Obras de captación

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OBRAS DE CAPTACIONOBRAS DE CAPTACION
OBRAS DE CAPTACION
Fuente Estructura Captar el gasto
La obra de captación depende de:
Fuente Estructura Captar el gasto 
deseado
a) Fuentes superficiales sin regulación: El gasto mínimo de la fuente es
superior al gasto del día de máximo consumo para el período de
di ñ fij ddiseño fijado.
b) Fuentes superficiales con regulación de sus caudales: Cuando los
aforos mínimos del río en determinadas épocas no son suficientesaforos mínimos del río en determinadas épocas no son suficientes
para cubrir la demanda, se debe represar el agua en épocas de
crecidas para compensar el déficit en épocas secas y satisfacer la
demandademanda.
OBRAS DE CAPTACION
Captación para fuentes superficiales sin regulación:Captación para fuentes superficiales sin regulación:
Consideraciones para el diseño de la captación:
- El nivel de entrada de las aguas debe quedar a la máxima altura- El nivel de entrada de las aguas debe quedar a la máxima altura
posible para evitar ser alcanzada por los sedimentos.
- El área de captación debe protegerse contra el paso de materialp p g p
grueso.
- La velocidad de la corriente en las cercanías de la estructura debe
l i di ióser tal que no provoque excesiva sedimentación.
- Debe ofrecer seguridad de volcamiento y deslizamiento, mediante
anclajes firmes y segurosanclajes firmes y seguros.
OBRAS DE CAPTACION
Captación para fuentes superficiales sin regulación:Captación para fuentes superficiales sin regulación:
Por Gravedad:
- Diquetomas- Diquetomas
Con toma directa
C ill l lCon tanquilla lateral
Con tanquilla central
y vertedero
OBRAS DE CAPTACION
Captación para fuentes superficiales sin regulación:
Por Gravedad:Por Gravedad:
Lecho Filtrante Canal de desviación
OBRAS DE CAPTACION
Captación para fuentes superficiales sin regulación:Captación para fuentes superficiales sin regulación:
Por Bombeo:
- Captación Directa con bomba- Captación Directa con bomba
horizontal o vertical
- Estaciones de bombeo
Fija
Flotante
OBRAS DE CAPTACION
Captación para fuentes superficiales sin regulación:Captación para fuentes superficiales sin regulación:
Por Bombeo:
- Captación Indirecta- Captación Indirecta
Pozo oPozo o
Galería Filtrante
DIQUETOMA
Componentes:p
DIQUETOMA
Datos requeridos para el diseño:q p
- Caudales (l/s): mínimo (captación), medio (vertedero de rebose) y
máximo (vertedero de crecidas).
- Sección transversal en la captación.
- Velocidad de las crecidas.
- Capacidad de arrastre de sedimentos.
Selección de la Sección transversal:Selección de la Sección transversal:
- Se dibuja un perfil longitudinal del terreno entre el sitio del
desarenador y las secciones del río, siguiendo el posible trazado de
la aducción.
- Se fija una altura de entrada en el desarenador (0,50 mínimo).
- Se traza una recta con pendiente ascendente de 2% como mínimo, a
fin de evitar depósitos de arena en la tubería.
DIQUETOMA
- La línea trazada cortará las secciones transversales. Se traza una
horizontal en cada sección que pase por el punto de corte,
obteniendo un área delimitada por: la línea horizontal y el perfil delobteniendo un área delimitada por: la línea horizontal y el perfil del
cauce.
- La sección que tenga menor área tendrá también un diquetoma másLa sección que tenga menor área tendrá también un diquetoma más
pequeño y por lo tanto más económico.
Sección transversal típicap
DIQUETOMA
Método ordenado de diseño hidráulico:
1 Estimar la altura del Dique y las longitudes tentativas de los1.- Estimar la altura del Dique, y las longitudes tentativas de los
vertederos de rebose y de crecida, en base a la sección transversal
del cauce.
2.- Determinar la altura (Hvr) a dar al vertedero de rebose en base al
caudal medio dividido por la longitud (Gráfica Nyerges)
3.- Se dimensiona el vertedero de crecidas, asumiendo una altura del
vertedero de crecidas (Hvc) y consiguiendo el caudal por metro lineal
que evacúa el vertedero de crecidas (Gráfica Nyerges).q ( y g )
4.- Se determina el caudal de crecidas que pasa por el vertedero de
rebose, entrando en la gráfica con la altura del vertedero de rebose
iden crecidas.
Hvrc = carga sobre el vertedero de rebose en una crecida
HvcHvrHvrc +=
Hvrc = carga sobre el vertedero de rebose en una crecida.
Hvr = carga sobre el vertedero de rebose para caudal medio.
Hvc = carga sobre el vertedero de crecidas.
DIQUETOMA
Descarga máxima por metro 
lineal de cresta de vertedero
Gráfica de Nyerges
DIQUETOMA
Método ordenado de diseño hidráulico:
5.- Se determina el caudal total que pasa en una crecida:
vcvcvrcvrt qLqLQ .. +=
Qt = caudal total que evacua el diquetoma en crecida
L = longitud del vertedero de rebose
vcvcvrcvrt qqQ
Lvr = longitud del vertedero de rebose
qvrc = caudal por metro lineal producido por la carga Hvrc
L l it d d l t d d idLvc = longitud del vertedero de crecida
qvc = caudal por metro lineal producido por la carga Hvc
Si Qt > Qmax, entonces podemos asegurar que el vertedero de crecidas
está adecuadamente diseñado.
Si Qt < Qmax se procede a redimensionar el vertedero de crecidaSi Qt < Qmax, se procede a redimensionar el vertedero de crecida.
DIQUETOMA
Método ordenado de diseño hidráulico:
6.- Se determina el área de captación.
- Con Qmin se entra en la gráfica de Nyerges y determina H y hCon Qmin se entra en la gráfica de Nyerges y determina H y h.
- Se obtiene la velocidad de llegada a la rejilla:
)(2 hHgVh −=
H = carga sobre la cresta cuando pasa el caudal mínimo en m.
h lá i d b l t d l t d d b d
)(.2 hHgVh −=
h = lámina de agua sobre la cresta del vertedero de rebose cuando
pasa el caudal mínimo, en m.
- Se determina la distancia de aproximación a la rejilla requerida.
Para ello se asume un ancho de cresta A (>0,3) y un ancho de
rejilla B:rejilla B:
BASo −=
DIQUETOMA
Método ordenado de diseño hidráulico:
- Como la rejilla debe ser autolavante, se provee una pendiente a
fin de que sólidos flotantes continúen hacia aguas abajo y nofin de que sólidos flotantes continúen hacia aguas abajo y no
obstaculicen en paso del agua a través de la rejilla. La pendiente
z/B varía entre 1/8 y 1/6.
- El S requerido se calcula mediante la siguiente expresión:q g p
Bg
VZS H
.
)( 2
=
si se cumple que So > S entonces no se hace necesario
redimensionar el ancho de la cresta y de la rejilla.
Bg.
DIQUETOMA
Método ordenado de diseño hidráulico:
- Se determina el tipo de rejilla calculando el producto de C1 x C2
mediante la expresión:mediante la expresión:
⎥
⎤
⎢
⎡
−+= )(lnq 22
3
SBgBVhCC ⎥
⎦
⎢
⎣
+= )(
2
ln.q 21 SBVhSg
CCc
qc = caudal a captar
C1 = porcentaje de longitud útil de captación
C2 = coeficiente de construcción de la rejilla
Los coeficientes fueron evaluados por Nyerges quien además
dedujo la fórmula anterior.
Se debe afectar el qc por un factor de 2 a 3 por seguridad.
DIQUETOMA
Método ordenado de diseño hidráulico:Método ordenado de diseño hidráulico:
- Elegir en la tabla un tipo de barras cuyo factor C1 C2 sea igual o mayor
que el determinado.
COEFICIENTES PARA EL DISEÑO DE REJILLAS DE CAPTACIÓN
Tipo Descripción C1 C2 C1 C2
1
Barras cuadradas de 1 cm de  lado, 
espaciadas 1 cm c/u. 0,45 0,50 0,225
2
Barras cuadradas de 1 cm de lado, 
espaciadas cada 2 cm. 0,55 0,65 0,357
3
Barras cuadradas de 1,5 cm de lado, 
espaciadas a 1 cm. 0,45 0,40 0,180
4
Barras cuadradas de 1,5 cm de lado, 
espaciadas a 2 cm. 0,55 0,56 0,308
5
Igual tipo 1, pero con tela metálica 
de espesor 2 mm. 0,30 0,18 0,054
6
Igual tipo 2,  con tela metálica 
soldada. 0,37 0,23 0,085
7
Igual tipo 3,  con tela metálica 
soldada. 0,30 0,14 0,042
8
Igual tipo 4,  con tela metálica 
soldada. 0,37 0,20 0,074
DIQUETOMA
DIQUETOMA
DISEÑO ESTRUCTURAL:
Para determinar las dimensiones de la sección transversal, con el fin
de contrarrestar los efectos de volcamiento y deslizamiento causados
por:
a) Empuje hidráulico, b) Empuje de sedimentos, c) Impactos sobre el
dique d) Subpresiones e) Presión negativa de lámina vertientedique, d) Subpresiones,e) Presión negativa de lámina vertiente.
DIQUETOMA
DISEÑO ESTRUCTURAL:
1.- Fuerza de impacto.
Fi = M/g VFi = M/g . V
Donde: Fi = fuerza de impacto contra la estructura
M = Capacidad de arrastre de masas de la quebradaM = Capacidad de arrastre de masas de la quebrada
V = velocidad máxima de la quebrada
DIQUETOMA
DISEÑO ESTRUCTURAL:
2.- Verificación de la posición de la resultante de fuerzas, la cual debe
cortar la base por el tercio central.
V
MM VR
Σ
Σ−Σ
=a
Donde: c/3 < a < 2c/3
a = excentricidada excentricidad
ΣMR = Sumatoria de momentos que producen las fuerzas que
dan estabilidad
ΣMV = Sumatoria de momentos que producen las fuerzas que
tienden a volcar el dique
V = sumatoria de fuerzas verticales
DIQUETOMA
DISEÑO ESTRUCTURAL:
3.- Verificación de la estabilidad al volcamiento.
2F ≥Σ RM
Donde: Fs = factor de seguridad al volcamiento
2Fs ≥
Σ
=
V
R
V M
Donde: FsV = factor de seguridad al volcamiento
ΣMR = Sumatoria de momentos que producen las fuerzas que
dan estabilidaddan estabilidad
ΣMV = Sumatoria de momentos que producen las fuerzas que
tienden a volcar el dique
DIQUETOMA
DISEÑO ESTRUCTURAL:
4.- Verificación de la estabilidad al deslizamiento.
1ΣVμ
Donde: Fs = factor de seguridad al deslizamiento
5,1Fs ≥
Σ
Σ
=
H
V
d
μ
Donde: Fsd = factor de seguridad al deslizamiento
υ = coeficiente de fricción del concreto y roca = 0,70
ΣV S t i d f ti lΣV = Sumatoria de fuerzas verticales
ΣH = Sumatoria de fuerzas horizontales
Si Fd ≥ 1,5 No se necesita dentellón
Si Fd < 1,5 Se usará dentellón
DIQUETOMA
DISEÑO ESTRUCTURAL:
Constantes:
γagua = 1000 Kg/m³γagua = 1000 Kg/m
γsedimentos = 1800 Kg/m³ (1100 Kg/m³ sumergidos)
Concreto = 2200 2400 Kg/m³Concreto = 2200 – 2400 Kg/m³
Fuerzas Verticales 
(Kg)
Horizontales 
(Kg)
Brazo 
(m)
Momentos 
Resistentes
Momentos 
Volcantes(Kg) (Kg) (m) Resistentes Volcantes
Concreto
Impacto
Sedimentos
Agua
Total