UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA- SEDE JAN

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INTRODUCCINLa bocatoma es una de las partes ms importantes de la obra civil, ya que en ella se concentran la mayor parte de componentes que harn Posible la circulacin del agua hacia la cmara de equilibrio, por medio del canal de derivacin.Otra de sus funciones sera la de impedir la introduccin de materiales slidos y flotantes por medio de rejillas y desarenadores, como tambin procurar proteger el sistema de posibles inundaciones que Queda sufrir el ro mediante un aliviadero.Para el diseo de una bocatoma hay que tener en cuenta muchos aspectos como son la ubicacin, la pendiente del cauce, el caudal del ro, el acarreo de los materiales erosionados y otros aspectos no menos destacados como pueden ser la geologa del lugar o la importancia de la obra que se tendra que llevar a cabo.Haciendo referencia a la ubicacin, la bocatoma debera situarse en tramos rectos y estables del ro, nunca en las curvas, ya que ah es donde se acumulan la mayor parte de sedimentos del ro. En el caso de que no se pueda, se colocara en los primeros tramos de la curva y siempre en la parte convexa.El diseo de los componentes de la obra civil debe permitir un funcionamiento eficaz a la hora de transportar el agua hasta la turbina. El transporte del agua, es fundamental ya que su funcin ser de mantener y/o proporcionar al agua la presin suficiente y necesaria para hacer girar la turbina y de ese modo generar la energa deseada.Por otra parte, se tiene que intentar siempre, reducir el impacto respecto al medio ambiente, causado por las obras realizadas a la hora de instalar una microcentral, a la vez que se asegura al mximo la estabilidad de cada componente para el tiempo de servicio diseado.

LAS BOCATOMASLa bocatoma, azud, toma o presa derivadora es la estructura que se construye sobre el lecho del ro con la finalidad de atajar cierto caudal de agua, para verter dicho caudal en el canal de derivacin.Tradicionalmente las bocatomas se construan y en muchos sitios se construyen aun, amontonando tierra y piedra en el cauce de un ro, para desviar una parte del flujo hacia el canal de derivacin. Normalmente estas rudimentarias construcciones deban ser reconstruidas ao a ao, pues las avenidas las destruan sistemticamente.Las bocatomas construidas tcnicamente 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 informacin al centro de operacin, el que puede contar con mecanismos para operar a distancia la compuerta;Si se encuentran en ros y arroyos, generalmente constan tambin de: Un vertedero para fijar la seccin del curso de agua, tanto planimtricamente, como en cota, evitando de esta forma la migracin del curso de agua en ese punto y su socavacin, lo que podra dejar la bocatoma inoperante. Barraje. Un canal de limpieza, provisto de compuertas, para permitir el desarenamiento de la aproximacin a la bocatoma. Frecuentemente se completa la bocatoma con una reja y un desarenador, para evitar que el transporte slido sedimente en el canal dificultando los trabajos de mantenimiento del mismo La bocatoma , azud, toma o presa derivadora es la estructura que se construye sobre el lecho del ro con la finalidad de atajar cierto caudal de agua, para verter dicho caudal en el canal de derivacin .

CLASIFICACIN DE LAS BOCATOMASA) BOCATOMAS DIRECTAS Son posibles de disear 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 pocas de estiaje al disminuir el tirante de agua en el rio puede disminuir considerablemente el ingreso de agua en la toma. B) BOCATOMAS CON BARRAJESSon las ms empleadas ya que aseguran una alimentacin ms regular, conservan un nivel constante en la captacin que permite dominar una mayor rea regable.Estas tomas pueden presentar tres variantes: La toma con barraje fijo, la toma con barraje mvil y la toma con barraje mixto.B.1) BOCATOMAS CON BARRAJE FIJO Las bocatomas de barraje fijo son aquellas que tienen una presa slida, para levantar el tirante frente a las compuertas de captacin. Esta solucin es posible cuando el rgimen del rio es uniforme y la capacidad de captacin de la toma es menor que la descarga promedio del rio, por lo que no es necesario ninguna regulacin, 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 solidos o una capacidad de transporte apreciable.Con el objeto de proteger las riveras aguas arriba y aguas debajo de la presa se disean muros de encausamiento y proteccin.

B.2) BOCATOMAS CON BARRAJE MVIL En este tipo de barraje se consigue la retencin del caudal y elevacin 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 contencin. Es conveniente esta solucin cuando el caudal de la captacin es igual o mayor de la descarga promedio del rio o cuando la velocidad de flujo no es alta debido a la pequea pendiente del curso del rio. Como consecuencia el transporte de solidos es pequeo y no afecta mayormente al sistema de compuertas. En la poca de avenidas la toma trabaja con las compuertas abiertas o parcialmente cerradas , de ninguna manera el barraje mvil debe ser un obstculo para el paso del agua; ya que la obstruccin podra 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 mximas descargas

B.3) BOCATOMAS CON BARRAJE MIXTATienen una parte de la presa integrada por una estructura slida (Barraje fijo) y una parte integrada por compuertas sustentadas en pilares (Barraje mvil). La parte mvil tiene en ciertos casos muros guias 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 tambin desempedradores.El desempedrador tiene una fuerte pendiente y al extremo del mismo se instalan compuertas para la eliminacin de los materiales gruesos.Este tipo de bocatoma se adapta mejor al rgimen variable de los rios de la costa peruana, ya que en la poca de estiaje trabajan nicamente con la regulacin que se efectua con el barraje mvil, mediante el cierre o la apertura de las compuertas mientras que en la epoca de crecidas trabajan con las compuertas de limpia abiertas y el paso libre del flujo encima del barraje fijo.

PARTES DE LA BOCATOMA1) BARRAJEEs una represa construida a travs del ro 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 prdidas de carga que se producen en los muros, rejillas y compuertas de seccin en la toma.Para el diseo del barraje se considera esta estructura como si fuera un vertedero de pared gruesa.El gasto sobre el barraje est dado por: Una presa muy larga y poco elevada en tramos anchos del curso del ro. La solucin es sencilla ya que la presin del agua no es elevada y permite diseos estables. Una presa corta pero elevada en tramos profundos del curso del rio. En este caso la presin es menor por lo cual la presa ser ms cara , ya que demandar estribos y cimentaciones ms reforzadas .

LOS ELEMENTOS SON: La presa propiamente dicha. La poza de tranquilizacion o colchn de disipacin. El enrocamiento.Para el diseo del barraje se considera esta estructura como si fuera un vertedero de pared gruesa.El gasto sobre el barraje est dado por :Q= *L*Dnde:L=Longitud del barraje en metros =Tirante critico en metrosEl perfil de la cresta del vertedero se ajusta al perfil que tendria la vena liquida al caer libremente.Utilizando la formula :Y= X e Y: coordenadas referidas a la cresta : Carga de diseo2) DESCARGA DE FONDO

Es una compuerta que se coloca al lado del barraje a un nivel inferior por el cual pasa a un conducto que facilitara la eliminacin de los posibles materiales que se van acumulando en el fondo de este.En algunos casos dicha compuerta forma parte del propio barraje (azud), esto conlleva la construccin de un pequeo puente por encima del azud para abrir compuertas.

3) SOLERA DE CAPTACIN

Situada unos 30 centmetros por encima de la antecmara y antes de la rejilla anterior a la compuerta de admisin, crea un pozo de sedimentos donde se depositan los materiales en suspensin. 4) ANTECMARA O ZONA DE DECANTACIN

Su funcin es acumular todos los sedimentos posibles que puedan acarrear daos. Los mismos sern eliminados por medio de la compuerta de descarga de fondo colocada a una cota inferior a esta.

5) REJA DE ADMISIN

Antes de la compuerta de admisin se coloca una rejilla de acero inoxidable de no ms de cinco centmetros de abertura para retener los materiales tales como piedras o ramas que se podran introducir al canal. Si se prev el paso de broza gruesa se puede aadir otra rejilla ms fina.

Normalmente las rejas necesitan de un mantenimiento, por lo que se aconseja que sean extrables.

5) COMPUERTA DE ADMISIN Colocada despus de la rejilla fina, esta se encarga de dar entrada del agua al canal de conduccin y de retencin de la misma en el caso de que sea necesario hacer alguna reparacin. Generalmente estas compuertas son de metal o madera y son accionadas manualmente. 6) CANAL

Es el encargado de transportar el agua al desarenador y posteriormente a la cmara de equilibrio. Frecuentemente presenta una forma regular aunque se puede dar el caso de que sea irregular.Hay dos tipos de canales, canal abierto o por medio de una tubera.Normalmente para una micro central hidrulica, a no ser por las caractersticas del terreno, este canal es abierto.

7) ALIVIADEROS

Son los encargados de proteger el sistema de una avenida. Estas estructuras facilitan la evacuacin del agua que no es necesaria captar. El aliviadero ms comn, es el del propio azud, que acta como un canal abierto. Toda central corre el riesgo de sufrir desperfectos a causa de demasas o caudales superiores de los de diseo. Por este motivo en ninguna central debe faltar un aliviadero encargado de regular el nivel del agua y de ese modo proteger el sistema de los riesgos que puede sufrir.

Estos aliviaderos van acompaados por unas compuertas de control que facilitan el desage del mismo o la detencin del agua al canal. Se debera de disponer de varios mecanismos para cortar el paso del agua ya que por la falta de uso de los mismos podra no funcionar en el momento necesario.

Para evitar la erosin del suelo hay que disponer de unos desages que conduzcan el exceso de agua al ro.

8) DESRIPIADOR

El ro lleva consigo ramas, piedras, y otros materiales slidos, los cuales son retenidos en las rejas de admisin, pero no las partculas de arena ni los materiales de menor tamao que la abertura de la rejilla, por ello es necesario la colocacin de un desarenador para que la velocidad del agua que llega por el canal de conduccin sea disminuida para facilitar, que dichos materiales que pueden ocasionar daos en los labes de la turbina, sean asentadas en el fondo del desarenador donde podrn ser eliminadas oportunamente. Tanto el desarenador como la cmara de carga deben cumplir con cinco principios bsicos:

1) La longitud y el ancho de los mismos deben ser los adecuados para que los sedimentos se depositen sin ser demasiado voluminosos.

2) Deben permitir una fcil eliminacin de los sedimentos.

3) Los sedimentos deben ser eliminados a travs de las compuertas y a la vez se debe evitar la erosin del suelo construyendo una superficie empedrada similar a la del aliviadero.

4) Se debe impedir las turbulencias que a causa de los cambios de superficie podran introducir sedimentos en la tubera de presin. 5) Deben tener capacidad suficiente para permitir la acumulacin de sedimentos.

Se encuentra ubicado antes de la reja de captacin a unos centmetros por debajo para atrapar los sedimentos pesados que ingresan por la bocatoma.

9) CONTRASOLERA Y COLCHN DE AGUA En la colocacin del azud, se adquiere una elevacin considerable del ro. Dicha elevacin, en el momento de la cada del agua por el azud erosionara el lecho del ro que a la vez afectara a toda la estructura de la bocatoma. Para evitar esta situacin, se le coloca una contra solera que no es ms que el diseo de un resalto o colchn amortiguador, como su propio nombre indica, para amortiguar la cada del agua sobre el lecho del ro, as evitando la erosin del mismo.

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADOPgina 6