TOMAS DE AGUA. Ing. Washington Sandoval E., Ph.D. Revisión 2017

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Martín Miranda Suárez
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1 TOMAS DE AGUA Ing. Washington Sandoval E., Ph.D. Revisión 2017

2 CLASIFICACIÓN DE LAS TOMAS De acuerdo a la fuente: Lluvia, Embalse, Lago, Río y Pozo. De acuerdo al usuario: Agua potable, Riego, Central hidroeléctrica, Central térmica, Industria, Trasvase y Otros. Desde el punto de vista hidráulico: A gravedad y por Bombeo. Por su estructura: Directas, con Presa de Derivación (con tomas laterales, frontales, superficiales, de fondo), con Galería de Filtración, Pozos y otras.

3 TOMA CENTRAL HIDROELÉCTRICA GUANGOPOLO (ECUADOR)

4 CLASIFICACIÓN POR SU ESTRUCTURA OBRAS DE TOMA SUPERFICIALES Toma Directa Presa Derivadora Toma de Fondo (Tirolesa o Coanda) Toma de Techo Estación de Bombeo OBRAS DE TOMA SUBTERRÁNEAS Captación de Vertientes Pozos Excavados Pozos Profundos OBRAS DE TOMA SUBSUPERFICIAL Cámaras de Infiltración Galerías Filtrantes

5 FASES DE LOS RÍOS RÍOS DE MONTAÑA Fase Rocosa Fase Pedregosa RÍOS DE PLANICIE Fase Aluvial Fase Deltaica o de abanico

6 FASE ROCOSA VENTAJAS Las aguas son claras y limpias. La formación rocosa provee al azud una cimentación natural donde no hay problemas de deposición de sedimentos DESVENTAJAS La toma queda lejos del área de riego. Los caudales suben y bajan repentinamente. Es difícil ubicar un lugar apropiado para una toma. La fuerte pendiente del terreno natural obliga a tener muchas caídas en el canal. Las perdidas por infiltración a la cabecera del canal son altas. La accidentada topografía implica muchas obras y cruces de quebradas. El agua no porta limos y nutrientes para las plantas

7 FASE PEDREGOSA VENTAJAS El ancho del río es pequeño. Piedras y agregados para la construcción disponibles en el sitio. La partículas del cauce relativamente grandes con poca posibilidad de erosión y costos de protección bajos. DESVENTAJAS Altas perdidas de filtración por el lecho del río. El lugar de la toma relativamente lejos de las zonas de uso. Posibles pérdidas por infiltración en las cabeceras del canal. La topografía implica algunas obras de arte y cruces de quebradas.

8 FASE ALUVIAL Y DELTAICA VENTAJAS El lugar de la toma cerca de las áreas de riego. Las pérdidas por infiltración a la cabecera del canal bajas. Mínimo numero de obras de arte en el canal. Flujo subterráneo por debajo del río pequeño. Disponibilidad de caminos cercanos. El agua contiene limos y nutrientes para las plantas. DESVENTAJAS Alta concentración de azolves. La sección transversal del río es grande. Tienden a crearse meandros difíciles de controlar. Peligro de socavación porque el cauce esta compuesto por partículas finas y altos costos de protección. Costos altos de cimentación. Para la zona deltaica existe influencia de las mareas.

9 CAPTACIÓN DE AGUA LLUVIA TECHO-CUENCA V = 0,8*At*P V Volumen recolectado, m3 At Área del techo, m2 P Precipitación, m V VD VD=1,3*D*30*(12-nM)*h D- demanda en m³/hab/día nm número de meses secos h habitantes (usuarios) Fuente: Comisión Nacional del Agua- México

10 SISTEMA DE ALMACENAMIENTO DE AGUA LLUVIA Fuente: Comisión Nacional del Agua- México

11 TOMAS DIRECTAS (Sin Dique) Toma Lateral Toma Frontal

12 TOMA LATERAL DIRECTA

13 DESPLAZAMIENTO DE AZOLVES bc 1. Partículas superficiales 2. Partículas de fondo 3. bs ancho del flujo en la superficie 4. bf ancho del flujo en el fondo 5. bc ancho del canal de desvío 6. - de 35 a 90

14 UBICACIÓN DE UNA TOMA DIRECTA

15 TOMA CON AZUD DERIVADOR

16 TOMA CON AZUD

17 TOMA DERIVADORA CONVENCIONAL

18 TOMA POR DERIVACIÓN CON ORIFICIOS

19 OBRA DE TOMA CON AZUD A. CÁCERES -(Perú)

20 CONSTRUCCIÓN DE UN AZUD

21 REJILLAS DE LA OBRA DE TOMA Río Calope-Ecuador

22 BOCATOMA HUACHIPA-PERÚ Fuente: Klaus. A, León. H, (2010)

23 TOMA DE FONDO O CAUCASIANA

24 TOMA DE FONDO Río Baboso- Ecuador

25 MÉTODO DE ZAMARIN PARA TOMA CAUCASIANA Br ancho de la rejilla Qr Caudal captado por la rejilla Cq Coeficiente de caudal. Para ir=senα =0,1 Cq=0,6 a 0,65 Para ir=senα =0,2 Cq=0,55 a 0,6 Ka Coeficiente de reducción del área por la rejilla Ka= br/(br+sr), br espacio entre rejillas y sr espesor de los barrotes. Ko coeficiente de obstrucción de las rejillas por basuras, Ko = 0,8 a 0,85. Lr - Longitud de la rejilla Lr 2m. Q2 = Q1-Qr. Qr = (1,25 a 1,5)Qdiseño

MÉTODO ZAMARIN PARA TOMA CAUCASIANA Q 0.156 m^3/s Btr 2.25 m n 0.025 Z 0.2 m N l Q v A bc h Pm R C i im hr Sum hr v^2/2g T 1 0.25 0.017 1.70 0.010 0.25 0.041 0.332 0.031 22.4 0.187 0.094 0.023 0.

26 MÉTODO ZAMARIN PARA TOMA CAUCASIANA Q m^3/s Btr 2.25 m n Z 0.2 m N l Q v A bc h Pm R C i im hr Sum hr v^2/2g T

27 TOMA SUMERGIDA CON REJILLA COANDA q = 0,09 a o,14 m³/s/m V = 2 a 3 m/s = 60 Fuente:

28 INSTALACIÓN DE LA REJILLA COANDA Fuente:

29 MANTENIMIENTO DE LA REJILLA COANDA Río Baboso-Ecuador

30 TOMA COANDA EN FUNCIONAMIENTO

31 TOMA CON EFECTO COANDA XXVII CONGRESO LATINOAMERICANO DE HIDRÁULICA LIMA, PERÚ, 28 AL 30 DE SETIEMBRE DE 2016 AUTOR: Ing. Washington Sandoval, Ph.D. CAUDAL UNITARIO CAPTADO Qc/b= 2,676( H R )0,213 (l/s)xm h3 = 0,25H Q = m 2gbH o 3/2 COEFICIENTE DE CAUDAL DEL VERTEDERO m = 0,376( H R ) 0,3 VENTAJAS: Construcción fácil y económica. Caudal captado casi constante, ideal para partideros de agua de canales de riego. No ingresa material flotante, arena fina o partículas más gruesas. Menor impacto visual en un cauce.

AGUA TURBIA ANTES DE LA TOMA MATERIAL FLOTANTE QUE NO INGRESA A LA TOMA TOMA CON EFECTO COANDA XXVII CONGRESO LATINOAMERICANO DE HIDRÁULICA LIMA, PERÚ, 28 AL 30 DE

32 AGUA TURBIA ANTES DE LA TOMA MATERIAL FLOTANTE QUE NO INGRESA A LA TOMA TOMA CON EFECTO COANDA XXVII CONGRESO LATINOAMERICANO DE HIDRÁULICA LIMA, PERÚ, 28 AL 30 DE SETIEMBRE DE 2016 AUTOR: Ing. Washington Sandoval, Ph.D. TUBO DE PVC ORIFICIO DE INGRESO DEL AGUA CANAL COLECTOR AGUA NO CAPTADA AGUA CAPTADA CASI SIN RESIDUOS SÓLIDOS

33 TOMA DE AGUA POR BOMBEO WS

34 TOMA DE AGUA POR BOMBEO

35 CAPTACIÓN POR INFILTRACIÓN PORIADIN A. (1984) 1. Compuerta con rejilla 2. Cámaras con lecho permeable 3. Tubería de conducción para el agua filtrada 4. Canal de descarga 5. Regulador del nivel de agua (azud) 6. Material filtrante 7. Tubería de drenaje 8. Cámara de recolección

36 GALERÍA FILTRANTE (Wayar, R. s/f)

37 TOMA DE FONDO CON DIQUE Fuente: Comisión Nacional del Agua- México

38 TORRE DE CAPTACIÓN

39 TOMA PARA NIVEL DE AGUA VARIABLE

40 TOMA CON COMPUERTA DESLIZANTE Fuente: Comisión Nacional del Agua- México

41 AZUD MOVIL

42 AZUD MOVIL SUMERGIDO

43 TOMA DE AGUA FLOTANTE

44 OBRA DE TOMA EN TUNEL

45 CAPTACIÓN DE VERTIENTES (Wayar, R. s/f)

46 TOMA DE POZO (Wayar, R. s/f)

47 BIBLIOGRAFIA Krochin, S. (1986). Diseño Hidráulico. Quito. Ed. Escuela Politécnica Nacional, 3ed. Poriadin, A. (1984). Construcción y Manejo de Tomas de Agua. Moscú: Ed. Stroyizdat. Chugaev, R. (1978). Estructuras Hidráulicas. Moscú: Ed. Escuela Superior. Sandoval, W. (2016). Toma con Efecto Coanda. XXVII Congreso Latinoamericano de Hidráulica. Lima, Perú. Wayar, R. (s/f) Wahl, T. (2001). Hydraulic Perfomance of Coanda-Effect Screens. Journal of Hydraulic Engineerin. ASCE, june pp

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