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CURSO NACIONAL DISEÑO DE OBRAS HIDRÁULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLE OBRAS DE TOMA - Toma Convencional EXPOSITOR: ING. ERLAN RUBIK LEDEZMA CURSO: DISEÑO DE OBRAS HIDRÁULICAS ING. ERLAN RUBIK LEDEZMA Es más importante la imaginación que el conocimiento. Albert Einstein

Diseño de Toma Convencional [Autoguardado]

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diseño de obras de toma tipo convencional, indicando cierta patología en cuanto al comportamiento hidraulico en rios

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CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLEOBRAS DE TOMA- Toma ConvencionalEXPOSITOR:ING. ERLAN RUBIK LEDEZMA CURSO:DISEO DE OBRASHIDRULICASING. ERLAN RUBIK LEDEZMAEs ms importante laimaginacin que elconocimiento.Albert EinsteinCURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLECONTENIDOToma Convencional- Partes de una toma Convencional- Patologa de tomas convencionales- Diseo Hidrulico- EjemploCURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLEESQUEMA DE PROYECTO CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLEPartes de una toma convencional, azud derivador, presa derivadora bocatoma.Compuertas de LimpiezaAzudMotores para control de compuertas Canal de excedenciasColchonamortiguadorProyecto chavimochic per, deriva 50 m3/sCURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLEColchn amortiguadorVertedor de excedencias del desgravadorRiego Changamoco, Municipio de Turco 236 haAzud, barraje fijo ZampeadoPartes de una toma convencional, azud derivador, presa derivadora bocatoma.Compuerta de limpiezaRejilla de captacinCURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLECLASIFICACIN DE CAUCES:Ro rectilneo tiene una sinuosidad baja y cuenta con un nico canal.Ro anastomosado, tiene canales mltiples y una gran capacidad de transporte y sedimentacin.Alctono, cuando se encuentra en una zona rida y sus aguas provienen de otras regiones ms lluviosasPerenne, cuando el curso de agua se encuentra ubicado en zonas con lluvias abundantes o donde se registra una alimentacin fretica suficienteEstacional, cuando est ubicado en regiones donde las estaciones son muy diferenciadas y el clima es de tipo mediterrneo. Ro mendrico presenta sinuosidad alta y un canal nico.Se debe considerar:MorfologaEscorrentaTransitorio, cuando est situado en zonas de clima seco o desrticoCURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLERECOMENDACIONES PARA EL EMPLEO DE MATERIALESCURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLERECOMENDACIONES PARA LA ELECCIN Y UBICACIN DE LA OBRA DE TOMACURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLEPATOLOGA DE OBRAS DE TOMA DE FONDOEtimolgicamente podemos decir Patologa: del griego pathos: enfermedad,y logos: tratado. Si asimilamos el trminoPatologa al estudiodelosdefectos y fallas, en este caso de obras de toma, habremos encontrado elorigendeltermino, es justo lo que hicieronlos franceses aladoptarestetermino propio de la medicina a la ingeniera.Conociendo primero el origen es posible encontrar la solucin, o por lo menos se podr amenguar o evitar que se presente la falla o defecto.CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLE- Aplastamiento por falta de capacidad del terreno de apoyo. Solucin limitar la altura, reducir espesores.- Cavitacin perfil Creaguer u otro.- Deslizamiento horizontal Solucin reducir altura, aumentar peso, disminuir filtraciones (sub presiones).- Vuelco, solucin reducir altura, aumentar peso, disminuir filtraciones (sub presiones) aumentar brazo (mayor zampeado).- Sifonaje, pantallas horizontales y verticales, cambio de suelo, geotextil con enrocado al pie zampeado.- Rotura del zampeado por sub presin, drenes, aumento de peso.- Erosin de pie de presa, solucin: cuenco amortiguador, saltos de Sky o dados disipadores, proteccin con enrocados o colchonetas.- Rotura en la obra por esfuerzos superados en aceros u hormigones, falla de dimensionamiento estructural.CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLEMunicipio de Chuma, alta pendiente,arrastre de material grueso, tomatotalmentedestruida, socavacinalasalida del colchn amortiguador.Falla o defecto seleccin de tipo de toma defectuosa.CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLEMunicipio de Palca, toma sin compuertas de limpieza, rio anastomosado, requiere regulacin aguas arriba y aguas abajode la toma, pendiente del ro en el lmite, no se puede utilizar toma de fondo por la cantidad de material que arrastra, otraopcin puede ser una toma directa similar a la del rio san juan del oro.Falla o defecto inexistencia de la compuerta de limpieza, sifonaje.CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLERio Kheto toma N1 Sistema de riego ASORCAVI, toma con barraje mvil, pendiente ideal, no existe mayor dificultad salvo el asentamiento de muro de encauce.Falla o defecto el barraje debe ser armado luego de cada lluvia.CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLERiego la Quebrada municipio de Antequera,44 ha bajo riegoFalla o defecto no existe.CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLESistema de Riego Pabelln,municipio La Rivera, .Falla o defecto falta de compuerta de limpieza.CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLESistemaderiegocabaray, MunicipiolaRivera, se aprecia que no existe materialen suspensin, sin embargo la captacinest restringida a la carga de agua por loque su eficiencia se ve comprometida. Eldintel de la rejilla debe encontrarse comomximo a la altura de la corona del azud.Falla o defecto no tiene compuerta para limpieza.CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLEToma San Juan del Potrero, municipio deComarapa, Azud calado.Falla o defecto ningunaCURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLESistema de Riego Qhunqhu Milluni, alta pendiente seccin de la toma muy contrada, no se cuenta con compuerta de limpieza,a la salidadel colchn se observa queeldentelln que mnimamentedebera estar 1 m pordebajode lechose muestrasuperficial.Falla o defecto alta pendiente, sifonaje, no se cuenta con zampeado.CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLESistema de riego Obrajes (Oruro), la tomatiene un funcionamiento deficiente la tomaadquiere la forma de una toma directa la cualdebe ser encausada, peridicamente.Falla o defecto falta de compuerta de limpieza, mal funcionamiento de la ventana de captacin.CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLESistema de riego Lacoyo, Municipio de Guaqui, estatoma la forma de una toma directa debido a la faltadecompuertaylamalaubicacindel vertedor decaptacinquedebeser conducidoatravs delaconstruccin de una canal auxiliad.Falla o defecto falta de compuerta de limpieza.CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLESistema de riego Patacamaya rio Kheto, obra de toma con compuertas de limpieza, azud y posibilidad de ampliacin del caudal captado mediante la regulacin de un barraje mvil.Falla o defecto ninguno.CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLEEs comn que los terrenos potencialmente a ser regados se encuentren a distancias considerables o enalgunos casos se trate de terrenos de cota relativamente alta. En consecuencia es necesario remontar elro, por lo que a veces es necesario formar la carga hidrulica mediante la construccin de una presa dederivacin que permita elevar el nivel.Es muy importante investigar elsub suelo donde se apoyar la presa, ya que elconocimiento de stepermitir fijar el tipo de estructura y sus condiciones apropiadas en el diseo.El ensayo ms recomendable es hacer calicatas, en algn caso SPT siempre que la estructura que sevaya a elevar, represente ms de 2 m de elevacin con respecto al lecho.Existen dos tipos de cimentacin tipo flotante y tipofijo segn la figura siguiente.CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLELa longitud del barraje vertedero es limitado por el ancho del canal de limpia gruesa. Pero si el barraje fijo causa problemasdurante la poca de avenida aumentando el nivel aguas arriba de la toma ser necesario aumentar un barraje mvil paracontrolar el aumento del nivel sin causar problemas de inundacin.El criterio para determinar la longitud de barraje figo (Lf) y la longitudMvil (Lm) es que sus longitudes deben permitir pasar caudalesQm (caudal medio por la zona mvil) y Qf (diferencia con respecto ala avenida y caudal medio) entonces: Qm+Qf=QdQd = Caudal de diseo.A efecto de verificar la influencia que se genera en el ro debido ala construccin de la toma se debe calcular la curva de remansose recomiendan los siguientes mtodos:- Mtodo del paso directo.- Mtodo aproximado.El mtodo ms simple y que da bastante precisin la longitud total del remanso y permite tener idea del efecto es el mtodoaproximado: = 2

h= sobre elevacin a partir del tirante normalIo= pendiente del fondo del roCURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLELa altura del Barraje vertedero est orientada a elevar o mantener un nivel de agua en el ro, del modo tal que, se pueda derivar un caudal hacia el canal de derivacin y tambin debe permitir el paso de agua excedente por encima de su cresta. Se puede presentar 2 casos:Funcionamiento como orificio funcionamiento como vertedorLa altura ho se recomienda en Krochin mnimo 0,70 m en textos colombianos 0,60 m y en el texto del PROAGRO como mnimo 0,50 m.Es conveniente dar una fomra de modo que eviten la presencia depresiones negativas que podrn generar cavitacin y causen daos alconcreto.CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLEEl perfil Creaguer suele dar mayores anchuras que las que se necesitan en las zonas superiores de las presas para asegurar su estabilidad, por lo que en presas altas se suele dar a la coronacin una forma con labio laliente perfil Scimeni. Existen muchas de perfiles que nacieron de la investigacinPerfil CreaguerCURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLEUna de las formas ms recomendadas es el perfil W.E.S. (Waterways Experiment Station)Ecuaciones para el coeficiente de descargaC, segn Gehy (1982) en funcin de larelacin P/Hd donde Pes la altura delparamentodeaguasarriba, yHd lacargade diseo sobre elvertedero, siendo vlidosi Hd= He del cimacio.En funcin de tipo de paramento las variables n, Kse definen como sigue:CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLELa unin entre el cuerpo del vertedero y el colchn amortiguadorse realiza a travs de la curva de Gol cuyo radio es 0,5 de Hd(carga sobre el vertedero sin contar la altura de velocidad), estaforma permite que en la junta de trabajo que se forma el ingresode arena no erosione la junta y se destruya segn la siguientefoto.1.50aTyTx T1aR=0.5HdCURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLEEl salto adquiere diferentes formas dependiendo del nmero de Froude:- Si F1 = 1,7-2,5 se inicia remolinos de eje horizontal sobre la superficie del salto. Salto dbil.- Si F1 = 2,5-4,5 se produce chorro oscilante que entra en la zona del fondo del salto. Salto oscilante.- Si F1= 4,5-9,0el extremoaguasabajodel remolinosuperficial coincideconlaseccin ene laqueterminaladifusin del chorro de gran velocidad. Salto estable.- Si F1 9 el flujo de gran velocidad de aguas arriba penetra bajo el remolino del salto, emerge adelante y generaondas hacia aguas abajo, prevaleciendo una superficie libre muy irregular. Salto fuerte.La longitud Lr del remolino turbulento caracterstico del salto se define comoladistanciaentrelaseccindondeseiniciasucarafrontal yotraquecorresponde a la superficie de estancamiento. Lj es la distancia a la que seestabiliza el resalto. En general Lr 2 Se produce un salto sumergido es menos conveniente debido a que el coeficiente delvertedor reduce el caudal evacuado.Caso 3 Ocurre cuanto

< 2 esto significa que el salto se mueve hacia aguas abajo. Este salto se llama libre en loposible debe evitarse en el diseo ya que ocasiona erosin severa fuera de la zona de proteccin. Se protege medianteun umbral vertical, la profundizacin del piso un umbral dentado o modificando el ancho de la seccin.Caso 1 Caso 2 Caso 3CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLELa ecuacin de energa entre las secciones 0 y 1 del vertedero establece:

0 + 0 + 022 = 1 + 122+

122SiendoK 0,1 como un estimativo. Si el canal de salidamantiene el mismo anchoy eltiranteconjugado mayorseobtiene mediante

2

1 = 121 + 812 1La posicin de un salto debe ser fijada mediante algn arreglo estructural por ejemplo, un umbral de cresta delgada,uno de cresta ancha, o un escaln brusco ascendente o descendente. Dicha estructura se convierte en un disipadorde energa conocido como tanque amortiguador. En cualquier caso el tratamiento consiste en agregar la fuerza

queproduceel umbral encualquieradesusformasconlamagnitudnecesariaparacompensar el desequilibrioexistente entre el valor del momentum.CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLEEl inconvenienteconestetipodecontrol es queel revestimientodebeseguirluegodelumbral a finde evitar laerosin siendo sensible a variaciones del caudal, siendo que el escurrimiento no debe ser ahogado ni el otro extremodebiendo cumplir: 3 < 2 0,75

= 5 2CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLESiempreque 3 < 22 + /3Estetanquetieneventajassobre el otro tanque adquiere mejores condicionesestructurales queunodecrestadelgadaycomnmenteresulta de menor excavacin que el formado con un escalnbrusco ascendente.El largo del colchn esta fijado como

= 5 3 + El procedimientoms comnparacontrolar el salto libre es medianteun escalnbruscoascendente, es el msrecomendable ya que contribuye a que eldentelln finalconserve una profundidad mnima requerida de 1 m. Lalongitud del colchn es

= 5 3 + .CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLESituacin en que s1,5CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLEA fin de garantizar que la eficiencia de la toma sea lo ms alta posible el caudal de diseo debe tomarse de 2 a 3 veces elcaudal necesario y posteriormente eliminar el exceso a travs de un vertedor de excedencias.Donde : M= Coeficiente de descarga b=Longitud de la cresta (m)H= Carga sobre la cresta incluyendo la altura de velocidad.Frmula KonovalovFrmula de BazinFrmula de BazinVertedor de pared gruesa si e > 0,66 HDonde : y1=Elevacin de la cresta sobre el fondo, aguas arriba.El subndice o es debido a que la velocidad de aproximacin est incluida en el mismo y no es necesario considerarla enla carga H.Si es vertedero est sumergido la frmula se transforma en : = 32

= 0,407 +0,045 + 11 +0,285

+ 122

= 1,794 +0,0133

1 +0,55

12 = 1,83832 = 32 = 1,7132CURSO NACIONALDISEO DE OBRAS HIDRULICAS PARA RIEGO Y AGUA POTABLEGRACIAS POR SU ATENCIN