CAPTACION DE AGUA EN ALTA MONTAÑA


CAPTACIÓN DE ALTA MONTAÑA

POR: M.Cs. Ing. FRANCISCO HUAMAN VIDAURRE
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

I.- INTRODUCCIÓN

El presente documento es la presentación del resultado de una investigación de diez años de contínuo trabajo y haber logrado una propuesta de diseño hidráulico consistente en las fórmulas y las gráficas - que toman en cuenta el efecto del barrage fijo-fusibley el flujo con sedimentos para prototipos de captaciones de alta montaña.

Fundamentalmente, este tipo de captación no permite la colmataciòn del bocal ubicado aguas arriba del barrage, toma en cuenta la pendiente no horizontal de la poza disipadora de energìa en su diseño y deja sin efecto la longitud de la curva de remanso para determinar la altura y la longitud de muros de protecciòn dela obra.


II.- PARTES DE LA CAPTACION, FORMULAS Y GRAFICAS DE DISEÑO

A) BARRAGE


Fig. 1.- Ubicación del barrage y del bocal

La función del barrage es elevar el tirante del flujo en el cauce.
Su expresión hidráulica es la de un vertedor rectangular:

Q = C.L. H03/2 (2.1)

La carga total (H0) se expresa en función de la cargaestática (H) y la carga cinética (V2/2g).

(2.2)

La velocidad media aguas arriba del barrage, tomando en cuenta que el fondo del cauce forma un ángulo con la horizontal, está dada por:
(2.3)
(2.4)
(2.5)
Donde:
Q = caudal sobre el vertedor, m3/s
C = coeficiente de descarga, que depende de la forma de la
Cresta.
L = longitud delvertedor, m (igual al ancho del río: T).
H0= carga total, aguas arriba del vertedor, m.
V = velocidad media del flujo, m/s.
H = carga estática, aguas arriba del barrage, m.
P = altura del barrage,m.
T = ancho del cauce, m.
d’b = distancia entre el eje del barrage y el eje del bocal, m.
= ángulo formado por la horizontal y el fondo longitudinal del cauce

= pérdidade energía por rejilla, m. (mínimo 1.0 cm)
= tamaño medio de las rocas (mayor que 1.5 pulgadas) que transporta el río, m.
= tamaño medio de una muestra tamizada que contiene arena y grava hasta 1.5 pulgadas de diámetro (abertura de malla).

Es recomendable que las muestras de los canto rodados (mínimo 30 piedras) y del material granular de menor tamaño ( menor que 1.5”) , se obtengan delos sedimentos del cauce, ubicados en la proximidad del lugar donde se proyecta la captación.

B) BARRAGE FIJO – FUSIBLE

La función del barrage fijo-fusible es elevar el tirante del flujo en el cauce y evitar la colmatación frente al bocal. Se espera que el barrage fusible (enrocado) colapse por acciòn de una màxima avenida, permitiendo el paso de los sedimentos que transporta el rìo. Elenrocado se vuelve a colocar cuando el nivel de agua en el rìo ha bajado lo suficiente para colocar las rocas en forma manual.




Fig. 2.- Barrage fijo-fusible

El gasto que pasa sobre y a travès del barrage fijo-fusible, antes del colapso, està dado por:

Q = CJS . T. HJS3/2 (2.6)

Donde:
Q = descarga sobre y a través del barrage fijo-fusible.
CJS =coeficiente de descarga del barrage fijo-fusible.
T = longitud del barrage fijo-fusible.
HJS = carga hidráulica del barrage fijo-fusible.

La altura “P” del barrage fijo- fusible está dado por la expresión 2.4. El coeficiente de descarga CJS ha sido obtenido en forma experimental y se presenta en la fig.3.


Fig. 3.- Coeficiente de descarga parabarrage fijo-fusible


La geometría de la parte fija del barrage (que ocupa la parte central del cauce) es recomendable que sea trapezoidal y sus taludes deben contribuir a su estabilidad estructural ( para un pre diseño puede emplearse un talud aguas arriba 1:1 y un talud aguas abajo 2.5:1). El ancho de la corona de la parte fija debe ser 0.40m como mínimo. La parte fusible, también...