1.5.

CLASIFICACIÓN DE BOCATOMA Las bocatomas de pueden clasificar de varias formas, entre las cuales tenemos: 1.5.1. SEGÚN EL NIVEL DE TOMA CON RESPECTO AL RÍO  Bocatoma con nivel libre  Bocatoma de captación profunda 1.5.2. SEGÚN EL EMPLAZAMIENTO DE LA TOMA CON RESPECTO AL RÍO  Bocatoma con captación desde un margen(lateral)  Bocatoma con captación en el río(frontal)  Bocatoma con captación bilateral (ambas márgenes) 1.5.3. SEGÚN EL CRITERIO DEFUNCIONAMIENTO  Bocatoma por gravedad  Bocatoma por Bombeo 1.5.4. SEGÚN EL TIEMPO DE VIDA  Bocatoma permanente  Bocatoma semipermanente  Bocatoma rústica 1.5.5. SEGÚN LA MANERA DE COMBATIR EL INGRESO DE LOS SÓLIDOS (TOMAS LIBRES)  Sin ningún dispositivo especial:  Derivación libre  Con barraje (con captación) 1.5.6. CON ESTRUCTURAS ESPECIALES  Espigones

1.6.

TIPOS DE BOCATOMA Según (Mansen 2006) los tipos de bocatomas son los siguientes: 1.6.1. BOCATOMAS DIRECTAS: Son posibles de diseñar en cursos de agua de fuerte pendiente, y cuando no se quiere tener una estructura costosa, tienen el inconveniente de que el lecho del rio puede variar y dejar la toma sin agua, igualmente en las épocas de estiaje al disminuir el tirante de agua en el río puede disminuir considerablemente el ingreso de agua en la toma.

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ILUSTRACIÓN 8: BOCATOMA DIRECTA

1.6.2. BOCATOMAS CON BARRAJES: Son las más empleadas ya que aseguran una alimentación más regular, conservan un nivel constante en la captación que permite dominar una mayor área regable. Estas tomas pueden presentar tres variantes: La toma con barraje fijo, la toma con barraje móvil y la toma con barraje mixto. a) BOCATOMA CON BARRAJE FIJO: Las bocatomas de barraje fijo son aquellas que tienen una presa sólida, para levantar el tirante frente a las compuertas de captación. 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, por lo que no es necesario ninguna regulación, ya que el exceso de agua pasara encima de la presa.

ILUSTRACIÓN 9:BOCATOMAS DE BARRAJE FIJO

b) BOCATOMA CON BARRAJE MÓVIL: 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. 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

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rio. Como consecuencia el transporte de sólidos es pequeño y no afecta mayormente al sistema de compuertas.

ILUSTRACIÓN 10:TOMA DE BARRAJE MÓVIL

c) BOCATOMA CON 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). 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. 1.6.3. BOCATOMAS DE CAPTACIÓN LATERAL: La bocatoma lateral es un sistema de suministro acuífero el cual inicia a través de la captación, definiéndose una vez escogida la fuente para un diseño posterior. Cuando esta fuente pertenece a una quebrada o río, su captación puede hacerse por la bocatoma lateral, la cual asegura mediante su obra y localización un suministro o flujo permanente. La bocatoma lateral, permite captar el flujo a través de un canal lateral, por lo que generalmente es un brazo del río, de manera que el agua ingresa de forma directa a una caja para posteriormente derivarla a través de un canal o tuberías.

TEMA: BOCATOMA

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ILUSTRACIÓN 11:BOCATOMA DE CAPTACIÓN LATERAL

1.6.4. BOCATOMA TIROLESA O CAUCASIANA  La toma tirolesa o caucasiana, alpina o sumergida. Se trata de una estructura típica de las partes altas de los torrentes de montaña. La captación se efectúa por medio de una rejilla de fondo cuyos barrotes se disponen en la dirección de la corriente. Este tipo de captación es bastante simple y ha dado buenos resultados pues puede ser empleada en cursos de agua con fuerte pendiente y sedimento compuesto por material grueso. Se utiliza generalmente para captar caudales pequeños.  El principio de este tipo de obra de toma radica en lograr la captación en la zona inferior de escurrimiento. Las condiciones naturales de flujo serán modificadas por medio de una cámara transversal de captación. Esta obra puede ser emplazada al mismo nivel de la solera a manera de un travesaño de fondo. Sobre la cámara de captación se emplazará una rejilla la misma que habilitará el ingreso de los caudales de captación y limitará el ingreso de sedimento. El material que logre ingresar a la cámara será posteriormente evacuado a través de una estructura de purga.  Este tipo de obra de toma ofrece como ventajas, la menor magnitud de las obras civiles y ofrece menor obstáculo al escurrimiento. Por otro lado, no juega un papel fundamental la ubicación de la obra, tal como sucede en las obras de toma con azud derivador

TEMA: BOCATOMA

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ILUSTRACIÓN 12: BOCATOMA TIROLESA VISTA EN ELEVACIÓN

ILUSTRACIÓN 13:BOCATOMA TIROLESA VISTA EN PLANTA

TEMA: BOCATOMA

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1.6.4.1. DESCRIPCIÓN ESTRUCTURAL  Descripción genérica de la estructura y los componentes de diseño:

 VISTA EN PLANTA:

TEMA: BOCATOMA

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 CORTE LONGITUDINAL A-A (LONGITUDINAL)

 CORTE TRANSVERSAL B-B (ELEVACIÓN)-DIQUE Y REJILLA

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 CORTE C-C-CÁMARA DE RECOLECCIÓN

 REJILLA- PLANTA

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 REJILLA – PERFIL (FLUJO SOBRE LA REJILLA)

 ANCHO DE LA GARGANTA DE RIO “W”

TEMA: BOCATOMA

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1.6.4.2.

CRITERIOS DE DISEÑO DE UNA BOCATOMA TIROLESA  Esta obra principalmente se adecua a ríos de montaña, donde las pendientes longitudinales son pronunciadas y que pueden llegar a 10 % o a veces más.  Funcionan para cauces que traen avenidas de corta duración y que llevan gran cantidad de piedras.  En cauces que tienen pequeños contenidos de sedimentos finos y agua relativamente limpia en época de estiaje.  La rejilla es la parte más baja del coronamiento de la presa que cierra el río, cualquiera que sea el caudal, el agua debe pasar forzosamente sobre ella. Debido a esto la rejilla puede ubicarse a cualquier altura sobre el fondo de manera que la altura de la azud puede llegar a hacerse cero, aunque normalmente oscila entre 20 a 50 cm. Esto permite que las piedras pasen fácilmente por encima del azud con lo cual se suprime la costosa compuerta de purga o esclusa de limpieza.  La crecida de diseño se recomienda a un periodo de retorno de 50 años, dependiendo de la importancia aguas abajo.  La hidráulica del sistema diferencia dos estados de flujo a saber:  Flujo a través de las rejillas  Flujo en la cámara de captación  El caudal de diseño (Qd) será igual a dos veces el caudal máximo diario (Qmaxd).  Por efectos de margen de seguridad en el diseño de la rejilla se utilizará el caudal mínimo del río.  Para efectos de prevención de rebalse o desborde, el diseño de la sección longitudinal tomará como dato el caudal máximo del río.

1.6.4.3.

METODOLOGÍA DE DISEÑO



REJILLA: 

La altura de los muros “H” se determinará de la siguiente forma: Dónde: h =Altura de muros Q máx. = Caudal máximo del rio w =Ancho de la garganta del río

TEMA: BOCATOMA

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

Para el diseño de la rejilla se consideran de poca inclinación si el ángulo que forman con la horizontal (Ø) es menor de 20°. En este caso la descarga sobre la rejilla depende de la carga efectiva sobre ella y si las barras son paralelas, la carga es prácticamente igual a la Energía específica (E), pues el flujo es vertical y el agua fluye sin producir choques bruscos contra los bordes.



Como la energía se mantiene aproximadamente constante a lo largo de la rejilla, el caudal puede entrar en esta, para lo cual se puede determinar el caudal de la siguiente forma:

Dónde: C = Coeficiente de carga, 0.50 para varillas redondas paralelas a la corriente. g = Aceleración de la gravedad . E = Energía especifica en metros . Lr=Longitud de la rejilla. a = Distancia ente la varillas de la reja . n = Número de espaciamientos en la reja entre varillas .



Para el diseño de la rejilla se utilizará el Qmin del río de este modo el caudal que pasa por la sección transversal es: Dónde: q1 = Caudal unitario Qmin = Caudal mínimo del rio W =Ancho de la garganta del río

TEMA: BOCATOMA

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

Con el caudal unitario determinado, podemos determinar el caudal que llega por encima de la rejilla, siendo una multiplicación del caudal unitario y el ancho de la rejilla. Dónde: q1 = Caudal unitario Q1 = Caudal que llega encima de la rejilla Br = Ancho de la rejilla



El caudal aguas abajo será: Dónde: Q2 = Caudal aguas abajo Q1 = Caudal que llega encima de la rejilla Qdiseño = Caudal requerido o caudal de uso



La altura critica : Dónde: q1 = Caudal unitario g = Aceleración de la gravedad Yc = Altura critica



La energía mínima se produce cuando: Dónde: Yc =altura critica Emin = energía especifica mínima



Como Y1 es la altura de la lámina a la entrada de la rejilla y esta se ubica cerca de la cresta del vertedero, donde se produce la altura crítica, Y1 es aproximadamente igual al Yc (Ligeramente menor), con lo cual podemos determinar: Dónde: Yi = Altura de la lámina de entrada de la rejilla (aproximada o asumida) E = Energía especifica Br = Ancho de la rejilla V1 = Velocidad del agua sobre la rejilla g = Aceleración de la gravedad

TEMA: BOCATOMA

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



 

Determinado E podemos tener la siguiente relación “Y1/E” (al cual denominaremos como K) y la relación “Y1/Yc” para lo cual se tendrá la siguiente tabla para poder interpolar y posteriormente comprobar 𝒀𝟏 𝑬

0.47

K

0.6

𝒀𝟏 𝒀𝒄

0.7

Valor tabulado de comprobación

0.9

Una vez determinado el “Valor tabulado de comprobación” volveremos a la relación Y1/Yc esta vez para determinar Y1 y comprobar que se aproxima al Y1 asumido. De esta forma sabremos si el valor asumido de Y1 es correcto Comprobado el valor de Y1 se obtiene el valor real de la cabeza de velocidad (𝑉12 /2𝑔) y el valor de la energía específica. De la cual podemos obtener el valor de Lr que por razones constructivas deberá de tener como valor mínimo de 0.30m

Dónde: Lr =Longitud de la rejilla (tiene que ser mayor o igual a 0.30m) E = Energía especifica g = Aceleración de la gravedad a = Distancia ente las varillas de la reja n = Número de espaciamientos entre varillas de la reja C = Coeficiente de carga, 0.50 para varillas Qentra= Caudal de entrada o caudal requerido



Si Lr es menor a 0.30m entonces tomaremos dicho valor y volveremos a calcular el Qentra (caudal de entrada o requerido)

TEMA: BOCATOMA

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 SECCIÓN TRANSVERSAL

Como se habla de un río lo evaluaremos como un canal de caudal variable, por lo cual:  La energía del agua proveniente de la rejilla se disipa totalmente por la turbulencia formada, cambios de dirección y fricción en la reja misma.  El agua en su superficie toma la forma de una parábola.  El caudal por unidad de longitud que entra al canal es constante.  El cálculo se hace por cambio en la cantidad de movimiento y se desprecia la fricción.  De esta forma se tiene:

Dónde: i =3% como mínimo m =Ancho de canal >= Lr hc =Altura critica ho =Atura de la lámina de agua comienzo del canal h2 =Altura de la lámina de agua al final del canal V0 =Velocidad al comienzo del canal V2 =Velocidad al final del canal Vc =Velocidad critica

TEMA: BOCATOMA

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

Para velocidades comprendidas entre 0.3 y 3m/seg, el ancho mínimo de cámara “Xs” se puede calcular como: Como este valor es generalmente pequeño, prevalecen las condiciones de operación que requieren dimensiones apropiadas de la cámara. Téngase en cuenta que en ella debe poder trabajar cómodamente una persona. Dónde: hc=altura critica Ve= velocidad de entrada en la rejilla Xs= ancho mínimo de cámara

 SECCIÓN LONGITUDINAL

TEMA: BOCATOMA

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Las dimensiones generales de la presa (barraje) son:  W= ancho de la presa. Se determina de la topografía y de la huella de la lámina de agua cuando alcanza el nivel máximo.



 h=altura de la presa. Depende de la ubicación del desarenador, del grado de acumulación de sedimentos y de las cotas de inundación.  B= ancho de la rejilla. depende del Caudal Unitario que circule sobre la presa en aguas mínimas y del caudal de diseño de depender del nivel máximo que alcance al agua sobre la presa y de otras consideraciones topográficas. Esta se diseña para el caudal máximo del rio (Qmax ) y una altura de presa h, predeterminada con criterios topográficos y sedimentológicos. Considerando que el vertedero es horizontal de pared delgada Expresión en la que H corresponde a la altura de la lámina de agua y W el ancho de la garganta

Dónde: H=Altura de la lámina de agua al inicio de la presa Qmax=Caudal máximo del rio W=Ancho de la garganta de rio g=Aceleración de la gravedad



Velocidad sobre el vertedero será:



Caudal unitario sobre el vertedero será



Altura critica

TEMA: BOCATOMA

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

Velocidad critica



La velocidad sobre el vertedero V, deberá ser menor que Vc para tener flujo subcrítico. Para el aliviadero, es común usar un perfil tipo WES, con la cara frontal vertical, cuya ecuación para coordenadas X y Y es:



Dónde: H=Altura de la lámina de agua al inicio de la presa Y= Condenando que tomara los valores desde 0 hasta h (altura de la presa)

  

De esta forma la longitud del aliviadero L corresponderá al valor de X para Y= h, siendo que h es la altura de la presa Se tendrá como eje de coordenadas la cresta del aliviadero después de la rejilla, a partir de ahí el valor de X crecerá al igual que Y vaya aproximándose a h partiendo desde 0. Al final de la presa y comienzo del pozo amortiguador se tendrá una velocidad V1

TEMA: BOCATOMA

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

Esta velocidad corresponde a una altura de lámina de agua Y1, así mismo el número de Froude serán: Dónde: Y1=Altura de la lámina de agua al inicio del aliviadero H= Altura de la lámina de agua al inicio de la presa h=Altura de la presa Qmax=Caudal máximo del rio V1=Velocidad al inicio del aliviadero W=Ancho de garganta de rio F= Número de Froude g= Aceleración de la gravedad



Si consideramos un diente, al final del pozo amortiguador de altura h1, la relación h1/Y1, se podrá obtener interpolando entre los valores de la Tabla:

F h1/ Y1

1.75 0

2 0.15

3 0.69

4 1.42

5 2.16

6 2.92

7 3.71

8 4.58

9 5.54



La altura máxima de la lámina de agua en el resalto Y2, se puede calcular mediante la siguiente expresión:



La altura de la lámina de agua, Y3, aguas abajo del diente, deberá cumplir con la condición:



La longitud del aliviadero será:

TEMA: BOCATOMA

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 CUADRO COMPARATIVO SOBRE BOCATOMAS LATERALES Y TIRALEZA  Una bocatoma lateral es aquella que interrumpe el paso del río mediante un vertedero fijo y/o móvil, que facilita el desvío del agua hacia la estructura de captación y consta de los siguientes componentes: vertedero fijo, vertedero móvil, canal de purga, ventana de captación, desripiador, canal de transición y compuertas reguladoras. Por otro lado, la bocatoma tipo tirolesa es una estructura hidráulica que capta el agua en el fondo del río. Para este propósito utiliza una cámara de captación que puede estar ubicada a nivel del fondo del cauce o dentro de la sección del barraje o dique, conocido también como azud; en ambos casos, la cámara está protegida por una rejilla que impide el ingreso de sedimentos gruesos  La característica de captación de los tipos de bocatoma resulta ser la diferencia más resaltante entre ambas estructuras hidráulicas, debido a que la toma convencional (lateral) busca elevar el nivel del agua para derivarlo por la parte lateral del río mientras que la tirolesa obtiene el caudal en el fondo del cauce.  La Pendiente de tramo de río de acuerdo a la ubicación, la pendiente del tramo del cauce para la toma convencional (lateral) debe corresponderle un valor pequeño; por otro lado, para la toma tipo tirolesa, la pendiente debe ser superior al 1% de acuerdo a la Tabla 1 proporcionado por la GTZ

TEMA: BOCATOMA

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 El caudal es el parámetro que determina el tamaño de la obra; sin embargo, no es único, pues se opta por el caudal apropiado dependiendo de la estructura que se requiere diseñar o la dimensión hidráulica que se pretende calcular. Por ejemplo, en el caso de la anchura del canal de distribución se elige el caudal de captación de diseño, pero, para la altura de la carga de agua sobre el azud, se utiliza el caudal de avenida para un determinado periodo de retorno. Se comprende que, una cuenca ubicada a elevada altura posee un caudal pequeño, debido a que tiene una menor área de captación de precipitación; para la toma (bocatoma) tipo tirolesa en particular, esta condición favorece su funcionamiento cuando el río no presenta gran transporte de material sólido o el transporte es de material grueso o de fondo. Por ello, es preferible situar este tipo de toma en zonas altas (superiores a los 3000 m.s.n.m.).  La ubicación de la ventana de captación en ambos tipos de toma es distinta, mientras que, en obra de captación convencional, esta se ubica en la parte lateral del río; en la toma tipo tirolesa, se encuentra en el fondo del cauce.  Las dimensiones del barraje fijo para la bocatoma lateral son más altas debido a que se requiere elevar el nivel del agua en la zona de captación. Sin embargo, para la bocatoma tipo tirolesa apenas se alcanzan altitudes pequeñas, su implementación permite derivar el flujo hacia la ventana de captación en épocas de estiaje (Nivel más bajo o caudal mínimo de un río u otra corriente durante una época del año determinada).  Compuerta de regulación en la bocatoma lateral presenta tres compuertas de regulación, una de distribución, en el desripiador y adyacente a la purga del azud. Por otro lado, la tipo tirolesa solo emplea dos compuertas, una para la zona de distribución y otra para en canal de purga después del canal colector.

TEMA: BOCATOMA

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 Para concluir el tipo de bocatoma más recomendable para realizar la captación de un caudal determinado previamente, depende de:  La altura del vertedero.  Las condiciones de la cimentación.  Del flujo en el río.  Remanso aguas arriba.  De la disponibilidad de los materiales de construcción.  Del monto del dinero asignado para ejecución de la obra. 1.7.

DETERIORO DE UNA BOCATOMA  La bocatoma se colmata y afecta los muros y compuertas, por las piedras, canto rodado, bolonería, palizada, etc., que son arrastradas por el río en épocas de lluvias o avenidas las mismas que golpean la estructura.  Las compuertas metálicas se oxidan por falta de mantenimiento

1.8.

MANTENIMIENTO DE UNA BOCATOMA  El mantenimiento se realiza en la época de estiaje, es decir, en época cuando no llueve, en el caso de la región costa donde la precipitación es mínima se debe programar en los meses de menor caudal en los ríos que son en los meses de agosto o setiembre.  Proteger los bordes del río con muros de piedra.  Reparar los daños pequeños inmediatamente después del sucedido, no esperar a que el problema se agrande.  Se pueden utilizar materiales de la zona como piedra, cal o arcilla, o cemento con hormigón para los muros de encauzamiento.  Engrasar y pintar las compuertas de toma y de limpia para evitar que se oxiden (utilizar pintura anticorrosiva)  En el caso de una bocatoma tipo tirolesa, la rejilla y el canal colector, debe ser revisados y limpiados permanentemente

1.9.

PROYECTOS DE CAPTACIÓN MÁS IMPORTANTES EN EL PERÚ 1.9.1. BOCATOMA LA HUACA – PROYECTO CHINECAS – ANCASH. El proyecto especial CHINECAS, es un proyecto hidroenergetico de Chimbote, Nepeña, Casma y Sechin, este proyecto ha sido planteado con la de aprovechar los recursos hídricos superficiales y subterráneos que se encuentran disponibles en las cuencas de los ríos Santa, Nepeña, Casma y Sechin, los cuales son aprovechados en el riego de tierras agrícolas

TEMA: BOCATOMA

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localizadas entre el margen izquierdo del rio santa y el límite sur del área del valle de Casma - Sechin. Los primeros estudios de irrigación realizados en el ámbito del Proyecto Especial Chinecas, se iniciaron en 1949 por intermedio de la Empresa Pompeo Di Rocco, que posteriormente transfirió sus derechos a la Irrigadora Chimbote (IRCHIM) S.A., empresa que se encargó de construir la infraestructura existente (Bocatomas: La Huaca y La Víbora; Canal IRCHIM y Carlos Leithg) que riega 4263 hectáreas. En 1964 IRCHIM paralizó la construcción de las obras y las cedió al Estado. En 1970, el Ministerio de Agricultura -por intermedio de la Línea Global de Pequeñas y Medianas Irrigaciones- realizó un estudio de actualización, incluyendo los términos de referencia para los aspectos que deberían ser estudiados a nivel definitivo. Entre setiembre de 1981 y abril de 1983, la Asociación de Consultores conformada por la Empresa Nacional Agro – Ingeniería. 

UBICACIÓN.



DEPARTAMENTO: ANCASH



PROVINCIA: SANTA



DISTRITO: CHIMBOTE



ALTITUD: 232 msnm



CAUDAL: 35 m3/seg.



TEMPERATURA MEDIA: entre 20°C – 25°C.



POBLACION BENEFICIADA.

 Poblaciones de los Distritos de Chimbote y Nuevo Chimbote.  Usuarios y/o agricultores de los Valles de Santa – Lacramarca, Nepeña, Casma y Sechin.  El abastecimiento de agua beneficiará a 350,000 habitantes de los ejes poblacionales de Santa y Chimbote.

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ILUSTRACIÓN 14:BOCATOMA LA HUACA -ANCASH

1.9.2. BOCATOMA LA HUACA Ubicada en el margen izquierdo del rio Santa, alcanza una altitud de 232 m.s.n.m. Situada en la altura del Km.42 de la carretera Santa-Huallanca, en la zona de Vinzos, asegura una captación de agua de hasta 35m2/s.  PARTES QUE COMPRENDEN ESTA ESTRUCTURA HIDRÁULICA:

 BARRAJE MÓVIL. DESCRIPCIÓN: 

Su altura es de 7m



Un barraje móvil con capacidad de 1,250 m3/s



Consta con 05 compuertas radiales de 9m x 5.50 m,

 Aliviadero de 5m x 6.5 m.  BARRAJE FIJO DESCRIPCIÓN: El barraje fijo consta de 200 m y este enchapado con piedra labrada de 40 cm para proteger al barraje de la erosión. El mantenimiento al barraje se realiza en el mes de junio hasta el mes de noviembre, por ser época de estiaje, por ende, las épocas de avenida son de diciembre a mayo, consta de capacidad para 1,250 m3/s y un vertedero de 200 m de largo.

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 VENTANAS DE CAPTACIÓN. Estas tienes la finalidad de no dejar pasar materiales de arrastre o suspensión que pueden obstruir el canal.

 DIQUE DE CIERRE. Es una obra civil que consiste en un dique de represamiento construido transversalmente al cauce del rio, donde el área de captación se ubica sobre la cresta del vertedero central y está protegida mediante rejas que permiten el paso del agua.  CANAL ADUCTOR

 DESARENADOR LA HUACA Un desarenador (que se encuentra a 3km de distancia de la bocatoma) La Bocatoma la HUACA fue puesta en funcionamiento en el año 1996 en el mes de agosto, está diseñado para soportar 2400 m3 y este diseño se basa con el diseño de un retorno de un Mega niño con 100 años. El caudal más alto que ha recibido la bocatoma fue con el fenómeno del niño en el año1998, con un aproximado de 1500 m3/seg.

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1.9.3. BOCATOMA RACA RUMI – PROYECTO TINAJONES. Obra en servicio desde el año 1969; capta las aguas del río Chancay y las derivas hacia el canal alimentador para su almacenamiento en el Reservorio Tinajones.Sus obras alcanzaron una inversión superior a los US$ 180 Millones de dólares; siendo éstas las obras de derivación de los ríos Chotano y Conchano a través de los túneles Chotano y Conchano, respectivamente; obras de captación, almacena- miento y descarga del Reservorio de 320 MMC de capacidad, como la Bocatoma Racarumi, Canal Alimentador, Reservorio Tinajones, Canal de Descarga y Obras de Distribución del Sistema de Riego, conformada por el Repartidor La Puntilla, Repartidor Desaguadero y Canal Taymi. 

UBICACIÓN: El área de irrigación del Proyecto Hidráulico Tinajones se encuentra ubicado en el departamento de Lambayeque uno de los más importantes del país, comprende el valle Chancay - Lambayeque y cuenta con una extensión superficial sembrada que fluctúa desde 68,000 ha en años secos, hasta 85,000 ha en años húmedos.



PRIMERA ETAPA DE EJECUCIÓN.

La primera etapa del Proyecto Tinajones se construyó con apoyo financiero del gobierno alemán. Desde su inicio en el año 1,963 hasta su culminación, demandó una inversión total de 182 millones de dólares; incrementando la producción y productividad en la región y el aprovechamiento de la generación de energía hidroeléctrica a través de la central hidroeléctrica de Carhuaquero (500 millones de Kw/hora/año).

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

CANAL ALIMENTADOR

Canal trapezoidal de 16.080 km de longitud, ejecutado por fases desde el año 1961 hasta 1968, se inicia en la Bocatoma Raca Rumí y termina en la estructura de entrega al reservorio.



RESERVORIO TINAJONES

La Presa y sus obras complementarias fueron construidas por un consorcio de firmas contratistas alemanas y peruanas, entre los años 1963-1968; la supervisión de la obra estuvo a cargo de la firma Salzgitter lndustriebau. Constituye la infraestructura principal de la primera etapa, ubicada en un valle lateral del río Chancay, específicamente en los terrenos de la ex hacienda Tinajones, de donde proviene su denominación. En operación desde hace 35 años, cuenta con una capacidad de almacenamiento de 320 millones de m3 y está constituido por un dique principal de 2,440 metros de longitud y 40 metros de altura y por 3 diques secundarios. 

CANAL DE DESCARGA

Canal trapezoidal de 3.40 km de longitud, cuenta con una capacidad de 70 m3/s. Deriva el agua desde el reservorio hacia el cauce del río Chancay.

TEMA: BOCATOMA

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REPARTIDOR LA PUNTILLA

Desde donde se derivan las aguas para irrigación de los diferentes sectores del Valle Chancay-Lambayeque a través del canal Taymi, río Lambayeque, canal Pátapo y río Reque.



CANAL TAYMI

Canal de 48.8 Km de longitud, abastece desde hace 29 años los sectores de Ferreñafe, Mochumí, Túcume, Mórrope, con una capacidad de conducción que varía de 65 a 25 m3/s. 1.10. PROBLEMAS ESPECIALES EN BOCATOMAS 1.10.1. SOCAVACION: En las obras de captación ocurren erosión aguas abajo, debido a que la diferencia de nivel inducida por la construcción de barrajes ocasiona la disipación localizada de energía, en la que también puede ocurrir abrasión y cavitación. La socavación que se produce en un río no puede ser calculada con exactitud, solo estimada, muchos factores intervienen en la ocurrencia de este fenómeno, tales como:  El caudal  Tamaño y conformación del material del cauce  Cantidad de transporte de sólidos.

TEMA: BOCATOMA

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1.10.2. DISIPADOR DE ENERGÍA Los perjuicios debido a una alta velocidad pueden originar efectos por socavación como por ejemplo erosión al pie de las estructuras que a su vez originan peligro en la estabilidad de la presa y daño parcial. Por esto al pie de los vertederos se suelen poner ciertas estructuras de protección.

1.10.3. FILTRACIONES El agua que se desplaza por debajo de la presa vertedero causa arrastre de material fino creado el fenómeno de tubificación : este problema se agrava cuando el terreno es permeable.

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1.11. CONDICIONES DE DISEÑO DE BOCATOMA La infraestructura de riego, está conformada por un conjunto de estructuras y mecanismos mediante los cuales se efectúa la captación, conducción y distribución del agua, para proporcionarla en la cantidad necesaria y controlada, para la humedad que requieren los diferentes cultivos para su crecimiento. Por lo tanto, las estructuras de captación o bocatomas, constituyen el componente principal y el inicio de la Infraestructura de riego. La planeación, diseño a nivel constructivo, control del medio y construcción son las etapas a seguir en el desarrollo de una bocatoma. El diseño de la estructura tiene fundamento en tres leyes fundamentales de la hidráulica: ecuaciones de continuidad, conservación de la energía y cantidad de movimiento, complementadas con las ecuaciones de vertederos y orificios. En la presente tesis de Ingeniería, nos referiremos a la bocatoma construida en el curso de un río y con fines de aprovechamiento en un proyecto de irrigación. 1.11.1. UBICACIÓN El estudio de ubicación de la bocatoma debe ser muy cuidadoso, y obedece a condiciones de hidráulica fluvial, porque su construcción en el curso del río representa la alteración de las condiciones de escurrimiento natural del flujo de agua. Se recomienda que el sitio elegido reúna por lo menos las siguientes condiciones:  La dirección principal o ruta del flujo de agua debe ser lo más estabilizada o definida posible.  La captación de agua debe ser posible aún en tiempo de estiaje.  La entrada de sedimentos hacia el canal de derivación debe ser limitada lo máximo posible. Un punto recomendable que cumple los requerimientos anteriores, se encuentra ubicado inmediatamente aguas abajo del centro de la parte cóncava en los tramos curvos de un río. También existe la posibilidad de efectuar una bocatoma con dos captaciones, y regar con la misma estructura en ambas márgenes, ubicando el barraje en un tramo recto del río

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1.11.2. CONDICIONES GEOLÓGICAS Y GEOTÉCNICAS Es importante conocer las condiciones geomorfológicas, geológicas y geotécnicas, ya que su conocimiento permitirá dimensionar con mayor seguridad la estructura. El estudio geológico y geotécnico se traduce en la obtención de la siguiente información: a) Curva de graduación del material que forma parte del lecho del río. b) Sección transversal que muestre la geología de la zona de ubicación de la bocatoma. c) Coeficiente de permeabilidad, cohesión, curvas granulométricas, texturas y profundidad de socavación. d) Capacidad portante del suelo, del lecho del río. e. Cantidad de sedimentos en el flujo de agua. e) Coeficientes sísmicos de diseño. 1.11.3.

ASPECTOS HIDRÁULICOS

a) Aforo del río durante un año (cuatro veces por mes), es ideal un aforo por día. b) Estudios de transporte de sedimentos, material de arrastre o de fondo y material en suspensión del río. c) Medición del tirante para el caudal máximo observado en el río (punto de toma), con este tirante se calcula el caudal para esas condiciones del cauce, aplicando la fórmula de Nanning. d. Determinación del eje hidráulico para el caudal anteriormente observado, en una longitud de 500m aguas arriba y 200m aguas abajo del punto de toma, para régimen no uniforme gradualmente variado. d) Información del caudal más pequeño (Caudal de estiaje). 1.11.4. ESTUDIOS DE IMPACTO AMBIENTAL Siempre toda construcción en un río causa alteración del equilibrio ecológico de la zona, sobre todo en lo relacionado con la fauna. Es por esta razón que, se debe tratar de no alterar dicho equilibrio mediante la construcción de estructuras que compensen este desequilibrio causado por la bocatoma; aunque debemos reconocer que, en nuestro país estas estructuras son de costo elevado y que siempre se tratan de obviar por limitaciones presupuéstales; como por ejemplo la escala de peces y camarones.

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1.12. INSTITUCIONES QUE INTERVINES EN LA REALIZACION DE LA BOCATOMA Y AUTORES 1.12.1.

INSTITUCIONES

A) Autoridad Nacional del Agua ANA. 2010. Criterios de Diseños de Obras Hidráulicas para la Formulación de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales y de Afianzamiento Hídrico. Lima: Dirección de Estudios de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales. En este manual se presenta los estudios y pasos que se deben seguir para un análisis y diseño de una bocatoma de montaña, diseño de canales abiertos como también las consideraciones para la construcción y mantenimiento de la bocatoma y canales para la conservación del agua. B) Ministerio de Economía y Finanzas. (2011). Guía para la formulación de proyectos de inversión exitosos. Esta guía presenta conceptos básicos y contenidos para la elaboración de un estudio de pre inversión, de un proyecto de inversión pública de riego menor. El objetivo es que se realicen proyectos sostenibles. C) Ministerio de Agricultura. (2005). Formulación del Inventario de la Infraestructura de Riego y Drenaje y Vías de Comunicación en los Distritos de Riego del Perú. En el inventario, se presenta criterios, técnicas y procedimientos a seguir para la formulación de infraestructuras de riego y drenaje. Además, permite conocer las características, problemas, limitaciones y potencialidades (de mejoramiento), de la infraestructura hídrica de operación de los sistemas de riego y drenaje. Proporciona información básica y detallada que permite la planificación y programación del Diagnóstico, plan de mantenimiento y reglamentos para la rehabilitación, mejoramiento y aplicación de la infraestructura de los sistemas de riego y drenaje.  Villón, Máximo. (2005). Estructuras Hidráulicas. Segunda edición. Perú: Editorial Villón. En este libro, el autor, proporciona información y fórmulas para el cálculo sobre: transición de canales, cálculo de longitud de transición, pérdidas por infiltración y los factores que influyen en las pérdidas, rápidas, caídas, vertederos laterales, desarenadores puente canal, sifones invertidos, alcantarillas, toma lateral.

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 Rosell, César. (1998). Irrigación. Segunda edición. Lima: Colegio de Ingenieros del Perú. El autor del libro, muestra tanto la importancia de la irrigación, así como los aspectos que influyen de manera directa en la misma. Además, brinda información del diseño de obras hidráulicas diversas como: canales de riego, desarenadores, bocatomas, caídas, rápidas, sifones, estructuras de bombeo, entre otras. También resalta la importancia de la formulación de este tipo de proyectos, así como la evaluación económica y financiera de los mismos.  E.050 SUELOS Y CIMENTACIONES El objetivo de esta norma es establecer los requisitos para la ejecución de Estudios de Mecánica de Suelos (EMS), con fines de cimentación, de edificios y otras obras indicadas en esta norma. Los EMS se ejecutarán con la finalidad de asegurar la estabilidad y permanencia de las obras promover la utilización racional de los recursos. El ámbito de aplicación de la norma comprende todo el territorio nacional. Las exigencias de esta norma se consideran mínimas. La presente norma no toma en cuenta los efectos de los fenómenos de geodinámica externa y no se aplica en los casos que haya presunción de la existencia de ruinas arqueológicas; galerías u oquedades subterráneas en origen natural o artificial. En ambos casos deberán efectuarse estudios específicamente orientados a confirmar y solucionar dichos problemas. 1.12.2.

AUTORES

A) Mansen, Alfredo. 2006. Diseño de Bocatomas. Lima: Universidad Nacional de Ingeniería. Apuntes de clase. El autor del libro, explica de manera detallada, el desarrollo histórico de las bocatomas, así como los fundamentos y criterios a ser tomados en cuenta al previo al diseño de dichas estructuras. Además, detalla el diseño hidráulico, los tipos de bocatomas existentes, así como los análisis y tratamiento de datos de descarga necesarios para un proyecto. B) García, Eduardo. 2009. Manual Pactico de Pequeñas Irrigaciones. Perú. En el manual, se detalla el carácter integral de los aspectos a considerarse en los programas y proyectos de riego, que comprenden planificación, desarrollo y diseño. Además brinda un tipo de ayuda memoria con todos los aspectos a considerarse. El manual comprende 2 partes. La primera se refiere a la conceptualización del proyecto y lo conforma el planeamiento y su desarrollo. La segunda parte se refiere a los aspectos técnicos y lo conforman la demanda y la oferta de agua y el diseño de la infraestructura.

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C) Rocha, Arturo. 2003. La Bocatoma, Estructura Clave en un Proyecto de Aprovechamiento Hidráulico. Perú: Revista Ingeniería Civil. En el presente documento, el autor, da definiciones básicas de bocatomas, aspectos del planeamiento de obras de captación, condiciones de diseño, funciones adicionales de una bocatoma, y otros aspectos importantes para el diseño de bocatomas. D)

Chuquillanquie, Pedro. 2002. Construcción y Caracterización del Mejoramiento del Canal El Lanche. Piura. Tesis para optar por el título de Ingeniero Civil, Universidad de Piura.

Esta tesis tiene la finalidad de presentar en forma muy breve y concisa la Construcción del proyecto “Mejoramiento del canal El Lanche”. Este proyecto fue ejecutado por el Proyecto Nacional de Manejo de Cuencas Hidrográficas y Conservación de Suelos (PRONAMACHCS), la cual se encuentra ubicada en la sierra Piurana. En este informe se detallan las actividades de las obras civiles que se realizaron y en los cuales tuve la oportunidad de trabajar, por espacio de cuatro meses, hasta que se culminó y liquidó la obra. E) Tejada, Hebert. 2014. Estudio Hidrológico de las Máximas Avenidas de la Sun Cuenca Juana Ríos – Chancay - Lambayeque. Tesis para optar por el título de Ingeniero Agrícola, Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo. La presente tesis, tiene como finalidad, generar información hidrológica, para que pueda ser utilizada para medidas preventivas y disminución de riesgos de desastres como inundaciones en la parte baje de la cuenca. Coronel Altamirano, E ver D. Diseño del canal partidor San Pedro - Ucupe, distrito Lagunas, provincia de Chiclayo, departamento de Lambayeque. Tesis Pre grado, Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo En este documento se presenta el estudio y diseño de un canal de riego, para la realización de dicho documento se han realizado estudios hidrológicos, estudios de mecánica de suelos, estudios topográficos y socio económicos para luego llevar al diseño del canal. F) Rodríguez, Pedro. (2008). Hidráulica de Canales. Perú En este documento el autor da una clasificación de los canales y su aplicación, así como las características geométricas e hidráulica de un canal. Calcificación de los tipos de flujos, cálculo de tirantes normales, velocidades normales y pendientes normales. El diseño de canales de flujo uniforme cubre canales revestidos y no revestidos y plantea ejemplos prácticos.

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1.13. EJERCICIOS En este trabajo presentaremos el cálculo hidráulico de 2 tipos de bocatomas, los cuales se presenta a continuación 1.13.1.

EJERCICIO (BOCATOMA TIPO TIROLESA) Se tomó como referencia para el diseño de este tipo de bocatoma se tomó como referencia el libro de Sistema de Acueductos –Tomo 6: Estructuras de captación (Autor: Ing. Jaime Barajas León ,2015):



Datos



Solución

 Rejilla

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 Diseño del vertedero

 Diseño del perfil wes

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=3.2m

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1.13.2.

EJERCICIO (BOCATOMA DE CAPTACIÓN LATERAL) El cálculo de esta bocatoma fue sacado del Ministerio de Agricultura: Diseño de obras hidráulicas –Bocatomas.

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1.14. CONCLUSIONES  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 de caudal principal. Por ellos deberá concebirse en el diseño su sostenibilidad en el tiempo, y la seguridad durante su vida útil.  Esta estructura es casi siempre difícil y debe recurrirse tanto a métodos analíticos como a la investigación en modelos hidráulicos. No se deberá escatimar en los costos finales de la estructura por la complejidad de la estructura.  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. Produciendo grandes pérdidas de dinero y tiempo.  Sus usos son muy significativos para nuestra sociedad y sus aprovechamientos pueden ser: (Obras de toma para abastecimiento público, Obras de toma para irrigación, Obras de toma para centrales hidroeléctricas, Obras de toma para industria y minería, Obras de toma para otros propósitos, Obras de toma para uso múltiple, otros.)  El manejo de los sólidos es un asunto importante en el diseño de una bocatoma. En general, la bocatoma debe diseñarse de modo que no ingresen al sistema los sólidos de mayor tamaño porque crearían un gran problema que no se definió en el cálculo inicial.  La Hidrología constituye la información de base indispensable para el proyecto. Los objetivos del estudio hidrológico son ( Saber que en el río vamos a tener la cantidad de agua requerida y poder así garantizar el servicio, Conocer las grandes avenidas para el cálculo de la avenida de diseño y poder así garantizar la estabilidad de la estructura.)  En todo esto desempeña una función muy importante el estudio en modelo hidráulico, el que tiene la enorme ventaja de constituir una representación tridimensional de las estructuras y de los fenómenos. Cada bocatoma tiene condiciones particulares de operación y mantenimiento.  En el diseño de una obra de toma se requiere emplear al máximo los conocimientos del ingeniero civil. Las cinco fases correspondientes a una bocatoma son:  Planeamiento  Diseño  Construcción  Operación y Mantenimiento.

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1.15. RECOMENDACIONES GENERALES DE DISEÑO o Definir la posición de bocatoma en planta: se recomienda en el Sector exterior de una curva y al inicio de ella. o Definir el tipo de limpieza de sedimentos de la obra de toma se efectuará a través de purga continua y/o discontinua. o Determinar el nivel de la poza, H. Debe verificarse está altura considerando la operación normal y en crecidas (H máx). o Las cotas de las plataformas de maniobras deben definirse considerando los niveles asociados a la ocurrencia de la crecida diseño. o Deben definirse adecuadamente las protecciones de la barrera móvil: enrocados, zarpas o dientes, blindaje o recubrimiento. o Debe considerarse la estructura de disipación aguas abajo de los vanos de la barrera móvil. o Es usual, que se disponga una barrera fija, en algunos casos con capacidad de vertimiento.

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1.16. ANEXOS

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1.17. BIBLIOGRAFÍA

o Sistema de Acueductos –Tomo 6: Estructuras de captación (Autor: Ing. Jaime Barajas León ,2015): o Ministerio de Agricultura: Diseño de obras hidráulicas –Bocatomas. o Rocha, Arturo. 2003. La Bocatoma, Estructura Clave en un Proyecto de Aprovechamiento Hidráulico. Perú: Revista Ingeniería Civil. o Villón, Máximo. (2005). Estructuras Hidráulicas. Segunda edición. Perú: Editorial Villón. o Mansen, Alfredo. 2006. Diseño de Bocatomas. Lima: Universidad Nacional de Ingeniería. Apuntes de clase. o http://web.asocem.org.pe/asocem/bib_img/77107-8-1.pdf o https://es.scribd.com/doc/240227399/Obras-Hidraulicas-MasImportante-Del-Peru o https://www.academia.edu/34294908/Obras_Hidraulicas_Mas_Importan te_Del_Peru o https://www.monografias.com/docs/Proyectos-hidraulicos-del-peruF3YLA5JZMY o https://www.academia.edu/34294908/Obras_Hidraulicas_Mas_Importan te_Del_Peru o http://pechinecas.gob.pe/web/proyecto-chinecas.php o https://www.regionlambayeque.gob.pe/web/tema/detalle/3452?pass=M TA1Nw==

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