Obras De Tomas

. Consideraciones generales:

La obra de toma es la estructura hidráulica de mayor importancia de un sistema de aducción, que alimentará un sistema de generación de energía hidroeléctrica, riego, agua potable, etc. A partir de la obra de toma, se tomarán decisiones respecto a la disposición de los demás componentes de la Obra.

Los diferentes tipos de obras de toma han sido desarrollados sobre la base de estudios en modelos hidráulicos, principalmente en aquellos aplicados a cursos de agua con gran transporte de sedimentos.

En el caso de sistemas en cuencas de montaña, debido a las condiciones topográficas, las posibilidades de desarrollo de embalses son limitadas. Por tal motivo, es usual la derivación directa de los volúmenes de agua requeridos y conducirlos a través de canales, galerías y/o tuberías, para atender la demanda que se presenta en el sistema de recepción (agua potable, riego, energía, etc.).

Cada intervención sobre el recurso hídrico, origina alteraciones en el régimen de caudales, aguas abajo de la estructura de captación, por lo que su aplicación deberá considerar al mismo tiempo la satisfacción de la demanda definida por el proyecto y los impactos sobre sectores ubicados en niveles inferiores.

Elementos adicionales en obras de toma

Canal de llamada: 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.

Rejilla: Elemento utilizado para impedir el paso del material sólido (flotante y de arrastre), que llevan las corrientes superficiales a las obras de toma.

Agujas: Elemento utilizado (generalmente en ríos) para cortar el ingreso de agua la obra de toma en casos en los que se tiene acceso directo desde el cuerpo de agua.

Dique: Estructura utilizada para desviar agua de un río eliminando el acarreo del material de fondo en el cauce.

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.

MÉTODOS HIDRÁULICOS MÁS UTILIZADOS PARA ANÁLISIS Y DISEÑO DE OBRAS DE TOMAS

Hidráulica de orificios: Teoría orientada hacia el diseño de los puntos de control de la toma de agua y su descarga a los sistemas que la conducirán hacia la zona de demanda. Dadas las dimensiones de una carga hidráulica, es posible conocer los caudales que circulan por los orificios abiertos o controlados por válvulas y compuertas. Se puede afirmar que todas las obras de toma incluyen para su control, alguno de estos componentes. Los análisis para orificios se han desarrollado y verificado a nivel laboratorio, contándose con las herramientas de cálculo adecuadas y de buena aproximación.

Hidráulica de columnas de succión y sistemas de bombeo : Se torna importante en la generalidad de los casos, desde un depósito de recolección de agua precipitada captada en trampas, hasta el caso de los pozos profundos emplazados en acuíferos, en los cuales se requiere la selección cuidadosa de la combinación necesaria de la bomba y el motor. Mediante el análisis de las cargas que deberá vencer el equipo de bombeo (profundidad del estrato, pérdidas por fricción en las tuberías y pérdidas menores), se conoce la potencia que requiere un motor para transmitir a la bomba la energía que a su vez cederá al agua. La operación teórica óptima del conjunto bomba-motor ocurriría en caso de que estas cantidades fuesen iguales, sin embargo, los motores presentan pérdidas de energía que se traducen en calentamiento y la bomba presenta también pérdidas en el rodete, siendo necesario incrementar la Potencia necesaria del motor por un factor que nivele este hecho para que se transmita al flujo de agua la potencia que este necesita.

Hidráulica de canales abiertos y de cauces naturales: En combinación con la hidráulica de obras de control (orificios y compuertas), integran una herramienta para el diseño hidráulico de las obras de toma grandes y pequeñas. El objetivo de la hidráulica de canales es el conocimiento de las características del escurrimiento superficial (caudal o flujo, tirante, perfil, etc.) encanales y secciones naturales, en la definición de niveles para el desplante de las obras e igualmente para su dimensionamiento. En este caso, se tiene una amplitud de características y condiciones del escurrimiento por analizar y clasificar, entre las más importantes:

*En función del nivel de energía: Flujo subcrítico o supercrítico, valorado mediante el número de Froude. El flujo supercrítico tiene asociadas altas velocidades.

*En función del cambio de tirante y de velocidad en la sección de escurrimiento: Flujo permanente o no permanente En términos generales, los ríos de caudal perenne están dentro de la clasificación de flujo subcrítico permanente durante temporada de secas y de subcrítico no permanente durante avenidas. El régimen supercrítico transitorio lo presentan arroyos (rurales y/o urbanos) de alta pendiente. El caudal de escurrimiento a flujo constante en canales de fuerte pendiente genera un régimen

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