EXAMEN HP IRRIGACIO

5/12/2018 EXAMEN HP IRRIGACIO - slidepdf.com

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Bocatoma

Una bocatoma, también llamada captación, es una estructura hidráulica que está destinada a emanar desde unos cursos deagua, ya sean ríos, arroyos, o canales, así también como desde un lago o inclusive desde el mar, una cantidad considerabledel agua que esta tiene disponible, para que la misma sea utilizada para una finalidad específica.

y

E

l abastecimiento de agua potable. Para el riego. Para generar energía eléctrica. En la acuicultura. Para el enfriamiento de las instalaciones industriales.

BOCATOMAS ESTÁN COMPUESTAS DE LAS SIGUIENTES PARTES:

La compuerta de control y el cierre de la compuerta. Un dispositivo con el que se miden los niveles de agua de la compuerta de control. Los mismos podían ser simples reglasgraduadas, como también medidores continuos de nivel, que transmiten la información al centro de operaciones.

Cuando la bocatoma está ubicada en un río o arroyo, además de las partes mencionas suele contar con:

Un vertedero, que sirve para fijar cual es la sección del curso de agua, de forma planimétrica y en cota, para evitar lamigración del curso de agua en un punto determinado y su posterior socavación. Un canal de limpieza, compuesto por compuertas. Una reja y un desarenador, que completan la bocatoma, así no pasan a través del canal, ningún sólido que pueda dificultarel mantenimiento del canal. [ Equipo arquitectura y construcción de ARQHYS.com ].

OBRAS DE CAPTACION

Conjunto de estructuras que permiten captar agua de una fuente superficial ó subterránea

para su derivación y aprovechamiento.

Las obras de almacenamiento consisten en presas que cierran el cauce del río, formando

un reservorio para utilizarlo en épocas de sequía.

Las tomas por derivación directa captan el agua que viene por el río o quebrada sinninguna regulación

Captación directa por gravedad o bombeo

Este es el caso común para sistemas rurales por lo que se presentará con mayor detalle en un apartado especial.

Captación directa Cuando el agua de un río está relativamente libre de materiales de arrastre en toda

época del año, el dispositivo de captación más sencillo es un sumergido. Esconveniente orientar la entrada del tubo en forma tal que no quede enfrente la

dirección de la corriente, y se debe proteger con malla metálica contra el paso deobjetos flotantes



En el caso en que la captación por gravedad no sea factible debido a la topografía el método de

captación recomendable es por bombeo.

Ventana De Captacion - Rejillas

Son platinas unidas mediante soldadura formando paneles, tiene el objetivo básico de

impedir que los materiales de arrastre y suspensión ingresen al canal de derivación. La

separación entre barrotes variará entre 2 a 4 (material fino) y de 4 a 8 (material

grueso). Para facilitar la limpieza, la colocación de la rejilla puede tener una pequeña

inclinación de 1: ¼, como también las rejillas pueden sobresalir y no estar al ras.

CLASIFICACION DE LAS BOCATOMAS

A) BOCATOMAS DIRECTAS: son posibles de diseñar en cursos de agua de fuerte pendiente, ycuando 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 epocas 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

mas regular, conservan un nivel constante en la captación que permite dominar una

mayor área regable.

BARRAJES

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 mas reforzadas .

ELEMENTOS PRINCIPALES DEL BARRAJE

Los elementos son:



La presa propiamente dicha

La poza de tranquilizacion o colchon de disipacion

El enrocamiento

DISEÑO DE BARRAJE

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

BOCATOMAS DE BARRAJE FIJO

Las bocatomas de barraje fijo son aquellas que tienen una presa solida, para levantar el

tirante frente a las compuertas de captacion.

Esta solucion es posible cuando el regimen del rio es uniforme y la capacidad de captacion

de la toma es menor que la descarga promedio del rio, por lo que no es necesario ninguna

regulacion, ya que el exceso de agua pasara encima de la presa.

BOCATOMAS DE BARRAJE MOVIL

En este tipo de barraje se consigue la retencion del caudal y elevacion 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 contencion.

Es conveniente esta solucion cuando el caudal de la captacion 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.

BOCATOMAS DE BARRAJE MIXTO

Tienen una parte de la presa integrada por una estructura solida (Barraje fijo) y una parte

integrada por compuertas sustentadas en pilares (Barraje movil).



DICIPADORES DE ENERGIA

Cuando el agua corre por el vertedero y los canales o túneles de descarga contiene gran cantidad de energía y muchopoder destructivo debido a las altas presiones y velocidades. Éstas pueden causar erosión en lecho del río, en el pie de lapresa, o en las estructuras mismas de conducción, poniendo en peligro la estabilidad de las estructuras hidráulicas. Por lotanto se deben colocar disipadores de energía.

Para la selección del tipo de disipador se debe tener las siguientes consideraciones:

1. Energía de la corriente. 2. Economía y mantenimiento ya que éste eleva mucho el costo. 3. Condiciones del cauce aguas abajo (roca, suelo erodable, etc). 4. Ubicación de las vías de acceso, casa de máquinas, y demás estructuras hidráulicas ya que su seguridad no

puede quedar comprometida. 5. Congelamiento. 6. Efecto de las subpresiones y del vapor de agua sobre las instalaciones. 7. Daños causados a la fauna y la flora por la erosión. 8. Proyectos y poblaciones aguas abajo.

Pozas de Disipación

Las pozas de disipación tienen como objetivo principal el de disipar (amortiguar) la energía con que llega a esta estructura

mediante el uso del resalto hidráulico, debido a un desnivel (caídas, rápidas) u otra estructura (esclusas, compuertas).

POOZASDE DDICIPACION ACCESOR IOS

Bloques de caída

Forma una herramienta aserrada a la entrada del lecho amortiguador. Su función es canalizar el chorro que llega y levantarlo una porción del piso, produciendo entonces una longitud más corta del resalto. Estos bloques tienden a estabilizar el salto y así mejorar su performance.

Pi lar pantalla

Se colocan en posiciones intermedias del piso de la poza, su función es la de disipar energía por impacto, son aconsejables en pequeñas estructuras con velocidades bajas de entrada, con velocidades altas puede formar cavitación.

Umbral

Se encuentra al extremo del lecho amortiguador, puede ser dentado o no. Su función es reducir más aún la longitud del salto y

controlar el escurrimiento

R esalto Hidráulico

Poza Tipo SAF Standard - (1.7 < Fr < 17)

Di seño H i drául i co

Depende del número de Froude del jet entrante (Fr), el tirante del jet entrante (yj) y el tirante necesario para un resalto libre (ymin).

Poza Tipo USBR IV - (2.5 < Fr < 4.5)



El rango de Número de Froude para el que ha sido desarrollado esta poza es: 2.5 <

Fr < 4.5, en este rango se presenta un salto hidráulico oscilante en el cual lasondas persisten mas allá del final del umbral de salida.

La poza esta equipada con grandes bloques de caída que ayudan a intensificar el rodillo del salto hidráulico.

Poza Tipo USBR II - (Fr > 4.5, V > 20m/s)

Esta poza fue desarrollada para lechos amortiguadores en uso común para vertederos de presas altas , de presas de tierra y para estructuras de grandes canales.

Poza Tipo USBR II - (Fr > 4.5, V > 20m/s)

La longitud de la poza se obtiene de la curva presentada.

La altura de los bloques de caída (h1), es: h1 = D1

D1: profundidad del flujo entrando a la poza

El ancho (w1) y el espaciamiento (s1) de los bloques de caída son: w1 = s1 = D1

Un espacio igual a 0.5 D1 es preferible a lo largo de cada pared para reducir la difusión y

mantener las presiones deseables.



SIFONES

Son conductosa cerrados que trabajan a presión se utiliza para conducir el agua en el

cruce de un canal con una depresión topografica en la k esta ubicado un camino .

PARTES D

E UN SIFON

A) Desarenador

Consiste en una o varias compiuertas deslizantes colocadas en una delas parteslaterales k descargan a un canal con pendiente superior a la del propio canal,

sirven para desalojar el agua del sifón. B) Desagüe de excedencias

Es una estructura que evita k el nivel de agua suba mas de lo tolerable en el canal de llegada evacuando el caludal k no pueda pasar por el sifón.

C) Compuerta de emergencia y rejilla de entradaSe localiza en la entrada del conducto o sea al finalizar la transición de entrada ,

consiste en una o varias compuertas deslizantes , D ) Transición de entrada

Como en la mayoría de los casos la sección del canal es diferente a la adoptada enel conducto o barril es necesario construir una transición de entrada y otra de

salida para pasar gradualmente de la primera a la segunda. E) Conducto o barril

Forma la parte mas importante y necesaria de los sifones se recomienda profundizar el conducto.

F) Registro para limpieza y válvulas de purgaSe coloca en la parte mas baja del barril permite evacuar el agua k kede

almacenada en el conducto cuando se deja de utilizar el sifón con fines de limpieza

o reparación.G) Transición de salida

Como descargador de seguridad en canales

A provechando las características hidráulicas de los sifones, estos son más eficientes que los

vertedero libres para descargar el agua que, por alguna maniobra equivocada aguas arriba, podría desbordarse de un canal provocando cuantiosos daños a las estructuras, por ejemplo,

de canales de riego.



CRITERIOS DE DISEÑO.1. Las dimensiones del tubo se determinan satisfaciendo los requerimientos de cobertura,

pendiente del tubo, ángulos de doblados y sumergencia de la entrada y salida.

2. En aquellos sifones que cruzan caminos principales o debajo de drenes se requiere un mínimode 1.20 m de cobertura y cuando cruzan caminos parcelarios o canales de riego sin revestir essuficiente 0.80 m. Si el sifón cruza un canal revestido se considera suficiente una cobertura de 0.60m.

3. La pendiente de los tubos doblados no debe ser mayor de 2:1 y la pendiente mínima del tubohorizontal debe ser de 5/1000. Se recomienda transición de concreto a la entrada y a la salidacuando el sifón cruce caminos principales en tuberías de ø mayor o igual a 36´ y para velocidadesen el tubo mayores a 1 m/seg.

4. Con la finalidad de evitar desbordes aguas arriba del sifón debido a la ocurrencia fortuita decaudales mayores al de diseño; se recomienda aumentar en 50% o 0.30 m como máximo al bode

libre del canal en una longitud mínima de 15 m a partir de la estructura.5. Con la finalidad de determinar el diámetro del tubo en sifones relativamente cortos contransiciones de tierra, tanto a la entrada como a la salida, se puede adoptar una velocidad de 1m/seg, en sifones con transiciones con concreto igualmente cortos se puede usar 1.5 m/seg y entre3 m/seg a 2.5 m/seg en sifones largos con transiciones de concreto con o sin control en la entrada.

6. Las perdidas de carga por entrada y salida para las transiciones tiempo cubierta partida sepueden calcular rápidamente con los valores de 0.40 hv y 0.65 hv respectivamente.

7. A fin de evitar remansos aguas arriba las perdidas totales computadas se incrementan en 10%.

8. En el diseño de la transición de entrada se recomienda que la parte superior de la abertura delsifón, este ligeramente debajo de la superficie normal de agua. Esta profundidad de sumergenciaes conocida como sello de agua y en el diseño se toma 1.5 veces la carga de velocidad del sifón o

1.1 hv

9. como mínimo o también 3´.

10. En la salida la sumergencia no debe exceder al valor de Hte/6.

11. En los sifones relativamente largos se proyectan estructuras de alivio para permitir un drenajedel tubo para su inspección y mantenimiento.

12. En sifones largos bajo ciertas condiciones la entrada puede no sellarse, ya sea que el sifónopere a flujo parcial o lleno, con n coeficiente de fricción menor que el asumido en el diseño, por esta razón se recomienda usar n = 0.008 cuando se calculan las perdidas de energía.

13. Con la finalidad de evitar la cavitación a veces se ubica ventanas de aireación en lugaresdonde el aire puede acumularse.

14. Con respecto a las perdidas de carga totales, se recomienda la condición de que estas seaniguales o menores a 0.30 m.

15. Cuando el sifón cruza debajo de una quebrada es necesario conocer el gasto máximo de lacreciente.

16. Se recomienda los anchos de corona de la Tabla No 6.1 en el cruce de los sifones oalcantarillas según sea el camino.



PERDIDAS DE CARGA EN EL SIFON INVERTIDO.Las principales pérdidas de carga son:

1. Pérdidas por transición de entrada y salida.

2. Pérdidas en la rejilla

3. Pérdidas de entrada

4. Pérdidas por fricción en el conducto o barril

5. Pérdidas por cambio de dirección o codos

6. Pérdidas por válvulas de limpieza

7. Pérdidas por ampliación

R APIDAS

RÁPIDAS:

Las rápidas son estructuras que sirven para enlazar dos tramos de un canal donde existe un desnivel

considerable en una longitud relativamente corta.

DATOS DE CAMPO NECESARIO PARA EL DISEÑO HIDRÁULICO

Se requiere conocer las propiedades hidráulicas y elevaciones de la rasante y de las secciones del canal aguas

arriba y aguas debajo de la rápida, así como un perfil del tramo donde se localizará la estructura.

ELEMENTOS DE UNA RAPIDA

Transición de entrada: Une por medio de un estrechamiento progresivo la sesión del canalsuperior con la sección de control.

S ección de control: Es la sección correspondiente al punto donde comienza la pendiente fuerte de la rápida,

manteniéndose en este punto las condiciones críticas

Canal de la rápi da: Es la sección comprendida entre la sección de control y el principio de la trayectoria.

Trayector i a: Es la curva vertical parabólica que una la última pendiente de la rápida con el plano inclinado

del principio del colchón amortiguador.

Tanque amort ig uador, colchón d i si pador o poza de d i si pación: Es la depresión de profundidad y longitudsuficiente diseñada con el objetivo de absorber parte de la energía cinética generada en la rápida, mediante la

producción del resalto hidráulico, y contener este resalto hidráulico dentro de la poza.



Transición de salida: Tiene el objetivo de unir la poza de disipación con el canal aguas abajo.

Z ona de protección: Con el fin de proteger el canal sobre todo si es en tierra, se puede revestir con

mampostería.

PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO DE UNA RÁPIDA.

1. Diseño del canal, aguas arriba y aguas debajo de la rápida.

Utilizar las consideraciones prácticas que existen para el diseño de canales.2. Cálculo del ancho de solera en la rápida y el tirante en la sección de control.

3. Diseño de la transición de entrada.

Para el caso de una transición recta la ecuación utilizada es:

T1 = Espejo de agua en el canal.

T2 = b = Ancho de solera en la rápida.

4. Cálculo hidráulico en el canal de la rápida.Cálculo de tirantes y distancias.

Se pretende calcular los tirantes para los diferentes tramos (distancias) con respecto a la sección de control.

5. Cálculo de la profundidad (elevación) del tanque amortiguador.Cálculo de la curva elevación (trayectoria de la rápida)- tirante

La curva elevación (trayectoria de la rápida)

6. Cálculo de la profundidad del colchón amortiguador.La profundidad del colchón amortiguador se calcula de la siguiente forma:

h = elevación canal - elevación colchón.

7. Cálculo de la longitud del colchón.Para calcular la longitud del colchón puede usarse la fórmula de Sieñchin.

Siendo K = 5 para un canal de sección rectangular.

8. Cálculo de las coordenadas y elevaciones de la trayectoria parabólica

9. Cálculo de la transición de salida-

Se realiza de la misma forma que la transición de entrada.



CAIDAS

CAIDAS:

Las caídas o gradas según Domínguez, son estructuras utilizadas en aquellos puntos donde es necesario

salvar desniveles bruscos en la rasante del canal; permite unir dos tramos (uno superior y otro inferior) deun canal, por medio de un plano vertical, permitiendo que el agua salte libremente y caiga en el tramo deabajo.

FINALIDAD DE UNA CAISA

La finalidad de una caída es conducir agua desde una elevación alta hasta una elevación baja y disipar la

energía generada por esta diferencia de niveles.

ELEMENTOS DE UNA CAIDA VERTICAL:Transición de entrada: Une por medio de un estrechamiento progresivo la sección del canalsuperior con la sección de control.Sección de control: Es la sección correspondiente al punto donde se inicia la caída, cercano aeste punto se presentan las condiciones críticas.Caídas en sí: La cual es de sección rectangular y puede ser vertical o inclinada.Poza o colchón amortiguador: Es de sección rectangular, siendo su función la de absorber laenergía cinética del agua al pie de la caída.

Transición de salida: Une la poza de disipación con el canal aguas abajo.

DESARENADORES

FUNCIÓN DEL DESARENADOR.

El desarenador es la estructura que ayuda a potabilizar el agua de consumo humano, mediante laeliminacion de particulas en suspension mayores de cierto diametro, y tambien, para el mejor aprovechamiento de las aguas en las hidroelectricas y en los proyectos de riego, evitando danos enlas estructuras.La eliminacion de los materiales acarreados en un flujo comprende dos tareas que deben realizar losdesarenadores:1. La decantacion de los materiales en suspension.2. La evacuacion de los materiales depositados.

La primera eta pa se efectua obligando a los flujos de agua a fluir con una velocidad baja, de talmanera que el flujo pierda su capacidad de transporte y decante los materiales en suspension.La segunda etapa consiste en eliminar los materiales depositados, al inicio esta accion se realizabapor medios mecanicos (palas mecanicas) y en la actualidad se eliminan los materiales gruesos

aprovechando la energia del agua.



CLASIFICACIÓN DE LOS DESARENADORES:Los desarenadores generalmente se clasifican en:

1. En funcion de su operacion:

Desarenadores de lavado continuo: Es aquel en que la sedimentacion y evacuacion son dosoperaciones simultaneas.

Desarenadores de lavado discontinuo: (intermitente), que almacena y luego expulsa lossedimentos en movimientos separados.

2. En funcion de la velocidad de escurrimiento:

De baja velocidad: v < 1 m/s (0.20 ± 0.60 m/s)

De alta velocidad: v > 1 m/s (1 a 1.5 m/s).

3. Por la disposicion de los desarenadores.

En serie: Formado por dos o mas depositos construidos uno continuacion de otro.En paralelo: Formado por dos o mas depositos construidos paralelamente y disenados para unafraccion del caudal derivado.

4. Por la ubicacion de los orificios de purga: Pueden ser desarenadotes de orificios frontales,laterales y de fondo

ELEMENTOS DE UN DESARENADOR

Para cumplir su funcion, el desarenador se compone de los siguientes elementos:

TRANSICIÓN DE ENTRADA:

Es la estructura que une el canal con el desarenador.

CAMARA DE SEDIMENTACIÓN:

Es la estructura en la cual las particulas solidas caen al fondo, debido a la disminucion de lavelocidad producida por el aumento de la seccion transversal.

VERTEDERO: Al final de la camara se construye un vertedero sobre el cual pasa el agua limpia hacia el canal. Lascapas superiores son las que primero se limpian,

COMPUERTA DE LAVADO:Sirve para desalojar los materiales depositados en el fondo.

CANAL DIRECTO:Sirve para dar servicio mientras se esta lavando el desarenador.

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