ALUMNO: CHAVEZ ROMERO, Elvis Leonardo DIAZ CORTEZ, Luis Jhunior SALAZAR ALCNTARA, Fernando Andre DOCENTE: Ing. Jose Longa Alvarez GRUPO: GRUPO B CICLO ACADMICO: 10MO CICLO Cajamarca, Noviembre del 2011 UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 2 I.INTRODUCCIN El agua es el recurso principal de desarrollo dentro de la zona agrcola y energtica, para lo cual se debeutilizarconmucharesponsabilidad,cuidadoyensutotalidaddichorecursonatural, aprovechamientoalmximodelrecursohdrico,parasumejoraprovechamientoesqueel hombreadiseadodiversasestructurasquelepermitanaprovechardemaneraeficienteeste recurso, los mismos que tienen que ser diseados de manera adecuada para que puedan cumplir su funcin de manera adecuada. Es as que es de suma importancia para la vida profesional del ingeniero civil, familiarizarse con las diversasestructurasdecarcterhidrulico,comosonlosestructurasqueconstituyenuna Bocatoma,telescomo:Presaderivadora(barraje,azudocortina),murosodiquesde encausamiento,canaldelimpia,bocaldetoma;dadoquealdisearestetipodeestructurasse presentandiversasdificultadesparalascualeselingenierodebepresentarmltiplessoluciones paracadaadversidadonecesidadquesepresente.Siempresedijoqueelaguaeselenemigo nmerounodelasconstruccionesciviles(decarcterhidrulicoensugranmayora),perono siempredebeseras;yaquepodemosestudiarelcomportamientodeestefluidoyusarlaen beneficio,tratndoladeunamaneraadecuadayapoyandoestetratamientoenlosestudios respectivos de la zona en la que se va a realizar este tipo de estructuras.Porlocualcomounobjetivodelcursodeirrigacinesestudiarlasdiferentesestructuras hidrulicasquedealgunauotramaneraseemplearnousarnelaguaparaassatisfacerlas diferentes necesidades de la poblacin, como para riego, energa, consumo humano, etc. Estambindemuchaimportanciatenercriterioparaescogereltipodeestructuraquese construir, tomando en cuenta la necesidad, los factores con los que se cuentan, la topografa de la zona, la geologa, los factores ambientales, y si la estructura a construir esla mejor alternativa desolucinnosolocomosatisfaccindelasnecesidades,sinotambinencostosyaunen seguridad.Entonces,elpresentetrabajosereferiraldiseodeunadelasestructurasqueconformanuna bocatoma como es el de BARRAJE. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 3 II.OBJETIVOS Efectuareldiseohidrulicodeunacaptacindero,considerandolosdatos obtenidosenelPrimerTrabajoEscalonado,talescomo:elCaudaldelaMxima Avenida y el Caudal de la Cdula de Cultivo. Adquirirelcriterioyconocimientoquesenecesitacomoingeniero,paraeldiseo hidrulico de este tipo de estructuras. Elaboracin de los planos correspondientes de la estructura diseada. DisearadecuadamentecadaunadeloselementosdelaCaptacin(Barraje, Antecanal,Canal,ColchnDisipador,etc.)considerandolatopografadelaseccin suministrada por el docente y otras medidas obtenidas en campo. Justificarqueeldiseoobtenidoatravsdelosclculosrealizadoscumpleconlos requisitos necesarios de Estabilidad al Volteo y al Deslizamiento. III.UBICACIN La captacin se encuentra ubicada en: Departamento:Cajamarca Provincia:Cajamarca Distrito :Baos de Inca. IV.REVISIN LITERATURA: Definicin de Bocatoma: Laspresasderivadorasllamadastambintoma,bocatomaoazudsonestructurasquese construyenparalevantarelniveldeltirantedeaguadeuncauceconlafinalidaddederivaruna partedel caudal del rioaun canal para utilizar el agua en proyectos deirrigacin, generacin de energa hidroelctricaLas obras de toma o bocatomas son las estructuras hidrulicas construidas sobre un ro o canal con el objeto decaptar, esdecir extraer, una parteo la totalidad del caudal dela corrienteprincipal. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 4 Lasbocatomassuelencaracterizarseprincipalmente porelCaudaldeCaptacin,elquesedefine como el gasto mximo que una obra de toma puede admitir. Una bocatoma, o captacin, es una estructura hidrulica destinada a derivar desde unos cursos de agua, ro, arroyo, o canal; o desdeunlago; o incluso desdeel mar, una parte del agua disponible en esta, para ser utilizada en un fin especfico, como pueden ser abastecimiento de agua potable, riego, generacin de energa elctrica, acuicultura, enfriamiento de instalaciones industriales, etc. El diseo de una bocatoma debe cumplir con las siguientes condiciones: a.-Asegurar la derivacin permanente del caudal de diseo. b.-Proveer un sistema de compuertas para dejar pasar las avenidas, que tienen gran cantidad de slidos y material flotante. c.-Captar el mnimo de slidos y disponer de medios apropiados para su evacuacin. d.-Contarse que en aguas extraordinarias se renuncia a la captacin. e.-Estarubicadaenunlugarquepresentecondicionesfavorablesdesdeelpuntodevista constructivo. f.-Conservarse aguas abajosuficiente capacidad de transporte para evitar sedimentaciones. g.-Con respecto al material slido hay dos posibilidades: - Evitar su ingreso - Provocar su decantacin y eliminacin luego de su ingreso. Funciones Adicionales De Una Bocatoma.- Las bocatomas tienen a vecesfuncionesadicionales a la que les es propia. Ellas pueden ser: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 5 a) Reparto de Aguas b) Medicin de Caudales. c) Puente (Peatonal o Carretero) d) Embalse para recreacin (Natacin, Pesca) e) Minicentral Hidroelctrica. Las bocatomas construidas tcnicamente constan en general de las siguientes partes: -Compuerta de control y cierre de la compuerta;-Dispositivoparamedirlosniveles,aguasarribayaguasabajodelacompuertadecontrol.Estos puedensersimplesreglasgraduadasopuedencontarconmedidorescontinuosdenively trasmisoresdelainformacinal centrode operacin,elquepuedecontarcon mecanismospara operar a distancia la compuerta;Si se encuentran en ros y arroyos, generalmente constan tambin de: -Unvertederoparafijarlaseccindelcursodeagua,tantoplanimtricamente,comoencota, evitando de esta forma la migracin del curso de agua en ese punto y su socavacin, lo que podra dejar la bocatoma inoperante. -Un canal de limpieza, provisto de compuertas, para permitir el desarenamiento de la aproximacin a la bocatoma.-Frecuentementesecompletalabocatomaconunarejayundesarenador,paraevitarqueel transporte slido sedimente en el canal dificultando los trabajos de mantenimiento del mismo. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 6 PARTES PRINCIPALES DE UNA CAPTACIN: Realizandounavisinatravsdeltiempo,desdeunpuntodevistatcnico,podemos establecer tres etapas del desarrollo de la construccin de bocatomas. a.Empleo de madera y piedras: Ante las limitaciones de las tcnicas de uso del concreto, manufactura del acero o generacin deenerga,seusaronlamaderaypiedras(caballos)comoelementosprincipalesparala construccindelasbocatomas.Esconocidoquelasbocatomasconstruidasdeestemodoson arrastradas ydestruidasdurantelapocadeavenidasapesardequeseconstruyentratandode darle la menor resistencia al efecto erosivo del ri. (ver fig.1) UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 7 b.Empleo del acero y el concreto: Estaetapasecaracterizaconlaaparicindenuevas tcnicasdefabricacindelconcreto yel acero, as como la introduccin de la energa elctrica para la operacin y construccin, haciendo posiblelaedificacindevertederosrgidosconmayorresistencia.Sinembargo,estogenera problemas de roturas en los diques laterales, debido al impacto directo de las aguas hacia ellos, tal como se indica en la fig.2. Para prevenir este problema se recomienda construir el vertedero en el ngulo recto con respecto a la direccin del flujo, siendo la mayor parte del cauce del ro cubierto por el vertedero o barraje. (fig.3)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 8 Elementos Fundamentales a ser tomados en cuenta previo al Diseo de Bocatomas Antes de iniciar el diseo de una bocatoma, se debe examinar los siguientes aspectos: Ubicacin Elestudiodeubicacindelatoma,debesermuycuidadosoparaevitarlosproblemasde erosin,sedimentacin,socavacinytambinparaasegurarunabuenaestabilidaddelas estructuras implantadas en el ro. Esnecesarioefectuarestudiosdetransportesdematerialesflotantes,comoanalizarlas condiciones hidrolgicas de la cuenca superior para determinar las mximas avenidas, los caudales medios y mnimos, as como evitar los tramos de fuerte pendiente. Es importante la ubicacin de la bocatoma en el cauce del ri, para la que se recomienda que el lugar elegido rena por lo menos las siguientes condiciones: oLa direccin a ruta del flujo de agua debe ser lo ms estabilizada o definida. oLa captacin del agua a ser derivada debe ser posible an en tiempo de estiaje. oLa entrada de sedimentos hacia el caudal de derivacin debe ser limitado en el mximo posible. Unpuntorecomendableparacumplirlascondicionesanteriores,seencuentraubicado inmediatamente aguas abajo del centro de la parte cncava en los tramos curvos del ro (fig. 5) Condiciones Geolgicas y Geotcnicas UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 9 Esimportanteconocerlascondicionesgeomorfolgicas,geolgicasygeotcnicas,yaquesu conocimiento permitir dimensionar en mayor seguridad la estructura; por lo quese recomienda la obtencin de los siguientes datos como resultado de los estudios geolgicos geotcnicos: o Curva de graduacin del material conformarte del lecho del ro oSeccin transversal que muestre la geologa de la zona de ubicacin de la bocatoma. oCoeficiente de permeabilidad. oCapacidad portante oResultados sobre ensayos de hincado de pilotes tabla, estacas oCantidad de sedimento que transporta el ro. Adems es sumamente importante analizar las condiciones geolgicas siguientes: 1.Formacionesgeolgicasdelacimentacin,quedeterminenbuenaresistenciadelossuelosy presenten permeabilidad reducida en el lecho del ro. 2.Presenciadematerialsolidodearrastreysuspensin,quedefinalanecesidadonode desempedradoresydesarenadores.Laentradadesedimentoshaciaelbocaldetomadebeser limitada y conseguir su eliminacin antes de su ingreso al canal de derivacin. Finalmente la toma debe asegurar la captacin del caudal de diseo aun en pocas de estiaje. Topografa Definida la posible ubicacin, se realizarn los siguientes trabajos topogrficos: oLevantamiento en plantadel caucedel ro, entre 500m. a 1000m; tanto aguas arriba como aguas abajo del eje del barraje, la escala recomendada es 1:2000. o Levantamientolocalizadodelazonadeubicacindelabocatoma,serecomiendaunreade 100m. x 100m. como mnimo, la escala no debe ser menor de 1:500. oPerfillongitudinaldelro,porlomenos1000m,tantoaguasarribacomoaguasabajodelejedel barraje; la escala recomendada esH = 1:2000 Y V = 1:200. oSeccionestransversalesdelcaucedelroacada50m.enuntramocomprendido1000m.aguas arriba y 500m. aguas abajo del eje del barraje; la escala variara entre 1:100 y 1:200. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 10 Informacin Hidrolgica Es de suma importancia conocer el comportamiento hidrolgico del ro,ya que esto permitir garantizarelcaudaladerivaryascomodefinireldimensionamientodeloselementos conformantes de la bocatoma. Entre los datos a obtener son: o Caudal del diseo para una avenida mxima. o Caudales medios y mnimos. o Curva de caudal versus tirante en la zona del barraje. Condiciones Ecolgicas Siempre toda construccin en un ro causa alteracin del equilibrio ecolgico de la zona, sobre todoenlorelacionadoconlafauna.Esporestaraznque,sedebetratardenoalterardicho equilibrio mediante la construccin de estructuras que compensen este desequilibrio causado por labocatoma;aunquedebemosreconocerque,ennuestropasestasestructurassondecosto elevadoyquesiempresetratandeobviarporlimitacionespresupustales;comoporejemplola escalera de peces y camarones. Otros Enestegruposepuedeincluirlaslimitacionesuobligacionesquesedebentenerencuenta para la construccin de la bocatoma; estas son de orden legal, ya que, mediante la bocatoma por efectodelremansoqueseforma,podraninundarseterrenosaledaosoconstrucciones anteriores (puentes, caminos, etc.). Asimismo en algunos casos ser necesario pedir autorizacin del Instituto Nacional de Cultura por la existencia de restos arqueolgicos. Por este motivo, todo diseo se deber ser previamente coordinadocontodoslosdemsentesestatalesyparticularesqueestnrelacionadosdealguna manera con el ro donde se va a construir la bocatoma, con el fin de evitar duplicidad o generacin de problemas en proyectos similares por la construccin de una estructura en el mismo cauce. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 11 oDiseo Hidrulico: Esconveniente,antesdecomenzaradetallarloscriteriosmsdifundidossobrediseode bocatomas, precisar sobre la necesidad, tipos y partes que componen la bocatoma. Escomnquelosterrenospotencialmenteaserirrigadosenunvalle,seencuentrana considerable distancia del cauce del ro de donde se pretende obtener el agua, o en algunos casos setratedeterrenosdecotarelativamentealtaconrespectoalniveldelaguaenelro.En consecuenciaesnecesarioremontarelroconlafinalidaddeencontrarunlugarapropiado topogrficamente que permita el riego de dichos terrenos, situacin no siempre fcil de encontrar, yaquepodraserquetopogrficamenteseafactible,peroquegeolgicamenteodefacilidad constructivanosealoapropiado;porloqueavecesesnecesarioformarlacargahidrulica mediantelaconstruccindeunapresadederivacinquepermitaelevarelniveldeIasuperficie delaguaenelroafindequeseaposiblecaptarpartedelcaudaldelroenformaoportunay eficiente. (ver figura 6) Tipos de Bocatomas En lo referente a los tipos de bocatomas, podemos clasificar en 4, a saber: a.Toma directa: Se trata de una toma que capta directamente mediante un canal lateral, que por lo general es unbrazofijodelroquepermitediscurriruncaudalmayorqueelquesevaacaptar.Sumayor ventaja es que no se necesita construir un barraje o azud que por lo general constituye una de las UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 12 partesdemayorcosto.Sinembargo;tienedesventajadeserobstruidafcilmenteenpocade crecidas, adems permite el ingreso de sedimentos hacia el canal de derivacin. b.Toma Mixta o Convencional: Setratadeunatomaquerealizalacaptacinmedianteelcierredelroconunaestructura llamadaazudopresadederivacin,elcualpuedeserfijaomvildependiendodeltipodel material usado. Ser fija cuando se utiliza un elemento rgido, por lo general concreto, y ser mvil cuandoseutilizancompuertasdeaceroomadera.Lacaptacinenesetipodebocatomasse realiza por medio de una ventana que puede funcionar como orificio o vertedero dependiendo del tirante en el ro. c.Toma Mvil: Sellamaasaquellatomaqueparacrearlacargahidrulicasevaledeunbarrajemvil.Son tomas que por la variacin de niveles en forma muy marcada entre la poca de estiaje y avenida, necesitandisponerdeunbarrajerelativamentebajo,peroqueparapodercaptarelcaudal deseado necesitan de compuertas que le den la cota a nivel de agua adecuado. A los barrajes con compuertas que permiten el paso del caudal de avenida a travs de ellos se lesconocecomobarrajemvil.Suprincipalventajaesquepermiteelpasodelosmaterialesde arrastre por encima de la cresta del barraje vertedero o azud. d.Toma Tirolesa o Caucasiana: Son tomas cuyas estructuras de captacin se encuentran dentro de la seccin del azud, en un espacio dejado en l, protegido por una rejilla que impide el ingreso de materialesgruesos. Estas tomas no son recomendables en ros donde el arrastre de sedimentos es intenso, ye que podran causar rpida obstruccin delas rejillas. Convienecomentar quela gran mayora deros del Per sonmuyjvenesyarrastrangrancantidaddesedimentosenpocasdecrecidas,porloquela construccin de esta toma debe ser donde las condiciones lo favorezcan. Paraconcluireltipodebocatomamsrecomendablepararealizarlacaptacindeuncaudal determinadopreviamente,dependedelaalturadelvertedero,delascondicionesdela UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 13 cimentacin,delflujoenelro,remansoaguasarriba,deladisponibilidaddelosmaterialesde construccin y del monto del dinero asignado pare la ejecucin de la obra. Barraje o Azud: Esunaestructuradederivacinquesirveparaelevarelniveldelasaguasyseconstruyeen sentidotransversaldelro.Paralaelaboracindeunexpedientetcnicodeunbarrajeascomo para la construccin del mismo, se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones: -Diseocontradeslizamientosyvolcamiento,esdeciractanlasfuerzasdeempujedel agua, empuje de la tierra, la subpresin, la masa del agua sobre el azud. -Seguridad contra Sinfonamiento y Filtraciones, es decir el desnivel del agua hacia arriba yhaciaabajodelazudtienecomoconsecuenciaunflujosubterrneopordebajodelazud que poda arrastrar el material del suelo y causar sifonamiento. -Lasfiltracionesdebenmantenerseenlmiteadmisiblesysedebehacerunclculo estimado sobre la magnitud de estas filtraciones. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 14 -Seguridad Contra Socavaciones al pie del Azud; para evitar socavaciones al pie del azud se debe prever de un colchn amortiguador pasando del rgimen supercrtico al tranquilo. EXISTEN BSICAMENTEDOS TIPOS DEBARRAGE: 1. BARRAGEMVILoVERTEDEROMVIL(AZUD):Esunaestructuracompuestaporunaoms compuertasquepermitenelpasodelasavenidasdelquidosydeslidosyademstienela funcindeeliminarlosslidosquepudiesenencontrarseaguasarribayfrente alasventanasde captacin. La longitud total de los vertederos fijo y mvil debe ser la necesaria para el paso de la avenida de diseo. Su proporcin es variable. 2.TIPO FIJO:Son aquellos que se apoya sobre material rocoso, la seleccin de cualquiera de ellos estar regido porcondicionesdeseguridadcontraerosin,contraelflujosubterrneoyrazonesdecostos duranteelprocesoconstructivo,siendoesteultimomasdecisivoparaseleccindeltipode estructura. 3.BARRAJE FUSIBLE: Esunobstculodeenrrocamiento,semejanteaunterraplnperoconlacaractersticadetener que fallar por accin del empuje del agua cuando aguas arriba de l la altura de agua corresponda a: p+H0, calculados en el Barraje fijo. 4.BARRAJE MIXTO.-Viene a ser la combinacin de los barrajes anteriormente descritos. COMPONENTES INVOLUCRADOS CON UN BARRAGE MUROS DE ENCAUZAMIENTO, (muros de proteccin): Es una estructura de concreto que se construye a los mrgenes del ro para controlar excedente de agua en las mximas avenidas, es recomendable que su cota superior este por lo menos a 0.50m por encima del nivel mxima de agua. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 15 .-Bocaldetoma:Eslaestructuraqueestubicadaenunadelosmrgenesdelro,haciaaguas arriba de la presa derivadora y tiene por objeto captar las aguas. .-Rejadeentrada:Impidequepasehacialaconduccinmaterialslidoflotantedemasiado grueso. Para esto el umbral de la reja se pone a cierta altura sobre el fondo del ri y la separacin entre barrotes normalmente no pasa de 20cm. El objetivo bsico es impedir que los materiales de arrastre y suspensin ingresen en el canal dederivacin los cuales causan obstruccin desbordes de agua debajo de la captacin. .-Compuertasderegulacin:Cuyafinalidadesregularycontrolarelcaudaldeingreso,se recomienda que la velocidad de ingreso frente a la compuerta vari de 1.0 a 2.5 m/s. .- El zampeado o colchon disipador al pie del azud, (disipador de energa):Sirven para disipar la energa de manera que el agua pase al cauce no revestido con velocidades lo suficiente bajas. .- El enrocado de proteccion o escollera: Se construir al final del colchn con el fin de reducir el efecto erosivo y contrarrestar el arrastre del material fino por accin de la filtracin. .- Una compuerta de purga o canal de limpia: Es la estructura que permite reducir la cantidad de sedimentos,quetratadeingresaralcanaldederivacin,asicomolaeliminacindelmaterial de arrastrequeseacumuladelantedelasventanasdecaptacin,esteseubicaenunextremodel azud, al lado de la reja de entrada. .- Vertederos, aliviadores o limitador de gasto: Estos son estructuras para eliminar los excesos de aguaoelevacindeltirantenormal,porfallasenlascompuertasoconsumosmenoresalos estimados, puede ser de seccin rectangular y se instalan con el nivel mximo del canal. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 16 Barrage BARRAJE MOVIL BARRAJE FIJO 1.Unvertederofijo y/o mvilaloanchodelroquepermitelasobre elevacindelespejodeagua parasuderivacin.Inmediatamenteaguasabajosedisponeundisipadordeenerga(salto hidrulico). 2. Unaovariascompuertasquesirvenparamantenerelflujofrentealatomayalejarelmaterial slido que pueda haber depositado. 3.La obra de toma misma 4.Desempedrador (canal de purga). Para el depsito y posterior eliminacin del material grueso. 5.Muros guas Determinacin del Tipo de Cimentacin del Barraje Vertedero: Existenbsicamentedostiposdecimentacindebarrajevertedero;losdeltipoflotanteosean aquellas que estn apoyadas directamente sobre el material conformarte del lecho del ro (arena y grava); o aquellas que se apoyan sobre material rocoso, a los cuales se les conoce como el tipo fijo. (Ver figuras 7-a y 7-b)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 17 La seleccin decualquiera deellas estar regida por: condicionesdeseguridad contra la erosin, controldelflujosubterrneoyrazonesdecostosduranteelprocesoconstructivo,siendoeste ltimo el ms decisivo para la seleccin del tipo de estructura. EstecriteriofuecorregidoporLanedespusdeobservarcasi200estructurasentrelasque funcionaban bien y las que fallaron. Lane planteo la siguiente expresin: S = 1/3 LH + Lv > CL. Dh (3.47) Donde: LH, LV : sumadelongitudes horizontalesy verticales respectivamente,quetenga la seccin dela presa. CL : coeficiente de Lane.Espor este criterio que se busca alargar el camino de percolacin de un dentelln aguas arriba y aguasabajo, manteniendosiempreunaseparacinentreellos,quedebesermayorqueeldoble de la profundidad del dentelln ms profundo. Asimismo;seacostumbraaponerzampeadoaguasarribadelvertedero,sobretodocuandoel suelo es permeable, con el fin de alargar el camino de percolacin as como dar mayor resistencia aldeslizamientoyprevenirefectosdeerosin,enespecialenpocasdeavenidas.Lalongitud recomendada por la experiencia es tres veces la carga sobre la cresta. En la figura se muestra el perfil del barraje vertedero con los elementos dimensionados. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 18 DISEO HIDRULICO DE UNA CAPTACIN EldiseoradicarenobtenerlasdimensionesdelBarrajeelcualestipovertedero,seccin transversalrectangularyquetieneporobjetivoelevarelniveldelaguaparaqueelcaudal requerido ingrese por el bocal. 1.Altura de Umbral Vieneaserlaalturaalaqueseencuentralaventanadecaptacin,seexpresaporla siguiente expresin: (

)Donde: Xd: Tamao medio de las rocas que transporta el ro d50: Tamao de partculas de la curva granulomtrica 2.BocaloVentanadeCaptacin:ParadisearlaVentanasesigueelsiguiente procedimiento: PresumirunalongituddelbocalLbmenoroiguala1.50veceselanchodela plantilla del canal principal.

Considerar elespesor del Umbral E en metros, de acuerdo a las caractersticas del muro de encausamiento. Calcular hO aplicando la frmula del gasto para un vertedero rectangular. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 19

Donde: Qo: Caudal de diseo del canal principal en m3/seg. C: Coeficiente de descarga Clculo de la prdida de carga por rejilla (hr) 12103 / 4.2. o SengVaeK hr|.|

\|=Donde: e: Dimetro de las varillas de la rejilla en cm. a: Separacin entre varillas. V10: Velocidad del agua frente a la rejilla en m/seg. Altura del Bocal bl hr Ho hb + + =Donde: bl: Borde libre (vara de 5 a 10 cm.) 3.Ancho del Barraje (T) El ancho del barraje se determina de acuerdo a forma de la seccin, para lo cual se toman en cuenta dos consideraciones: Parablica UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 20 Cuando la seccin es Parablica o Irregular el ancho del barraje es: T=lo Trapezoidal Si la seccin es del tipo trapezoidal se tendr en cuenta lo siguiente: ))

4.Direccin del Flujo Enocasioneselbocaltieneciertainclinacin conrespectoalejedelro,entalescasosse debedecorregirlasprdidasporrejilla medianteunfactordecorreccinquese muestra en la tabla. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 21 e/a B1 0102030405060 0.101.00 0.201.001.172.183.345.72 0.301.001.101.502.002.604.556.14 0.401.001.081.331.662.153.194.55 0.501.001.061.281.531.942.683.76 0.601.001.061.261.451.812.373.34 5.erfil del Barraje La siguiente figura indica el perfil ms adecuado de la cresta del Barraje Fijo: La ecuacin ms recomendada para el perfil es la siguiente:

Pero adems de dicha ecuacin existen otros dos tipos de perfil: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 22 Perfil de SCIMEN

(

)

Perfil de CREAGER

(

)

Lascoordenadasdelpuntodetangencia(Xt,Yt)dependendeltaludZydebe garantizar la estabilidad de la estructura. Para hallar las coordenadas, seencuentra la derivada dela curva y seiguala a la pendiente de la recta. Es recomendable utilizar: Z=1.5 6.Solado o Colchn Disipador Para lo cual utilizaremos el principio de la conservacin de la energa para poder calcular los tirantes. Clculo de VH: Para lo cual utilizamos las siguientes expresiones: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 23

Ademsdebemostenerencuentaquelasprdidashf0-1estndadasporla siguiente expresin:

Clculo del Tirante Comprimido Y1: Teniendo en cuenta la ecuacin de la Conservacin de la energa se tiene:

El Tirante comprimido y V1 se calcularn al resolver el sistema de ecuaciones. Clculo del Tirante Conjugado Y2: Aplicando la ecuacin de energa entre las secciones 1 y 2, tenemos:

(

)

Clculo del Tirante Normal Yn: Finalmente calculamos el tirante normal utilizando la siguiente frmula:

Longitud del Colchn Disipador y del Zampeado: ParadeterminarlaLongituddelColchnDisipadorseutilizanlassiguientes frmulas empricas:

()(

) ()

()

() UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 24 Donde F1 es el nmero de Froud:

LaLongituddelZampeadosercalculadautilizandocualquieradelassiguientes frmulas:

Espesor del Colchn Disipador: Paradeterminarelespesor,debemosdeterminarlasupresinenelpunto considerado, el cual ser a la mitad del Colchn disipador, para lo cual se tiene lo siguiente:

Donde: W: Peso especfico del C H: Supresin en el punto considerado

(

) Donde: SP: Camino de Percolacin Parcial (Hasta la mitad del Colchn Disipador) St: Camino de Percolacin Total Aliniciodelcolchndisipador,elespesordebesersuficientepararesistirel impacto del agua que baja desde el azud:

7.Enrocado de Proteccin o Escollera: La Longitud de Escollera recomendada por Bling es: UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 25

()

AdemsCeselCoeficientedeBling,elcualdependedeltipodematerialenelLecho del Cauce: Lecho del Cauce"C" Arena Fina y Limos15-18 Arena Fina y Limos12 Arena Gruesa y Gravas9 Bolonera,Gravasy Arenas 4-6 8.Altura del Muro de Encauzamiento: Altura del Muro Aguas Arriba: Se utilizar la siguiente Expresin:

Altura del Muro Aguas Abajo: Se utilizar la siguiente Expresin:

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 26 V.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: CONCLUSIONES Se identifico cada una de las partes de un barraje para poder realizar el diseo del mismo. Lasbocatomassonestructurasmuyimportanteseneldesarrollodelaagriculturaypor ende delas regionespor lo quesetiene quetener especial cuidado en el diseo y en el mantenimientodelasmismasparapoderaprovecharptimamenteelrecurso hdricoen bien de la agricultura. El coeficiente de seguridad al Volteo y El Coeficiente de Seguridad contra el Deslizamiento fueron adecuados, por lo que se asegura su estabilidad ante este tipo defuerzas. RECOMENDACIONES ParalaconstruccincorrectadeunabocatomasedebetenerencuentaELCAUDAL ADECUADO, el cual vara durante todo el ao. Tener un adecuado conocimiento terico sobre el tema, para poder realizar los clculos de una manera adecuada y en menos tiempo. Utilizar programas que agilicen al clculo, debido a la gran cantidad y relacin de los datos. Se debe tener en cuentala posibilidad deaprovechar canteras cercanas, incluso tener en cuenta el material del mismo ro, previo estudio del agregado. Para el diseo definitivo y la construccin de la estructurase incluirn otros factores como los estudios socioeconmicos, poblaciones cercanas, etc. Se recomienda un mantenimiento y limpieza generaldel barraje de una manera peridica para evitar su deterioroy/o colapso prematuro. VI.BIBLIOGRAFA: 1.IRRIGACIN, CESAR ARTURO ROSELL CALDERON. 2.HIDRULICA GENERAL, GILBERTO SOTELO VILA 3.APUNTES DE CLASE DEL CURSO DE IRRIGACIN. 4.BRAJAM.DAS.SACRAMENTO-CALIFORNIA.2001.-FUNDAMENTOSDEINGENIERA GEOTCNICA. 5. PAGINAS WEB UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL PLANEAMIENTO II IRRIGACIN VISITA DE CAMPO BARRAJES DE BAOS DEL INCA 27