CAPTACIONES

Captación de aguas superficiales

Se entiende por captación el punto o puntos de origen de las aguas para un abastecimiento, así como las obras de diferente naturaleza que deben realizarse para su recogida. Las captaciones de aguas superficiales pueden ser: • De agua de lluvia (pluviales) • De arroyos, ríos y canales • De lagos o de embalses

Aguas de lluviaNo es fácil recoger cantidades suficientes de agua de lluvia para realizar abastecimientos de cierta importancia. Las cisternas o aljibes, conocidos desde la más remota antigüedad (especialmente en regiones de escasas e irregulares lluvias de la costa mediterránea) pueden prestar interesantes servicios como reserva de estiaje en caseríos y en pequeñas poblaciones.

CISERNA VENECIANA ALJIBE AMERICANO

Las captaciones se realizarán por medio de obras de toma en el cauce o en las márgenes de las corrientes de agua, previo estudio hidrológico que justifique los caudales utilizables en el río o el arroyo. Se realizará un estudio completo de las captaciones, de forma que se garantice su explotación en lo que se refiere a máximas avenidas, máximo estiaje, erosión, sedimentación, atarquinamientos, entrada de cuerpos extraños, facilidad de explotación y limpieza, garantía de acceso, desagüe, garantía de suministro de energía eléctrica, etc.

Rios, arroyos y canales

• Toma directa Si el nivel de la corriente es apreciable, basta con hacer un pozo en el margen, dándole entrada por encima del nivel de máximas avenidas, bien mediante una simple tapa, bien por una caseta debidamente protegida por un terraplén periférico. • Una toma directa de agua de un río, debe integrar:

– La abertura de un canal hasta la toma de agua en el río

– Una rejilla (separación libre entre barras de 5 a 10 cm),

– Un tramo de conducción – Obras de protección y acondicionamiento de

la infraestructura en contacto con el río, garantizando la toma en un punto adecuado.

Rios, arroyos y canales

• Toma sumergida

En lugar del canal de toma puede adaptarse un sistema constituido por tuberías sumergidas en el fondo del río, protegidas en su entrada por rejillas y dotadas de equipos de descolmatado con aire a presión.

• Toma con filtro de malla

Igualmente pueden utilizarse filtros de malla en la toma, dimensionados para que la velocidad del agua a la entrada sea de < 0,1 m/s y autolimpiables por la corriente del agua.

1) Toma con rejas . Son recomendables para zonas montañosas, cuando se cuenta con buena cimentación y en el caso de grandes variaciones de caudal en pequeños cursos de agua. Consisten en un pequeño muro transversal a la corriente, con reja superior de captación que permita el ingreso de las aguas y limite la entrada de los materiales sólidos.

Toma con obras transversales al río

2) Toma lateral con presa de derivación . Son recomendables, por economía, en el caso de cursos de agua angostos y cuando se presenten épocas de estiaje prolongadas. • La presa tiene la finalidad de elevar la cota de agua de modo

que ésta alcance una altura adecuada y constante sobre la boca de captación, que se dispondrá lateralmente.

• Aguas debajo de la presa se dispondrán elementos disipadores de energía que eviten las posibles erosiones en el cauce.

La toma de aguas en lagos o embalses se realizará mediante el establecimiento de torres de toma o mediante tuberías, a más o menos profundidad, unidas directamente a la impulsión. En el caso de los embalses de abastecimiento, el número y capacidad de las tomas de agua dependen esencialmente del volumen embalsado, de la profundidad del embalse y de los caudales a servir. En este caso la solución óptima es que las tomas sean varias en vertical y, al menos, pareadas en horizontal. Se establecen dispositivos para variar a voluntad el nivel de toma del agua, con lo que puede conseguirse, dentro de ciertos límites, seleccionar las características del agua tomada.

LAGOS Y EMBALSES

LAGOS Y EMBALSES

TOMAS FLOTANTES

TORRES DE TOMA

PRESA DERIVADORA

Es una represa construida a través del río con el objeto de levantar el nivel de agua del mismo, su altura debe ser tal que permita una carga de agua suficiente en la toma, para el ingreso seguro del agua en esta, considerando las pérdidas de carga que se producen en los muros, rejillas y compuertas de sección en la toma.

• Toma directa

Se trata de una toma que capta directamente mediante un canal lateral, que por lo general es un brazo fijo del río que permite discurrir un caudal mayor que el que se va a captar. Su mayor ventaja es que no se necesita construir un barraje o azud que por lo general constituye una de las partes de mayor costo.Sin embargo; tiene desventaja de ser obstruida fácilmente en época de crecidas, además permite el ingreso de sedimentos hacia el canal de derivación.

TIPOS

• Toma Mixta o Convencional Se trata de una toma que realiza la captación mediante el cierre del río con una estructura llamada azud o presa de derivación, el cual puede ser fija o móvil dependiendo del tipo del material usado. Será fija cuando se utiliza un elemento rígido, por lo general concreto, y será móvil cuando se utilizan compuertas de acero o madera.La captación en ese tipo de bocatomas se realiza por medio de una ventana que puede funcionar como orificio o vertedero dependiendo del tirante en el río.

• Toma Móvil Se llama así aquella toma que para crear la carga hidráulica se vale de un barraje móvil.Son tomas que por la variación de niveles en forma muy marcada entre la época de estiaje y avenida, necesitan disponer de un barraje relativamente bajo, pero que para poder captar el caudal 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 través de ellos se les conoce como barraje móvil. Su principal ventaja es que permite el paso de los materiales de arrastre por encima de la cresta del barraje vertedero o azud.

• Toma Tirolesa o Caucasiana Son tomas cuyas estructuras de captación se encuentran dentro de la sección del azud, en un espacio dejado en él, protegido por una rejilla que impide el ingreso de materiales gruesos. Estas tomas no son recomendables en ríos donde el arrastre de sedimentos es intenso, y que podrían causar rápida obstrucción de las rejillas.Conviene comentar que la gran mayoría de ríos del Perú son muy jóvenes y arrastran gran cantidad de sedimentos en épocas de crecidas, por lo que la construcción de estas tomas debe ser donde las condiciones lo favorezcan.Para concluir el tipo de bocatoma más recomendable para realizar la captación de un caudal determinado previamente, depende de la altura del vertedero, de las condiciones de la cimentación, del flujo en el río, remanso aguas arriba, de la disponibilidad de los materiales de construcción y del monto del dinero asignado pare Ia ejecución de la obra.

COMPONENTESBARRAJE FIJO

Las bocatomas de barraje fijo son aquellas que tienen una presa solida, para levantar el tirante frente a las compuertas de captación.Esta solución es posible cuando el régimen del rio es uniforme y la capacidad de captación de la toma es menor que la descarga promedio del rio, por lo que no es necesario ninguna regulación, ya que el exceso de agua pasara encima de la presa.

BARRAJE MOVILSi un barraje fijo es construido a lo largo de la longitud del cauce y no genera problema durante Ia época de avenida, Ia longitud del barraje vertedero es limitado por el ancho del canal de limpia gruesa.En cambio si el barraje fijo causa problemas durante la época de avenida, aumentando el nivel de las aguas, en especial aguas arriba del barraje fijo, entonces, será necesario aumentar un barraje móvil para controlar el aumento del nivel de agua sin causar problemas de inundación.

VENTANAUna reja de entrada que impide que pase hacia la conducción material sólido flotante demasiado grueso. Para esto el umbral de la reja se pone a cierta altura sobre el fondo del río y la separación entre barrotes normalmente no pasa de 20 cm. En vista de que a pesar de esto, parte del material sólido alcanza a pasar, al otro lado de la reja se deja una cámara llamada desripiador para detenerlo. El desripiador debe tener una compuerta hacia el río a través de la cual periódicamente se lava el material acumulado en el fondo.

CANAL DE LIMPIAEl canal de limpia es la estructura que permite reducir la cantidad de sedimentos que trata de ingresar al canal de derivación, así como la eliminación del material de arrastre que se acumula delante de las ventanas de captación. Su ubicación recomendada es perpendicular al eje del barraje vertedero y su flujo paralelo al del río y formando Un ángulo entre 60 y 90 con el eje de la captación, a menos que se realice un modelo hidráulico que determine otras condiciones.

COLCHON DISIPADORUn zampeado y un colchón de aguas al pie del azud. El agua erosiona el cauce y puede socavar las obras causando su destrucción. El zampeado o el colchón sirven para disipar la energía de manera que el agua pase al cauce no revestido con velocidades lo suficientemente bajas para no producir erosiones. El agua filtra por debajo del azud ejerce una subpresión en el zampeado que podría romperlo. Para disminuir un poco esta subpresión como también para anclar mejor el azud, se construye aguas arriba un dentellón y debajo del zampeado muchas veces se dejan drenes con sus respectivos filtros.

MUROS DE ENCAUZAMIENTO Son estructuras que permiten encauzar el flujo del río entre determinados limites con el fin de formar las condiciones de diseño pre-establecidas (ancho, tirante, remanso, etc.;).Estas estructuras pueden ser de concreto simple a de concreto armado. Su dimensionamiento esta basado en controlar el posible desborde del máxima nivel del agua y evitar también que la socavación afecte las estructuras de captación y derivación.En lo referente a la altura de coronación que estas estructuras deben tener, se recomienda que su cota superior esté por lo menos 0.50 m por encima del nivel máximo de agua.Con respecto a su cota de cimentación, se recomienda que ésta debe estar por debajo o igual a la posible profundidad de socavación.Con la altura definida se puede dimensionar los espesores necesarios para soportar los esfuerzos que transmiten el relleno y altura de agua; es práctica común diseñar al volteo, deslizamiento y asentamiento.