Clasificación de las Bocatomas

INTRODUCCION

En un proyecto de riego, la parte correspondiente a su concepción, definido por su planteamiento hidráulico, tiene principal importancia, debido a que es allí donde se determinan las estrategias de funcionamiento del sistema de riego (captación, conducción – canal abierto o a presión, regulación), por lo tanto, para desarrollar el planteamiento hidráulico del proyecto se tiene que implementar los diseños de la infraestructura identificada en la etapa de campo; canales, obras de arte (acueductos, canoas, alcantarillas, tomas laterales etc.), obras especiales (bocatomas, desarenadores, túneles, sifones, etc.)

Para el desarrollo de los diseños de las obras proyectadas, el caudal es un parámetro clave en el dimensionamiento de las mismas.

La presencia de depresiones, cursos de agua o accidentes topográficos, incorporan condiciones especiales y particulares a un canal, de manera que será necesario considerar estructuras complementarias, que permitan superar estos obstáculos. Entre los tipos de estructuras más usados se estudiaran los siguientes: Barraje, Bocatoma, Desarenador, Caídas, Transiciones y Conductos Circulares.

Los canales tienen la finalidad de conducir los caudales de captación desde la obra de toma hasta el lugar de carga o distribución, de acuerdo a la naturaleza del proyecto y en condiciones que permitan transportar los volúmenes necesarios para cubrir la demanda.

BOCATOMAS

DEFINICION:

Las obras de toma o bocatomas son las estructuras hidráulicas construidas sobre un río o canal con el objeto de captar, es decir extraer, una parte o la totalidad del caudal de la corriente principal. Las bocatomas suelen caracterizarse principalmente por el Caudal de Captación, el que se define como el gasto máximo que una obra de toma puede admitir. Así por ejemplo, el caudal de captación de la bocatoma Los Ejidos, sobre el río Piura, Proyecto Chira-Piura, es de 60 m3/s.

PARTES DE LA BOCATOMA:

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:

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.

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.

B.1. BOCATOMAS DE 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.

Igualmente es aconsejable este tipo de bocatomas cuando el rio tiene un transporte de sólidos o una capacidad de transporte apreciable.

Con el objeto de proteger las riveras aguas arriba y aguas debajo de la presase diseñan muros de encausamiento y protección.

B.2 BOCATOMAS DE BARRAJE MOVIL

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

En la época de avenidas la toma trabaja con las compuertas abiertas o parcialmente cerradas, de ninguna manera el barraje móvil debe ser un obstáculo para el paso del agua; ya que la obstrucción podría causar remansamientos desfavorables y en otros casos desbordamientos, por lo que la altura de los pilares y la abertura de compuertas debe calcularse para las máximas descargas.

B.3. BOCATOMAS DE BARRAJE MIXTO

Tienen una parte de la presa integrada por una estructura sólida (Barraje fijo) y una parte integrada por compuertas sustentadas en pilares (Barraje móvil). 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.

El desempedrador tiene una fuerte pendiente y al extremo del mismo se instalan compuertas para la eliminación de los materiales gruesos.

Este tipo de bocatoma se adapta mejor al régimen variable de los ríos de la costa peruana, ya que en la época de estiaje trabajan únicamente con la regulación que se efectúa con el barraje móvil, mediante el cierre o la apertura de las compuertas mientras que en la época de crecidas trabajan con las compuertas de limpia abiertas y el paso libre del flujo encima del barraje fijo.

BOCATOMAS DE CAPTACIÓNLATERAL

La bocatoma lateral es una obra de captación superficial y es la más empleada cuando se trata de captar el agua de un río. Es a este tipo de bocatoma al que dedicamos la mayor parte de esta exposición. La forma más simple de concebir una captación lateral es como una bifurcación. En primer lugar conviene presentar una breve descripción de los elementos constituyentes más frecuentes de una bocatoma de captación lateral, los que podrían clasificarse de la siguiente manera:

Elementos de encauzamiento y cierre:

Su objeto es elevar el nivel del agua para permitir su ingreso a la toma y al canal de derivación e impedir el desborde del río.

Elementos de descarga de avenidas:

Permiten el paso de las crecidas. Son órganos de seguridad.

Elementos de control de sedimentos:

Tienen por objeto el manejo de los sólidos.

Elementos de control del ingreso de agua.

Permiten regular la cantidad de agua que ingresa a la derivación.

Elementos de control de la erosión.

Permiten disminuir la erosión y la abrasión

Elementos estructurales.

Son los que dan estabilidad a la obra.

Disposición típica de los principales elementos de una bocatoma de captación lateral.

BOCATOMA DE FONDO

En las bocatomas de fondo la Toma está colocada en la cara de aguas debajo de la estructura de control. El caudal (Qd) que entra por la rejilla de la Toma pasa a una canaleta que la conduce a un tanque de aquietamiento. El tanque entrega al canal de aducción.

BARRAJES

Definición:

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.

El barraje puede presentar los casos extremos siguientes:

Una presa muy larga y poco elevada en tramos anchos del curso del río. La solución es sencilla ya que la presión del agua no es elevada y permite diseños estables.

Una presa corta pero elevada en tramos profundos del curso del rio. En este caso la presión es menor por lo cual la presa será más cara, ya que demandará estribos y cimentaciones más reforzadas.

ELEMENTOS PRINCIPALES DEL BARRAJE:

Los elementos son:

La presa propiamente dicha

La poza de tranquilización o colchón de disipación

El enrocamiento

DISEÑO DEL BARRAJE:

Para el diseño del barraje se considera esta estructura como si fuera un vertedero de pared gruesa.

El gasto sobre el barraje está dado por:

Donde:

L=Longitud del barraje

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