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• nelvin1994

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La presa derivadora es un obstáculo que se opone al paso de la corriente en un cauce, para elevar el nivel del agua a una cota suficientemente alta que permita salvar una de las márgenes y poder extraerse del sitio, así como dominar topográficamente otros sitios. Se usa cuando las necesidades de agua son menores que el gasto mínimo de la corriente, es decir, no se requiere almacenamiento. La forma de captar agua de una corriente superficial mediante una toma directa varía según el volumen de agua por captar, el régimen de escurrimiento (permanente o variable), su caudal en época de secas y durante avenidas, niveles de agua máximo y mínimo en el cauce, velocidad, pendiente del cauce, topografía de la zona de captación, constitución geológica del suelo, material de arrastre, y otros factores que saltan a la vista en el proceso de selección del tipo de obra de captación por toma directa. En escurrimientos perennes, en la época de estiaje, cuando el nivel del agua no alcanza a cubrir la toma, lo más conveniente es la construcción de un dique. En el presente trabajo nos adecuamos a las condiciones topográficas y edafológicas para satisfacer las necesidades del riego por laderas y abastecimiento de agua para usos domésticos. Para llevar a cabo el proyecto de una obra de toma en forma satisfactoria, es necesario considerar los aspectos hidráulicos de manera cuidadosa, requiriéndose definir para la ubicación seleccionada, los siguientes aspectos:  

Los caudales promedio, máximo y mínimo del escurrimiento en el cauce. Los niveles asociados a los caudales máximos, medios y mínimos de operación.

2. TIPOS DE PRESAS DERIVADORAS Por su eje en la planta, se clasifican en:  

a) Rectas b) Curvas

De acuerdo a los materiales utilizados, se divide en:   

a) Rígidas b) Flexibles c) Mixtas

Las partes de una presa derivadora se dividen en:

  

Cortina o Dique Derivador Bocatoma Desarenador

Sección típica de cortina vertedora rígida. OBJETIVO Y ESTRUCTURA: Una presa derivadora en una obra de captación en aguas corrientes superficiales y consiste en una construcción permanente en forma de dique vertedor que es interpuesto a todo lo ancho del cauce de un rio o arroyo, con objeto de remansar sus aguas y poderlas extraer por gravedad alguna de las márgenes o por ambas. Las principales estructuras que constituyen una presa derivadora son la presa o dique vertedor, obra toma o bocatoma y el canal desarenador. LOCALIZACION: La localización de una presa derivadora está definida primordialmente por la topografía del cauce, así como de la conducción, que definen a su vez las alternativas económicas de las obras. Se debe elegir un tramo de rio lo más recto posible y el ancho del cauce deberá ser lo bastante amplio para tener una longitud vertedora apropiada para hacer

frente a las avenidas que se presenten, la roca o material de la cimentación deberá ser adecuada para apoyar las diferentes estructuras. La alternativa más económica es un factor decisivo para su localización; esta puede comprender un sitio lejano al centro de consumo del agua, presentando una longitud de conducción larga y un dique de poca altura, o la localización de un sitio cercano con una conducción corta y un dique de mayor altura. PRESA O DIQUE VERTEDOR La presa o dique es una estructura que se coloca atravesada en el lecho del rio, como obstáculo al flujo del mismo y la función fundamental es represar el agua hasta una elevación suficiente que permita derivar el agua por la bocatoma y se diseña para que la corriente vierta sobre ella, ya sea parcialmente o totalmente en su longitud. Para desplantar una presa derivadora, cualquier tipo de material de cimentación es adecuado. Por lo general pocos sitios para presas derivadoras permiten construirlas sobre cimentación rocosa. La mayoría de las presas derivadoras son cimentadas sobre el material aluvión del rio, el cual es permeable o semipermeable. Si la cimentación es resistente y no erosionable, se diseñara un cimacio vertedor de materiales rígidos como concreto o mampostería, el que requiere en su pie una estructura disipadora de energía. Si la cimentación está construida por materiales sueltos como el aluvión se recomienda diseñar un dique vertedor de materiales flexibles, tales como enrocamiento; un tipo común que se construye es la presa tipo “indio”. La presa tipo “indio” está formada por una membrana impermeable consistente en un muro vertical de concreto desplantando sobre el material aluvial, respaldado aguas arriba y aguas abajo por enrocamiento colocado y acomodado. Se recomienda que el talud del enrocamiento de aguas abajo tome valores de 10:1 a 15:1, la superficie se protege con un entramado de trabes de concreto simple, paralelas y transversales al cauce para evitar que el paso de las avenidas del material de enrocamineto esta arrasado hacia abajo. El enrocamiento de aguas arriba tendrá talud comprendido entre 3:1 a 8:1. El contacto del enrocamiento y el material de cimentación se hacen mediante un filtro de grava o rezaga de 50 cm de espesor, que descarga en una trinchera de enrocamiento localizada al final del paramento de aguas debajo de la presa. A veces se usan pilotes para soportar a las presas derivadoras tipo gravedad, cuando son construidos sobre una cimentación de material inestable. Este tipo

de construcción permite una mínima protección contra la socavación aguas debajo de la estructura, y es un factor que evita la falla de la presa.

CANAL DESARENADOR La toma se hará a partir de un canal desarenador con un trazo perpendicular al eje de este el que quedara alojado hacia la margen en la que se efectué la derivación. Su eje paralelo al cauce del rio o arroyo y normal a eje de la presa. Tendrá pendiente longitudinal y sección adecuada; construido de materiales rígidos, con plantilla horizontal en cualquier sección transversal y muros verticales, con ancho de plantilla constante en toda su longitud. El control se hará mediante una o dos compuertas generalmente de tipo radial, situadas aproximadamente en la dirección del eje de la presa. El canal desarenador empezara aguas arriba de la presa a una distancia tal que permita alojar en él, los orificios de la obra de toma en un tramo recto; hacia aguas abajo se prolongara lo necesario para garantizar su funcionamiento evitando erosionar el material del cauce.

OBRA DE TOMA O BOCATOMA Con la estructura de toma se busca extraer agua del embalse de una presa de derivacion cuya capacidad de almacenamiento no existe o no es importante para efectos de regulacion. Debido a esta circunstancia las estructuras de la obra de toma se construyen para una de las condiciones siguientes: a) Con el mismo regimen del escurrimiento, si aguas arriba esta construida una presa de almacenamiento cuyas extracciones corresponden al cierto regimen preestablecido. b) Con un gatso mas o menos constante que puede corresponder al minimo del escurrimiento, cuando la presa derivadora se construye en un rio virgen sin regulacion aguas arriba. Por consiguiente , estas obras son estructuras de superficie, que generalmente se localizan en uno o ambos extremos de la presa y cuyas elevaciones se escogen de manera que dominen por gravedad la zona de aprovechamiento, y

que, ademas sus diferentes partes no sean dañadas por el agua en caso de avenidas. Por otra parte, en vista de que el agua que escurre por el lecho del rio lleva consigo grandes cantidades de gravas y arenas, como arrastre el fondo, se debe considerar la construcccion de algun dispositivo desarenador con el fin de eliminar tales arrastres, antes de que el agua pase por la toma y, posteriormente al sistema de conduccion y zona de aprovechamiento. Teniendo en cuenta que el agua que escurre con frecuencia lleva consigo solidos flotantes que pueden provocar molestias y conflictos en la operaacion del sistema de conduccion, es conveniente prever, en tales casos, la instalacion de rejillas.

PRESAS DE ENROCAMIENTO Las presas derivadoras de este tipo son llamadas “tipo indio” , contituida principalmente por una menbrana impermeable construida de concreto simple o mamposteria (muro tranversal al cauce), respaldada aguas arriba por material suave compactado que sirve para aumentar la longitud del paso de filtracion. Su establidad se consigue principalmente con enrocamiento acomodado o semi acomodado en el paramentro aguas abajo; protegido con una cuadricula de trabes paralelas y transversales al rio, cuyo peralte es de 50 cm a un metro. El desplante de enrocamiento se hace mediante un filtro de grava o rezaga de unos 50 centimentro de espesor, que descarga a una trinchera de enrocamiento localizada al final del Paramento de aguas debajo de la presa, cuyo objeto es resguardarla de la socavacion que pueda presentarse en este sitio. El diseño de etsa s presas se realiza en base de datos empiricos y practicos, dado que la mayoria de los casos no siempre es posible efectuar estudios de geotecnia necesarios para un diseño estrcito. Existe la posibilidad que las presas de este tipo que se han construido tengan coeficientes de suguridad muy favorables. El ranfo de altura de la presas construidad aplicando estas experiencias, con funcionamiento satisafactorio, varia de uno o cinco metros. Se recomiendas taludes muy tendidos en el parametro de aguas debajo de 10:1 hasta 15:1 y el de aguas arriba de 3:! A 8:1 dependiento de las caracteristicas del material a emplear y de los criteros de proyecto con base a observaciones en otras presas en operación. PRESA DERIVADORA:

Las presas derivadoras llamadas tambien toma, bocatoma o azud son estructuras que se construyen para levantar el nivel del tirante del agua de un cauce con la finalidad de derivar una parte del caudal del rio a un canal para utilizar el agua en proyectos de irrigacion, generacion de energia hidroelectrica o de abastecimiento de agua potable. Tambien se llaman tomas a las estructuras que abastecen un canal desde el desague de una laguna natural o de una presa. Las obras de derivación mas rudimentarias son las que construyen los campesinos mediante un estacado instalado tranversalmente al rio (en el Perú los llaman caballos) que se rellenan de piedras y material de acarreo del rio. Toma Rústica: Esta toma ha sido mejorada con las tomas llamadas con barraje. La mayoria de las presas tipo Barraje son diseñadas para que las avenidas del rio pasen encima de la presa maciza pero ultimamente se trata de compartir el gasto máximo con el barraje móvil. El barraje fijo se construye de concreto armado, pero en algunos casos se prefiere construitlo de enrocados y materiales de acarreo. La construcion de una toma en el curso del rio representa la alteracion de las condiciones natrales del flujo del rio por lo cual pueden producirse erosiones como consecuencia de las socavaciones y/o rellenos debidos a la alteración del transporte de los materiales de fondo y sedimentos, al modficarse las condiciones normales del regimen de las aguas del rio especialmente enel caso de implantar una presa derivadora en aquellos cauces llamados de lecho movil, su alteración es menor cuando se trata de lechos llamados acorazados que tienen un fondo mas estable. UBICACIÓN: El estudio de ubicación de la toma debe ser muy cuidadoso para evitar los problemas indicados anteriormente y tambien para asegurar una buena estabilidad de las estructuras implantadas en el rio. Es necesario efectuar estudios de transporte de solidos y de materiales flotantes , como analizar las condiciones hidrologicas de la cuenca superior para determinar las maximas avvenidas, los caudales medios y minimos, asi como para evitar los tramos de fuerte pendiente. a) Volumen rio versus volumen derivado Para ubicar la toma es preciso la comparación entre la masa media del rio y la masa por derivar en el proyecto, presentandose los siguientes casos:

1. Superficie de riego grande y volumen rio escaso. 2. Superficie de riego y el volumen disponible del rio balanceados. 3. Superficie de riego limitada y volumen disponible abundante. En el primer caso para ubicar la toma se selecciona la zona mas adecuada en el rio y desde ese punto se traza el canal de derivación hacia las áreas por regar. En el segundo y tercer caso se ubica el punto mas alto de las areas por regar, y desde ese punto se trazar el canal con direccion al rio considerando las pendientes correspondientes a la velocidad de sedimentación, en este tramo se elige la ubicación mas favorable. b) Alinemaiento del cauce Se debe considerar las alternativas siguientes: 1. Alinemaiento de rio recto procurando que la orilla donde se ubique la toma tenga un calado constane. 2. En tramos curvos, se escogera la parte concava, que permite una mejor captación por efecto de la aceleración del moviemento (ley de coriolis). La ubicación de la toma es mas favorable aguas abajo del centro de la parte concava. 3. Tramos angostos, que permitan construir una presa derivadora mas corta y economica. c) Condiciones Geológicas Es sumamente importante analizar las condiciones geologicas siguientes: 1. Formaciones geologicas de la cimentacion, que determinasn buena resistencia de los suelos y presentan permeabilidad reducida en el lecho de rio. 2. Presencia de material solidode arrastre y en suspensión, que defina la necesidad o no de desempedradores y desarenadores. La entrada de sedimentos hacia el bocal de una toma debe ser limitada y conseguir su eliminacion antes de su ingreso al canal de derivacion. Finalmente la toma debe asegurar la capatacion del caudasl de diseño aun en epocas de estiaje.