Monografia

Jaén, Noviembre del 2011

INTRODUCCION

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 al primer caso al que nos referiremos principalmente de acá en adelante.

El propósito fundamental del trabajo de bocatoma es el de recolectar agua desde uno o varios puntos y concentrar este caudal en un solo punto: la entrada a la tubería. Si el agua está sucia, tendrá que dejársele asentar, relativamente quieta por un periodo de tiempo.

El número de posibles formas de diseño de una bocatoma para una fuente es infinito, influenciado por factores tales como, material disponible, caudal de fuente, nivel de creciente, estabilidad del suelo, topografía de la zona, etc. Este capítulo presentara varios diseños diferentes, todos 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.

Generalidades

Las presas derivadoras llamadas también toma, bocatoma o azud son estructuras que se construyen para levantar el nivel del tirante de agua de un cauce con la finalidad de derivar una parte del caudal del río a un canal para utilizar el agua en proyectos de irrigación, generación de energía hidroeléctrica o de abastecimiento de agua potable.

Las obras de derivación más rudimentarias son las que construyen los campesinos mediante un estacado instalado transversalmente al rio que se rellenan de piedras y material de acarreo del río.

OBJETIVOS.

 Describir las características de una bocatoma, sus funciones, condiciones de diseño.

 Conocer el proceso para poder realizar el diseño de una bocatoma, analíticamente.

BOCATOMA

DEFINICIÓN:

Una bocatoma, o captación, es una estructura hidráulica destinada a derivar desde unos cursos de agua, 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.

Las bocatomas construidas técnicamente constan en general de las siguientes partes:

• Compuerta de control y cierre de la compuerta;

• Dispositivo para medir los niveles, aguas arriba y aguas abajo de la compuerta de control. Estos pueden ser simples reglas graduadas o pueden contar con medidores continuos de nivel y trasmisores de la información al centro de operación, el que puede contar con mecanismos para operar a distancia la compuerta;

Si se encuentran en ríos y arroyos, generalmente constan también de:

• Un vertedero para fijar la sección del curso de agua, tanto planimétricamente, como en cota, evitando de esta forma la migración del curso de agua en ese punto y su socavación, lo que podría dejar la bocatoma inoperante;

• Un canal de limpieza, provisto de compuertas, para permitir el desarenamiento de la aproximación a la bocatoma.

• Frecuentemente se completa la bocatoma con una reja y un desarenador, para evitar que el transporte sólido sedimente en el canal dificultando los trabajos de mantenimiento del mismo.

CLASIFICACIÓN DE LAS BOCATOMAS

A) 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 rio puede disminuir considerablemente el ingreso de agua en la toma.

B) 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.

Según Tsuguo Nozaki podemos clasificar las bocatomas en tres tipos:

Bocatoma TIPO 1.

“Es una estructura con un barraje perpendicular a la dirección del cauce dotada de compuerta de limpia y un vertedero lateral que elimina los excesos de agua provocados por los regímenes de avenidas, después del cual existe una canaleta de desarenación con compuerta de limpia. A continuación se dispone de una rejilla metálica que evita el ingreso al canal de conducción, de los materiales flotantes, después de la cual hay una compuerta, gobernada manualmente por un volante que se desliza por un sin-fin para regulación de caudal.

Este tipo de bocatomas tiene las siguientes ventajas:

a) Debido a que los excesos de agua de avenidas son controlados antes de la compuerta de captación, ésta no necesita ser diseñada para grandes cargas de agua, razón por la que los costos disminuyen al tener dimensiones menores en el marco de la compuerta, los muros de defensa, la rejilla y la compuerta misma.

b) Cuando se presentan avenidas inesperadas; estos excesos no afectan el canal de conducción.

c) Los costos de operación y mantenimiento disminuyen en este tipo de bocatoma, al no existir la necesidad de un bocatomero permanente, ya que hay una regulación generada por la compuerta.

Bocatoma TIPO II.

“Es una estructura con barraje transversal a la dirección del cauce. Alineadas paralelamente se encuentran las compuertas de limpia y de captación. Delante de estas dos compuertas existe un depósito de sedimentación con pendiente hacia la compuerta de limpia que se abre hacia el río. Antes de la compuerta de captación se dispone una rejilla metálica que impide la entrada de los materiales flotantes que trae el río. La única regulación del caudal se realiza en la compuerta de captación.

Bocatoma TIPO III

Es una estructura similar al de la bocatoma TIPO II, pero en ésta, por condiciones propias del proyecto, se han dispuesto dos compuertas de captación. Se adoptarán este tipo de bocatoma en los casos que se necesite captar un caudal mayor.

La disposición de todas las demás características es igual a la de la

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